• 한국음향학회지
• /
• 제37권6호
• /
• pp.387-395
• /
• 2018

본 논문은 추진기 모형시험을 이용하여 추진기 날개 끝 보텍스 캐비테이션의 소음특성 및 추진기 캐비테이션 초생 (propeller cavitation inception) 분석에 관한 연구이다. 날개 끝 보텍스 캐비테이션은 일반적으로 추진기에서 가장 먼저 발생하는 캐비테이션으로 발생 유무에 따라 수중방사소음 수준과 특성이 달라진다. 특히 캐비테이션 초생 이후 선속이 높아짐에 따라 급격하게 소음수준이 증가한다고 알려져 있다. 그러므로 함정 추진기에서 날개 끝 보텍스 캐비테이션 발생을 지연시키는 것과 더불어 추진기 캐비테이션의 소음특성을 분석하고 캐비테이션 초생을 판단하는 것 역시 함정 및 수중무기체계의 추진기 개발에 있어 매우 중요한 문제라 할 수 있다. 본 연구는 추진기 날개 끝 보텍스 캐비테이션의 발생과 성장에 따른 소음특성 변화를 분석하고 다양한 영상-소음 계측 및 분석기법을 활용하여 추진기 캐비테이션 초생 판단기법을 제시하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제42권6호
• /
• pp.529-535
• /
• 2023

초생 프로펠러 캐비테이션에 의한 소음은 광대역 신호를 방출하는 적은 수의 음원으로 가정된다. 전통적인 캐비테이션 위치 추정 방법은 정확도가 낮으며, 해상도가 낮아 인접한 음원을 구분할 수 없다는 한계점이 있다. 희소 베이지안 학습 기법은 희소성을 가지는 신호에 대해 고해상도의 복원 성능을 보이는 기법으로, 전통적인 캐비테이션 위치추정 방법에 비해 고해상도로 위치를 추정하는 특성을 가진다. 본 논문에서는 희소 베이지안 학습 기법을 적용한 초생 프로펠러 캐비테이션 위치 추정 기법을 제안하고 실제 모형선 실험 결과를 통해 제안한 기법이 정확도 및 해상도 측면에서 기존 방식보다 뛰어남을 보였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제38권9호
• /
• pp.1170-1174
• /
• 2014

추진기에서 캐비테이션이 발생되면 효율이 저하되고 진동과 소음이 발생한다. 소음은 캐비테이션이 처음으로 발생되는 시점부터 크게 증가되므로 캐비테이션 초생속도(CIS)를 가능한 높이는 것이 중요하다. 본 논문에서는 가변추진기의 캐비테이션 초기발생 현상을 확인하기 위하여 처음으로 캐비테이션 실선관측을 수행하였다. 관측 결과 가변추진에서 캐비테이션 초기발생은 볼트 캐비테이션으로 확인되어 볼트부위를 개선한 새로운 형상의 가변추진기를 제안하였다. 개선된 가변추진기에서는 볼트 캐비테이션이 전혀 발생되지 않았으며, CIS는 개선 전 가변추진기 보다 약 4.5 노트 향상된 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 향후 저소음 가변추진기 개발과 CIS 성능 향상에 매우 유용한 자료로 활용될 것이다.

• 한국음향학회지
• /
• 제42권3호
• /
• pp.243-249
• /
• 2023

함정 추진기에서 발생하는 캐비테이션은 함의 생존성과 직결되어 있으며, 생존성 향상을 위해 추진기 캐비테이션 초생이 지연되는 추진기 형상을 요구하고 있다. 그러나 한번 함정이 건조되고 나면 다양한 운용 조건에서 캐비테이션이 발생할 수 있어, 설계 뿐만 아니라 운용 시에도 추진기 캐비테이션 발생 여부를 알 수 있어야 한다. 이를 위해 선내에서 계측한 신호를 이용한 캐비테이션 발생 여부 판단이 필요하다. 본 연구에서는 추진기 상방 선체에 하이드로폰과 가속도계를 설치하여 추진기에서 발생하는 음향/진동 신호의 상관관계와 각 센서를 이용한 캐비테이션 초생 분석 성능에 대해 비교를 수행하였다. 캐비테이션 발생을 시각적으로 파악하기 위하여 선미부에 관측창을 설치하여 고속카메라 계측을 수행하였다. 계측 결과 음향과 진동 신호 간 스펙트럼 형상은 다르게 나타났으나, 선속에 따른 밴드별 레벨 증가분, 1 kHz ~ 10 kHz 대역의 전체 레벨 등은 비슷한 경향을 나타냈다. Detction of Envelope Modulation On Noise(DEMON) 분석에서도 음향과 진동신호 모두 비슷한 결과를 보여주었으며, 이를 통해 추진기 캐비테이션 발생분석에는 하이드로폰과 가속도계 모두 활용할 수 있음을 확인하였다.

• 수산해양기술연구
• /
• 제23권3호
• /
• pp.127-130
• /
• 1987

유압관로에서의 캐비테이션 발생 기구를 조사할 목적으로, 과도흐름에 수반하여 발생하는 캐비테이션 초생에 관한 실험 및 압력이 급강하 할 때의 기포 성장에 대한 계산을 행하였다. 실험에서 얻은 결과를 기초로 한 계산에서, 작동유가 절대압 영이하의 부압에 노출되어도 캐비테이션이 발생하지 않을 정도의 장력을 갖기 위해서는 소위 말하는 기포(기포 주위의 액체가 연속체로 간주될 수 있을 정도의 크기를 갖는 기포)가 유중에 존재할 가능성은 거의 없음이 입증되었다.

• 수산해양기술연구
• /
• 제23권3호
• /
• pp.17-17
• /
• 1987

유압관로에서의 캐비테이션 발생 기구를 조사할 목적으로, 과도흐름에 수반하여 발생하는 캐비테이션 초생에 관한 실험 및 압력이 급강하 할 때의 기포 성장에 대한 계산을 행하였다. 실험에서 얻은 결과를 기초로 한 계산에서, 작동유가 절대압 영이하의 부압에 노출되어도 캐비테이션이 발생하지 않을 정도의 장력을 갖기 위해서는 소위 말하는 기포(기포 주위의 액체가 연속체로 간주될 수 있을 정도의 크기를 갖는 기포)가 유중에 존재할 가능성은 거의 없음이 입증되었다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제51권3호
• /
• pp.259-264
• /
• 2014

Tip vortex cavitation (TVC) is important for naval ships and research vessels that require raising the cavitation inception speed to maximum possible values. The concepts for alleviating the tip vortex are summarized by Platzer and Souders (1979), who carried out a thorough literature survey. Active control of TVC involves the injection of a polymer or water from the blade tip. The main effect of such mass injection (both water and polymer solutions) into the vortex core is an increase in the core radius, consequently delaying TVC inception. However, the location of the injection port needs to be selected with great care in order to ensure that the mass injection is effective in delaying TVC inception. In the present study, we propose a semi-active control scheme that is achieved by attaching a thread at the propeller tip. The main idea of a semi-active control is that because of its flexibility, the attached thread can be sucked into the low-pressure region closer to the vortex core center. An experimental study using a scale model was carried out in the cavitation tunnel at the Seoul National University. It was found that a flexible thread can effectively suppress the occurrence of TVC under the design condition for a model propeller.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제48권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2011

Cavitation is the formation of vapour bubbles of a flowing liquid in a region where the pressure of the liquid falls below its vapor pressure. Various types of cavitations are generated on the propeller blades. As cavity bubbles passing the blade are forced to oscillate in size or shape and come to collapse, they cause very strong local acoustic waves in the fluid and radiate noise. Comparing the Sound Pressure Level(SPL) before and after cavitation, SPL increases 2dB per 1 knot increase in ship speed above the cavitation inception speed(CIS). Consequently, the CIS is an important criteria to design silent propellers. In this work, experimental measurements of radiated noise according to various types of cavitations from the model propeller are carried out in a large cavitation tunnel and their acoustical characteristics are extensively investigated.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제58권2호
• /
• pp.105-111
• /
• 2021

The main source of underwater radiated noise of ships is cavitation generated by propeller blades. After the Cavitation Inception Speed (CIS), noise level at all frequencies increases severely. In determining the CIS, it is based on the results observed with the naked eye during the model test, however accuracy and consistency of CIS values are becoming practical issues. This study was carried out with the aim of developing a technology that can automatically recognize cavitation images using deep learning technique based on a Convolutional Neural Network (CNN). Model tests on a three-dimensional hydrofoil were conducted at a cavitation tunnel, and tip vortex cavitation was strictly observed using a high-speed camera to obtain analysis data. The results show that this technique can be used to quantitatively evaluate not only the CIS, but also the amount and rate of cavitation from recorded images.

• 한국가시화정보학회지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.128-135
• /
• 2022

Cavitation occurs inevitably in marine propellers rotating at high speed in the water, which is a major cause of underwater radiated noise. Cavitation-induced noise from propellers rotating at a specific frequency not only reduces the sonar detection capability, but also exposes the ship's location, and it causes very fatal consequences for the survivability of the navy vessels. Therefore cavity inception speed (CIS) is one of the important factors determining the special performance of the ship. In this study, we present a method using computer vision that can detect and quantitatively estimate tip vortex cavitation on a propeller rotating at high speed. Based on the model test results performed in a large cavitation tunnel, the effectiveness of this method was verified.