본 연구에서는 Froude 수 1.0, 길이 약 10 m 급 소형 고속선의 저항성능과 승선감을 향상시키기 위해 선미 끝단에 트림 탭을 부착하여 항주자세를 제어하였고, 트림 탭의 제원에 따른 성능을 확인하기 위해 CFD 해석을 수행하였다. 먼저 선행 연구로부터 수치해석이 수행되는 스케일에 따라 결과에 차이가 있는 것이 확인되었고, 이를 피하고자 실선 스케일에서의 해석을 수행하였다. 부착된 트림 탭의 코드 길이는 LPP의 0.5, 1.0, 1.5 %였으며, 선저 면과의 각도는 5° 간격으로 변화를 주었다. 트림 탭은 선박의 선미트림과 부상량을 감소시키는 효과가 있었으며, 이 효과는 트림 탭의 선저 면과의 각도가 클수록, 코드 길이가 길수록 증가하였다. 이로 인해 압력저항은 감소하고 전단저항은 증가하였으며, 두 성분의 변화량에 따라 전 저항 저감율이 결정되었다. 결과로부터 대상 선박의 최적 항주자세는 약 1.5°의 선미트림으로 특정되었고, 이때 저항성능은 약 27 % 개선되었다.
다중 트림 상태에서 헬리콥터용 소형 터보샤프트 엔진에 부착된 센서의 고장을 검출하기 위한 방법을 제시한다. 먼저 헬리곱터의 엔진, 로터, 되먹임(feedback) 제어루프가 포함된 비선형 모델을 구하고 다중 트림 상태에서의 선형 모델을 추출하였다. 고장 검출 방법은 칼만필터에 기반한 방법을 채용하였는데 트림 상태가 변화할 때에 필터의 추정값이 연속적으로 변화하도록 상태변수 초기값을 재구성하였다. 또한 어떠한 센서가 고장이 일어났는지 구분할 수 있도록 어떤 센서의 고장을 검출한 다음 문제가 없는 경우 다음 센서의 고장 검출을 수행하는 단계적인 방법을 사용하였다. 시뮬레이션을 통하여 제시한 방법이 다중 트림 상태에서 각 센서의 고장을 잘 검출함을 보였다.
경상대학교 해양과학대학 실습선 경양호 기관의 회전수와 추진기의 핏치각을 전속(全速)(R.P.M. 680, P.A. $18^{\circ}$), 반속(半速)(R.P.M. 640, P.A. $16^{\circ}$), 미속(微速)(R.P.M. 580, P.A. $10^{\circ}$)의 상태로 하고, 이들 각각에 따른 시험선의 트림을 2.45m, 2.15m, 1.45m 선미 트림으로 조정하여 마일 포스트를 왕복하여 도플러 로그의 대지 속력과 실속력을 측정하여 비교 분석한 결과 도플러 로그 지시속력은 트림의 변화에 큰 영향을 받았으나 속력에는 그다지 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 한편 세 경우 모두 선의 트림이 2.15m 선미 트림 일때 속력 변화의 폭과 오차가 가장 적어 선체가 안정되고, 트림의 순간적 변화가 적으므로 최적의 상태라 할 수 있다. 그리고 미속 전진중 일때 속력 변화의 폭이 가장 크게 나타났는데 이것은 마일 포스트 사이를 통과 하는데 소요되는 시간이 전속, 반속 전진중 일때 보다 많이 소요되므로 그 간에 외력의 영향을 많이 받았기 때문이라 추정되었다. 특히 세 경우 모두 처음 마일 포스트를 통과한 후 약 30초 사이에는 도플러 로그의 지시속력이 저속임과 동시 속력 변화의 폭이 아주 크게 되었다가 그 후는 완만한 속력 변화를 보였는데 이러한 원인은 기관의 회전수와 핏치각을 변화시킨 후 최적의 상태가 되기 이전에 마일 포스트를 통과한 때문이라 생각된다.
본 연구에서는 Froude 수 1.0으로 운항하는 길이 약 10m 급 소형 고속선박의 에너지 효율 설계를 위해 선미부에 트림 탭을 부착하였고, 선저 면과의 각도에 따른 항주자세와 저항성능의 변화를 살펴보았다. 성능 해석은 CFD 해석을 통해 수행되었으며, 축척에 의한 영향을 보기 위해 모형선과 실선에 대해 각각 해석을 수행 후 두 결과로부터 예측된 실선의 성능을 비교하였다. 나선에 대한 해석 결과는 두 결과가 전반적으로 유사하였고, 트림 탭이 부착된 경우 선저 면과의 각도가 동일할 때 자세 변화량이 달라 전 저항의 차이로 이어졌지만 자세에 따른 저항 변화 경향은 유사하였다. 이로부터 축척 효과가 있더라도 저항 저감 경향으로부터 최적 항주자세를 찾을 수 있으나, 트림 탭에 의한 자세 변화와 실선 주위 유동의 특성을 알기 위해서는 실선에 대한 직접적인 해석이 필요함을 알 수 있다.
본 연구에서는 회전익기 통합해석 코드인 CAMRAD II를 이용하여 동축 동회전 로터(적층 로터)의 모델링과 제자리 비행 성능해석을 수행하였다. 본 연구는 주요 설계 변수인 방위각 위상차와 상/하단 로터 사이의 간격을 적절히 고려하여 동축 동회전 로터를 모델링하였으며, 기존 동축 반전 로터의 상단 로터의 토크 값을 동축 동회전 로터의 트림 목표 값으로 이용한 트림 기법 및 동축 반전 로터의 전체 추력 값을 트림 목표 값으로 이용한 트림 기법에서 제자리 비행 성능해석을 각각 수행하였다. 토크 트림 기법을 이용하였을 시 전체 로터의 추력은 -10°의 방위각 위상차에서 1.84% 최대화되었고, 추력 트림 기법을 적용하였을 때에는 전체 로터의 동력은 20°의 방위각 위상차에서 4.53%만큼 최소화되었다. 본 연구를 통하여 전기동력 수직 이착륙기에서 활용될 수 있는 동축 동회전 로터의 제자리 비행 성능이 방위각 위상차의 값에 따라 변화될 수 있음을 확인하였다.
The shipping and shipbuilding industries have had business difficulties since the implementation of regulations on the CO2 emissions from ships by IMO and the occurrence of the global financial crisis in 2008. Under this global recession, most shipping firms have started to operate their fleets at slow steaming rates with the goal of improving the profit ratio per transported unit. This study analyzed the resistance performance of a 6,800 TEU container ship corresponding to its trim variation with slow steaming, compared with that at its original design speed. Two different grid systems were used for the numerical calculation, one that considered the free surface allowing the capture of the dynamic trim and one that did not. This made it possible to clearly classify each resistance component to provide useful information to hull-form designers. In addition, a form factor assumption method using CFD was used for a reasonable effective power prediction in compliance with the 1978 ITTC performance prediction method. It was found that the total resistance of a 6,800 TEU container ship was reduced by 2.6% in the case of a 1-m trim at the bow at 18 kn.
47.7m급 쌍동선의 1/21.5 축척 모형선으로 예인수조에서 저항 및 내항성능 시험을 수행하였다. 저항 시험은 선미트림탭을 부착하여 트림탭각의 변화에 따른 트림 및 저항변화를 조사하여 트림 탭이 없는 경우와 비교하고 그 영향을 조사하였다. 해상상태 3,4 및 5에서 3가지 실선속력에 대해서 상하 및 종운동을 계측하였으며 갑판위 5점에서 수직가속도도 계측하였다. 측정한 가속도 값은 ISO 2631/3의 규정과 비교하여 설계선형의 우수함을 보였다.
In this paper, the effect of trim variation on the required power of 11,000TEU container ship was investigated under conditions considering the actual operation speed and draft. For each draft condition, the effective power (PE) and delivered power (PD) trends were investigated with changes in trim and ship speed. At this time, the displacement volume was fixed same as the value of the even trim condition and the both sinkage at the fore and after perpendicular are confirmed. The test ship speeds were determined by considering the operating speed. Both numerical and experimental methods were used to analyze the effects of trim variation. Numerical analysis results were used for evaluating the resistance performance, and the self-propulsion performance was estimated using experimental data obtained from model test.
자동회전 상태로 속도 증가 시 로터 속도의 변화와 피치 범위를 조사하기 위하여 수치 해석을 수행하였다. 정상 자동회전 상태를 구하기 위하여 과도모사법(Transient Simulation Method:TSM)을 사용하였다. 풍속의 증가에 대응하기 위하여 로터 블레이드를 2차원 압축성 Navier-Stokes 솔버로 해석하여 공력계수를 계산하였고 이를 과도모사법에 사용하였으며 유도 속도장 변화를 모사하기 위하여 Pitt/Peters 유도속도 이론을 적용하였다. 설정된 토크 평형 조건에서 풍속, 샤프트각, 피치각의 조합을 출력하여 로터의 회전속도와 변수의 범위를 조사하였다. 깃 끝 마하수의 변화에 따른 로터 회전속도의 변화를 살펴보았고 샤프트각의 감소에 따른 피치각의 트림 범위를 고찰하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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