• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.46 no.2
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• pp.114-126
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• 2009

The authors adopt the Unmanned Undersea Vehicle(UUV), which has taken the shape of manta(Sohn et al. 2006). They call here it Manta-type Unmanned Undersea Test Vehicle(MUUTV). MUUTV is based on the same design concept as UUV called Manta Test Vehicle, which was originally built and operated by the Naval Undersea Warfare Center(Lisiewicz and French 2000, Sirmalis et al. 2001). In order to evaluate manoeuvring motion characteristics of MUUTV, numerical simulation technique has been utilized. Previous mathematical model on manoeuvring motion of MUUTV(Sohn et al. 2006) is basically adopted. Result of static experiment carried out in circulating water channel and a part of NSRDC standard model(Feldman 1979) on rotational mode are supplemented. Some of the hydrodynamic derivatives are obtained from model experiment in circulating water channel and the rest of them are estimated.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• v.2
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• pp.45-50
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• 2006

본 연구는 Manta형 무인잠수정(Manta-type Unmanned Undersea Vehicle)의 동안정성을 검토한 후에 이 데이터를 기초로 하여 6자유도 수치 시뮬레이션을 실시하였다. 또한, 수치 시뮬레이션을 통하여 각각의 유체력미계수가 UUV의 6자유도 운동에서 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 민감도 해석(Sensitivity Analysis)을 위한 방법은 간접법(Indirect Method)을 사용하였다. 수학모델 및 유체력미계수의 추정은 손경호 등(2006)의 결과를 이용하여 수행하였다. 연구를 통하여 UUV의 조종운동 모델에서 각각의 유체력미계수가 가지는 상대적 중요도를 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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• 2012.06a
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• pp.214-214
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• 2012

본 논문 만타형 무인잠수정을 이용한 실해역 자율주행 성능시험에 관한 내용을 다룬다. 만타형의 개발을 위해서 6자유도 운동방정식에 대한 시뮬레이션을 실시하였으며, 시뮬레이션 결과를 바탕으로 만타형 무인잠수정을 개발하여 실해역에서 성능시험을 실시하였다. 실해역 자율주행 시험은 가시선 방법(LOS, Line of Sight)방법을 이용하였으며, 제어에는 PD 제어기를 사용하였다. 목표반경을 10m로 하였을 때, 설정된 좌표로 이동하는 것을 확인하였다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.47 no.3
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• pp.328-341
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• 2010

The authors adopt the Unmanned Undersea Vehicle(UUV), which has taken the shape of manta(Sohn et al. 2006). They call here it Manta-type Unmanned Undersea Test Vehicle(MUUTV). MUUTV is designed with the similar concept of UUV called Manta Test Vehicle(MTV), which was originally built by the Naval Undersea Warfare Center, USA(Lisiewicz and French 2000, Sirmalis et al. 2001, U.S. Navy 2004). The present study deals with evaluation of extreme motion of MUUTV at large attack angles. Extreme motion contains, for example, rising and depth change due to operation of hovering thrusters attached to MUUTV, lateral motion due to ocean current applied to MUUTV at low advance velocity, and so on. Numerical simulation technique has been utilized. The previous mathematical model on manoeuvring motion of MUUTV(Bae et al. 2009a) is basically adopted. Based on the results of present model experiment on extreme motion, the mathematical model is revised and supplemented in order to describe extreme motion. The hydrodynamic derivatives related to extreme motion are obtained from present model experiment and the other derivatives are referred to previous work(Bae et al. 2009a).

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.44 no.3 s.153
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• pp.323-331
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• 2007

Proposed Manta-type Unmanned Undersea Vehicle(UUV) turned out to have the tendency of dynamic instability in vertical plane, and moreover to have that of so strong dynamic stability in horizontal plane as to cause another problem in turning motion due to negative value of sway damping lever. The authors discussed the changes in appendage design for improvement of dynamic stability of UUV in vertical and horizontal planes. As a result, the dynamic stability in vertical plane was improved by increasing the area of horizontal stern planes. and the dynamic stability in horizontal plane was also improved by removal of lower vertical plate and by adjusting the area and position of upper vertical plate simultaneously.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.11 no.1
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• pp.21-28
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• 2010

This paper describes the mathematical model and controller design for Manta-type Unmanned Underwater Test Vehicle (MUUTV) with 6 DOF nonlinear dynamic equations. The mathematical model contains hydrodynamic forces and moments expressed in terms of a set of hydrodynamic coefficients which were obtained through the PMM (Planar Motion Mechanism) test. Based on the 6 DOF dynamic equations, numerical simulations have been performed to analyze the dynamic performances of the MUUTV. In addition, using the mathematical model PID and sliding mode controller are constructed for the diving and steering maneuver. Simulation results show that the control performances of the MUUTV and compared with these of NPS (Naval Postgraduate School) AUV II.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2009.05a
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• pp.244-248
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• 2009

본 논문에서는 만타형상의 무인잠수정의 운동성능과 제어기설계에 대한 성능을 확인하기 위한 수학모델을 정립하여 시뮬레이션 프로그램을 개발하였다. 본 논문에 사용된 수학모델은 6자유도 운동방정식을 이용하여 Matlab / Simulink를 이용하여 시뮬레이션 프로그램을 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 만타형상무인잠수정(Manta-type unmanned underwater test vehicle)의 동역학적 운동성능을 해석하였으며, 무인잠수정의 제어성능을 해석하기 위하여 PID(비례-미분-적분)제어기와 슬라이딩모드(Sliding mode)제어기를 설계하여 만타형상무인잠수정의 제어 성능을 해석하였다. 설계된 제어기는 무인잠수정의 수심제어와 방향각제어에 사용되었다. 설계된 제어기의 성능을 확인하기 위하여 미국 해군대학원(Naval Postgraduate School)의 AUV II와 비교하였다. 설계된 수심제어와 방향각 제어기를 이용하여 만타형무인잠수정의 설계 목표에 부합하는 항해제어시뮬레이션을 실시하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11b
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• pp.546-550
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• 2010

무인잠수정이 원하는 경로를 추종할 수 있도록 안정적인 운항제어를 수행하기 위해서는 잠수정의 동역학적 특성을 정확히 파악하는 것이 필요하다. 수중에서 거동하는 무인잠수정의 동역학적 특성은 제어입력뿐만 아니라 유체력계수에 의해 주로 결정되므로, 이러한 계수값을 정확하게 아는 것이 중요한 요소라 할 수 있다. 일반적으로 유체력계수는 PMM 시험과 같은 실험적 방법을 통하여 얻게 되지만 실험방법의 어려움과 실험장비들의 부정확성으로 인한 오차에 의하여, 얻어진 값들의 신뢰성이 많이 저하된다. 계수값들을 구할 수 있는 다른 방법으로는, 확장칼만필터 등과 같은 모델기반 추정 알고리즘을 통하여 유체력계수를 추정하는 것이다. 본 논문에서는 확장칼만필터를 이용하여 유체력계수를 추정하도록 하였으며, 설계된 추정 알고리즘의 성능을 검증하기 위하여 기존에 수행된 PMM 시험에 의해 얻어진 유체력계수의 실험값과 비교 분석하였다. 또한 본 논문에서는 만타형 무인잠수정을 이용하여 원하는 경로를 추종할 수 있도록, 추정된 유체력계수를 사용하여 수심제어 및 방향제어를 위한 슬라이딩 모드 제어기를 설계하였으며, 충분한 정확도를 가지고 원하는 경로를 추종함을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• v.12 no.1
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• pp.892-901
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• 2020

We used a numerical method to estimate the hydrodynamic maneuvering derivatives for the heave-pitch coupling motion of an underwater glider. It is very important to assess the hydrodynamic maneuvering characteristics of a specific hull form of an underwater glider in the initial design stages. Although model tests are the best way to obtain the derivatives, numerical methods such as the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) method are used to save time and cost. The RANS method is widely used to estimate the maneuvering performance of surface-piercing marine vehicles, such as tankers and container ships. However, it is rarely applied to evaluate the maneuvering performance of underwater vehicles such as gliders. This paper presents numerical studies for typical experiments such as static drift and Planar Motion Mechanism (PMM) to estimate the hydrodynamic maneuvering derivatives for a Ray-type Underwater Glider (RUG). A validation study was first performed on a manta-type Unmanned Undersea Vehicle (UUV), and the Computational Fluid Dynamics (CFD) results were compared with a model test that was conducted at the Circular Water Channel (CWC) in Korea Maritime and Ocean University. Two different RANS solvers were used (Star-CCM+ and OpenFOAM), and the results were compared. The RUG's derivatives with both static drift and dynamic PMM (pure heave and pure pitch) are presented.