Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.5
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pp.363-372
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2002
In ship operation, the roll motions can seriously degrade the performance of mechanical and personnel effectiveness. So many studies for the roll stabilization system design have been performed and good results have been achieved. In many studies, the stabilizing fins are used. Recently rudders, which have been extensively modified, have been used exclusively to stabilize the roll. But, in the roll stabilization control system, the control performance is very sensitive to the ship speed. So, we can see that it is important to consider the ship speed in the rudder roll control system design. The gain-scheduling control technique is very useful in the control problem incorporating time varying parameters which can be measured in real time. Based on this fact, in this paper we examine the;$H_{\infty}$-Gain Scheduling control design technique. Therefore, we assume that a parameter, the ship speed which can be estimated in real time, is varying and apply the gain-scheduling control technique to design the course keeping and anti-rolling control system far a ship. In this control system, the controller dynamics is adjusted in real-time according to time-varying plant parameters. The simulation result shows that the proposed control strategy is shown to be useful for cases when the ship speed is varying and robust to disturbances like wind and wave.
The main objective of this study is to investigate the turning and zig-zag maneuvering performance of the well-known naval surface combatant DTMB (David Taylor Model Basin) 5415 hull with URANS (Unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes) method. Numerical simulations of static drift tests have been performed by a commercial RANS solver based on a finite volume method (FVM) in an unsteady manner. The fluid flow is considered as 3-D, incompressible and fully turbulent. Hydrodynamic analyses have been carried out for a fixed Froude number 0.28. During the analyses, the free surface effects have been taken into account using VOF (Volume of Fluid) method and the hull is considered as fixed. First, the code has been validated with the available experimental data in literature. After validation, static drift, static rudder and drift and rudder tests have been simulated. The forces and moments acting on the hull have been computed with URANS approach. Numerical results have been applied to determine the hydrodynamic maneuvering coefficients, such as, velocity terms and rudder terms. The acceleration, angular velocity and cross-coupled terms have been taken from the available experimental data. A computer program has been developed to apply a fast maneuvering simulation technique. Abkowitz's non-linear mathematical model has been used to calculate the forces and moment acting on the hull during the maneuvering motion. Euler method on the other hand has been applied to solve the simultaneous differential equations. Turning and zig-zag maneuvering simulations have been carried out and the maneuvering characteristics have been determined and the numerical simulation results have been compared with the available data in literature. In addition, viscous effects have been investigated using Eulerian approach for several static drift cases.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.30
no.4
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pp.31-38
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1993
Horn rudders or flap rudders with a gap between forward and after part are used for effective steering of a ship or a submerged body. It is necessary to analyze the effect of a gap since it affects the performance of rudders. In this paper, an equation to calculate the lift acting on a two-dimensional flap rudder in uniform flow is derived by using the thin hydrofoil theory and the analytic solution of viscous flow in a channel formed by two coaxial cylindrical walls to which a pressure gradient is applied.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.2
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pp.865-874
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2019
A controller for an underwater glider is presented. Considered underwater glider is a torpedo-shaped autonomous underwater vehicle installing adjustable buoyancy bag and movable battery in it. The controller is composed of an LQR controller to maintain zigzag vertical movement for gliding and two PD controllers to control elevator/rudder angles. The LQR controller controls the pumping speed into the buoyancy bag and the moving speed to locate the battery. One of the PD controller controls the elevator angle to assist the LQR controller, and the other controls the rudder angle to adjust the direction of the underwater glider. A reduced order Luenberger observer is adopted to estimates the center of gravity of the glider and the buoyancy mass that are essential but cannot be measured. Mathematical simulation using Matlab proved the validity of the proposed controller to obtain better performance than conventional LQR only controller under the influence of sea current.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.40
no.2
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pp.1-10
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2003
It is important to understand the flow characteristics such as wave and wake development around a ship for the design of the hull forms with better resistance and propulsive performance. The experimental results explicating the local flow characteristics are also invaluable for validation of the physical and numerical modeling of CFD codes, which are recently gaining acknowledgements as efficient tools for hull form evaluation This paper describes velocity and wave profiles measured in the towing tank for the KRISO 138K LNG Carrier (KLNG) model with propeller and rudder. The results contained in this paper can provide the valuable information on the effect of propeller and rudder on stern flow characteristics of the modern commercial hull form, furthermore, the present experimental data will provide important database for CFO validation.
Park, Gen-Ong;Kim, Dong-Joon;Park, Jong-Heon;Choi, Byung-Moon
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.42
no.1
s.139
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pp.50-56
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2005
The performance of Traditional Korean Fishing Boat is surveyed based on Report on Investigation of Korean Fishing Boat. The characteristics of Traditional Korean fishing Boat of hull form, rudder, sail are studied from the view point of modern sailing boat design. As a result we find her hull form is an excellent candidate of mother ship for modern boat design and the great sized rudder of Traditional Korean Fishing Boat makes a role of the centerboard of modern sailing host. And also we find the sail of Traditional Korean fishing Boat is more useful for sailing against the wind direction than an ordinary Lug sail.
Kim, Sang-Hyun;Kim, Hyun-Jun;Jun, Hee-Chul;Yoon, Seung-Bae;Park, Hwa-Pyeong;Gim, Ok-Sok
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.16
no.4
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pp.393-399
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2010
Recently, a vessel's maneuvering performance is considered to be an important subject as marine pollution from the ships that stranded on a rock becomes more severe. So, IMO(International maritime organization) has adopted Resolution MSC.l37 to enhance international standards of ship's maneuverability. There's more than one way to improve ship's maneuverability. This research focused on improving ship's maneuverability by high-lift rudder. To predict the maneuverability, the numerical simulation model was used. The evaluation of maneuverability was carried out by turning test and zig-zag test. The results obtained with these simulation showed that the high-lift rudder would be effective in improving the turning ability of the ship. But it was clarified that there Has a possibility that course changing ability night become bad through an increase of rudder lift.
Various turning tests were carried out according to the rudder angle, turning direction, and the speed etc. with the ship's maneuverability measuring system on the training ship HANBADA. After that they were compared with each other on the turning circle, maneuvering performance index and the distance of new course, and then found out that they were satisfied with the IMO maneuvering standards. And the turning circles of port were smaller than those of starboard with all the rudder angles and maneuvering indexes such as K and T were relatively bigger than other vessels. Also, the distance cf new course was measured to $125{\sim}300m$ in case of the new course on $30^{\circ}{\sim}90^{\circ}$. All of these results will be helpful to escape from collision and to alter course on coastal voyage.
his study discusses the design of an automatic berthing control algorithm for ships with a haw thruster and a stern thruster, as well as a rudder. A nonlinear mathematical model for the law speed maneuvering of ships was used to design a MIMO (multi-input multi-output) nonlinear control algorithm. The algorithm consists of two parts, the forward velocity control and heading angle control. The control algorithm was designed based on the longitudinal and yaw dynamic models of ships. The desired heading angle was obtained by the so-called "Line of Sight" method. An optimal control force allocation method forthe rudder and the thrusters is suggested. The nonlinear control algorithm was tested by numerical simulations using MATLAB, and showed good tracking performance.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.30
no.4
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pp.299-311
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1994
The new course distances of a ship are one of the important factors of the safety handling as the indices to indicate directly her abilities of course alteration. Recently, International Maritime Organization (IMO) exhorts that all vessels should use maneuvering booklets in which are drawn the curves of new course distances obtained from the test of measuring them and noted other maneuvering performance standard in various navigation conditions. This paper describes the method to calculate many new course distances for many rudder angles by turning circle test without observation or using other calculating methods. The main results are as follows: 1) The mean difference of the distances between two new course distances by the turning circle test and heading test of the experimental ship was about 7.7% vaules of the ones by the heading test. when her altering angles were $48^{\circ}$, $63^{\circ}$and $70^{\circ}$, using the rudder angle of $35^{\circ}$ . These new course distances were therefore found to be small in difference of those. 2) The mean difference of the distance between two new course distances by the turning circle test and the maneuvering indices of the experimental ship was about 4.5% values of the ones by the maneuvering indices, when her altering angles were $48^{\circ}$, $63^{\circ}$and $70^{\circ}$, using the rudder angle of $35^{\circ}$, these new course distances were therefore found to be small in difference of those. 3) The mean difference of the distance between two new course distances by the turning circle test and the observation of the experimental ship was about 6.1% values of the ones by the observation, when her altering angles were $48^{\circ}$, $63^{\circ}$and $70^{\circ}$, using the rudder angle of $35^{\circ}$. These new course distances were therefore found to be small in difference of those. 4) It is confirmed that many new course distances for many angles can be calculated easily by using the method of ship's simple turning circle test, without observation or using the maneuvering indices and heading test method. 5) It is considered to be helpful for the safety of ship handling to draw curves of new course distances by turning circle test and $\phi_4$ - $\phi_2 by heading test, and utilize them at sea.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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