In this study, the sand casting process was applied to design the gating system and perform casting simulation in order to domestically produce the submarine mast cover. Based on simulation results, casting experiments were conducted to produce a soundness prototype. The design concept of the mast cover's gating system was based on the design of bell casting. By arranging eight tower-type gates in a circle at 45° intervals, the flow of melt flowing into each gate was uniform and did not mix with each other, and the velocity of melt was also uniform. The mast cover made of Ni-Al-Bronze alloy has no unfilled parts. However, small porosities and flow marks occurred on the surface in several places. Yield strength and ultimate tensile strength are 279.3 MPa and 675.7 MPa, respectively, and elongation is 21.2%.
Modeling and simulation is important for military training. People can feel perspective when stereoscope images are created using multi-channel visualizations. A submarine oscillates when the submarine is just below the surface of the sea, so that the reconnaissance becomes difficult. Also, the operator should read the information of the target within 6 seconds using the periscope. The operator must have experience. To solve these problems, stereoscopic multi-channel visualization has been tested. The iCAVE system of KAIST provides a large-scale screen, 7 PCs, and 14 projectors to create the stereoscope images. To simulate the motion of a submarine just below the ocean surface, a 4-DOF motion platform is used. The motion data is transmitted to the visual system and the motion platform through the UDP protocol. Variety of weather conditions are created using the Vega Prime software. The stereoscopic multi-channel visualization and the motion platform system created a realistic simulation system.
Desalination plants have been recently constructed in many parts of the world due to water scarcity caused by population growth, industrialization and climate change. Most seawater desalination plants are designed with a submarine pipeline for intake and discharge. Submarine pipelines are installed directly on the bottom of the water body if the bottom is sandy and flat. Intake is located on a low-energy shoreline with minimal exposure to beach erosion, heavy storms, typhoons, tsunamis, or strong underwater currents. Typically, HDPE (High Density Polyethylene) pipes are used in such a configuration. Submarine pipelines cause many problems when they are not properly designed; HDPE pipelines can be floated or exposed to strong currents and wind or tidal action. This study examines the optimal design method for the trench depth of pipeline, analysis of on-bottom stability and dilution of the concentrate based on the desalination plant conducted at the Pacific coast of Peru, Chilca. As a result of this study, the submarine pipeline should be trenched at least below 1.8 m. The same direction of pipeline with the main wind is a key factor to achieve economic stability. The concentrate should be discharged as much as high position to yield high dilution rate.
Since the creation of the first submarine telegraph cable connecting England and France in 1850, today, due to the rapid development of the Internet and Communications fields, the demand for submarine communication cables has increased and continues to develop. Submarine cables are designed and manufactured to be suitable for the maritime environment, and many parts are imported from overseas, and several domestic cable manufacturers are producing them for commercial purposes. Field-proven and reliable commercial submarine communication cable technology is also being applied to the military field, and is especially actively utilized in naval surface ships and submarines. This paper is about the design of an underwater cable applicable to submarine(KSS-III Bach-II) navigation radar and also is to secure the performance of an underwater cable with bending durability in extreme marine environments, emergency diving, and repeated mast raising and lowering. Finally, we hop that the domestic development of underwater cables will help improve the performance of navigation radars for submarines.
An envelope protection system is a control system that allows a submarine to operate freely using its own operational envelope without exceeding the structural limit, dynamic limit, and control input limit. In this paper, an envelope protection system for the pitch angle of a submarine is designed using a dynamic trim algorithm. A linear quadratic regulator and artificial neural network are used for the true dynamics approximation. A submarine maneuvering simulation program developed using experimental data is used to validate the designed envelope protection system. Simulation results show the effectiveness of the designed envelope protection system.
This paper is the result of a study conducted in the ship concept design stage on the concept of system integration of the submarine rescue systems to be mounted and operated on the next submarine rescue ship (ASR-II Batch II) of the Korean Navy. In this paper, the concept of realization of naval ship system integration is considered, the operational concept of the next submarine rescue ship is analyzed, the requirements of the rescue operation system were analyzed, and the conceptual architecture (draft) of the rescue operation system was designed and proposed to meet the naval ship system integration policy.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제9권4호
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pp.446-459
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2017
Naval ships are assigned many and varied missions. Their performance is critical for mission success, and depends on the specifications of the components. This is why performance analyses of naval ships are required at the initial design stage. Since the design and construction of naval ships take a very long time and incurs a huge cost, Modeling and Simulation (M & S) is an effective method for performance analyses. Thus in this study, a simulation core is proposed to analyze the performance of naval ships considering their specifications. This simulation core can perform the engineering level of simulations, considering the mathematical models for naval ships, such as maneuvering equations and passive sonar equations. Also, the simulation models of the simulation core follow Discrete EVent system Specification (DEVS) and Discrete Time System Specification (DTSS) formalisms, so that simulations can progress over discrete events and discrete times. In addition, applying DEVS and DTSS formalisms makes the structure of simulation models flexible and reusable. To verify the applicability of this simulation core, such a simulation core was applied to simulations for the performance analyses of a submarine in an Anti-SUrface Warfare (ASUW) mission. These simulations were composed of two scenarios. The first scenario of submarine diving carried out maneuvering performance analysis by analyzing the pitch angle variation and depth variation of the submarine over time. The second scenario of submarine detection carried out detection performance analysis by analyzing how well the sonar of the submarine resolves adjacent targets. The results of these simulations ensure that the simulation core of this study could be applied to the performance analyses of naval ships considering their specifications.
The finite volume based multi-block RANS code, WAVIS developed at KRISO, is used to simulate the turbulent flows around a submarine with the realizable $\textsc{k}-\varepsilon$ turbulence model. RANS methods are verified and validated at the level of validation uncertainty 1.54% of the stagnation pressure coefficient for the solution of the turbulent flows around SUBOFF submarine model without appendages. Another SUBOFF configuration, axisymmetric body with four identical stem appendages, is also computed and validated with the experimental data of the nominal wake and hydrodynamic coefficients. The hydrodynamic forces and moments for SUBOFF model and a practical submarine are predicted at several drift and pitch angles. The computed results are in extremely good agreement with experimental data. Furthermore, it is noteworthy that all the computations at the present study were carried out in a PC and the CPU time required for 2.8 million grids was about 20 hours to get fully converged solution. The current study shows that CFD can be a very useful and cost effective tool for the prediction of the hydrodynamic performance of a submarine in the basic design stage.
Submarine and deep sea diving structures are generally designed based on their ultimate strength. Fatigue strength at welded joint must be also taken into account because working stress is increased due to the increasing of diving depth and using high yield steel. The pressure hulls of submarine are subjected to fluctuating compressive loading. But in addition to the calculated stresses, high residual tensile stresses at welded part have to be considered. The state of stress level of pressure hull is tensile at surface and compressive at deep diving depth. This paper presents the results of an experimental investigation on the crack initiation and growth at the weld toe of T welded joints of HY-100 steel plate under constant amplitude loading. It is also investigated the phenomenon of the fatigue failure and test methods. Fatigue tests have been using real scaled local structural models of full penetration T-welded joint, which is a part of the cylindrical shell structures reinforced by ring stiffeners. Several load ratios under constant amplitude loading are considered in the tests. Crack initiation and growth characteristics are examined based on the beach marks of the cracked section of the test specimens. A design stress-life curve including the design formula is suggested according to tested data.
보이지 않는 힘으로도 불리는 잠수함은 수중에서 활동하는 은밀성을 장점으로 대함전, 대잠전 및 핵심표적 타격 등의 임무를 수행하는 전략 수중 무기 체계로 심해에서 높은 수압을 견디며 작전을 수행할 수 있어야 한다. 이러한 관점에서 잠수함 압력 선체는 잠항 깊이에 상응하는 외부 수압에 저항하는 가장 중요한 체계로서 누수, 화재, 충격 및 폭발과 같은 위험으로부터 안전성을 확보함으로써 생존성을 높임과 동시에, 작전 수행 능력을 유지할 수 있게 해주는 강도를 확보하고 있어야 한다. 이를 위해서는 잠수함 압력 선체의 구조형상 설계가 초기에 수행되는 것이 합리적이다. 특히, 함미 원추부 구조물과 압력선체 평형부 및 함미 비압력선체를 연결하는 함미 트랜지션 링의 경우, 설계된 잠수함에 따라 다양한 형상을 띄고 있다. 본 구조물 설계를 위해서는 응력 흐름과 연결성을 고려한 설계뿐만 아니라 복잡한 형상이 기인한 구조물 제작 투입 시수 증가로 인한 원가 상승 또한 검토해야 한다. 따라서, 본 연구에서는 4가지 서로 다른 형상을 갖는 함미 트랜지션 링에 대해서 비선형 유한요소해석을 통한 구조 강도 검토와 더불어 함미 트랜지션 링 형상 복잡도에 따른 작업 일수 및 자재비 검토를 통해 경제성 측면에서의 적정성 검토를 수행하였으며, 검토된 4가지 형상 중 가장 합리적인 잠수함 함미 트랜지션 링 형상을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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