• 제목/요약/키워드: Yaw moment

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Transient aerodynamic forces of a vehicle passing through a bridge tower's wake region in crosswind environment

  • Ma, Lin;Zhou, Dajun;Han, Wanshui;Wu, Jun;Liu, Jianxin
    • Wind and Structures
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    • 제22권2호
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    • pp.211-234
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    • 2016
  • Super long-span bridges provide people with great convenience, but they also bring traffic safety problems caused by strong wind owing to their high decks. In this paper, the large eddy simulation together with dynamic mesh technology in computational fluid dynamics (CFD) is used to explore the mechanism of a moving vehicle's transient aerodynamic force in crosswind, the regularity and mechanism of the vehicle's aerodynamic forces when it passes through a bridge tower's wake zone in crosswind. By comparing the calculated results and those from wind tunnel tests, the reliability of the methods used in the paper is verified on a moving vehicle's aerodynamic forces in a bridge tower's wake region. A vehicle's aerodynamic force coefficient decreases sharply when it enters into the wake region, and reaches its minimum on the leeward of the bridge tower where exists a backflow region. When a vehicle moves on the outermost lane on the windward direction and just passes through the backflow region, it will suffer from negative lateral aerodynamic force and yaw moment in the bridge tower's wake zone. And the vehicle's passing ruins the original vortex structure there, resulting in that the lateral wind on the right side of the bridge tower does not change its direction but directly impact on the vehicle's windward. So when the vehicle leaves from the backflow region, it will suffer stronger aerodynamic than that borne by the vehicle when it just enters into the region. Other cases of vehicle moving on different lane and different directions were also discussed thoroughly. The results show that the vehicle's pneumatic safety performance is evidently better than that of a vehicle on the outermost lane on the windward.

급선회반복 및 위급상황에서의 주행안정성 시스템에 관한 연구 (A Study on Improving Driving Stability System in Slalom and Emergency Case)

  • 박중현;김순호
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제9권8호
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    • pp.1716-1721
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    • 2005
  • 본 논문에서는 ESP와 4WS 차량의 동적성능에 관한 연구와 차량이 불안정 영역으로의 주행 시 안정영역으로의 거동으로 할 수 있게 하는 차량의 주행안정성 향상에 관한 연구를 수행하였다. 고속으로 주행하는 차량이 조향과 동시에 가${\cdot}$감속을 하는 경우 관련된 변수로는 종방향 및 횡방향의 속도변화, 요우잉 등을 들 수 있으며, 이 변수들은 타이어 특성, 차량의 중량, 제동력, 조향각등에 따른 동역학적 관계식들로 표현 할 수 있다. 본 연구는 위와 같은 제동${\cdot}$조향장치들을 제어하여, 차량의 주행 중 위급상황 시 탁월한 성능을 발휘 할 수 있는 시스템에 관하여 고찰하고, 위급상황을 안전하게 회피하여 교통사고를 획기적으로 줄이기 위함이다.

최적 타이어 힘 분배를 이용한 6WD/6WS 차량의 등판 주행 성능 향상 (Improvement of Hill Climbing Ability for 6WD/6WS Vehicle using Optimum Tire Force Distribution Method)

  • 김상호;김창준;한창수
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제12권4호
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    • pp.1523-1531
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    • 2011
  • 본 다축 차량은 험지와 야전에서 높은 이동성 때문에 비포장도로를 주행해야 하는 군용차량으로 사용된다. 특히 군용차량은 군 요구 사항에 의거 기본적으로 60% 경사로에서 안정적인 등판 성능을 지녀야 한다. 따라서 본 논문은 최적 타이어 힘 분배 방법을 통한 6WD/6WS차량의 등판능력 향상을 다루었다. 경사로 등판 시 사용할 최적 타이어 힘 분배 방법을 위하여 운전자로부터, 목표로 하는 종 방향 힘과 횡 방향 힘, 요 모멘트를 계산하였고, 마찰 원이론과 목적함수에 따른 최적화 된 토크가 각 륜에 분배되었다. 알고리즘 성능을 확인하기 위해서, 트럭심 소프트웨어를 이용하여 시뮬레이션 하였고, 비교를 위하여 2대의 차량을 제안하였다. 한 대의 차량은 최적타이어 힘 분배 방법이 적용되었고, 나머지 한 대는 궤도 차량과 같은 균등 힘 분배 방법이 적용되었다. 경사로에서 등판능력은 최적 타이어 힘 분배 방법에 의해서 향상 되어졌다.

선박의 크기를 고려한 두 선박의 간섭력에 관한 시뮬레이션 (Simulation of Interaction Forces between Two Ships Considering Ship's Dimension)

  • 이상도
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제26권3호
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    • pp.47-54
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    • 2017
  • 본 연구에서는 선박조종시뮬레이터를 이용하여 선박의 크기에 따른 두 선박의 간섭력의 운동특성을 분석하였다. 파나막스급 컨테이너선이 자선보다 크기가 작은 계류선을 근접통항하는 경우에 계류선에서 간섭력의 피크점과 운동패턴의 변화가 뚜렷하게 나타났다. 이땐 선박의 정횡 상태 전후에서 전후력과 회두모멘트가 반대방향으로 바뀌므로 계류선의 움직임에 각별한 주의가 요구된다. 반대로 파나막스급 컨테이너선이 자선보다 큰 계류선을 통과하는 경우에는 근접상황이 발생하는 초기에 통과선에서 간섭력의 피크점이 나타났고, 통과선에는 정횡 이후 약 1L(통과선의 전장)의 구간동안 지속적으로 흡인력이 발생했다. 또한, 통과선과 계류선의 선체간의 수평거리가 2B(통과선의 폭)이하로 줄어들면, 통과선의 초기에 발생하는 간섭력이 급격히 증대된다.

운전정지 조건에서 5 MW 수평축 풍력터빈 로터의 풍하중 해석 (Wind Loads of 5 MW Horizontal-Axis Wind Turbine Rotor in Parked Condition)

  • 유기완;서윤호
    • 한국풍공학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.163-169
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    • 2018
  • 본 연구에서는 운전 정지 상태로 회전하지 않는 수평축 해상 풍력터빈 로터에서 발생하는 풍하중을 풍속, 요 각도, 방위각, 피치 각도를 달리하면서 대기경계층 내에서 작동하는 조건으로 평가하였다. 하중 예측 결과의 검증을 위해 단순화 한 블레이드 형상에 대한 블레이드 요소이론과 단순 계산치를 이용하여 얻어낸 공력 하중을 상호 비교하였으며, 코드와 비틀림 각도가 블레이드 스팬 방향에 따라 변하는 NREL 5 MW급 대형풍력터빈 로터에 대해서는 NREL에서 개발한 FAST 해석 결과와 본 연구의 해석 결과를 비교함으로써 해석 결과의 정확도를 검증하였다. 로터의 하중은 허브 중심을 원점으로 하는 고정된 3축 좌표계에 대해서 힘과 모멘트로 표현되는 6분력 하중으로 나타내었다. 따라서 이 결과는 풍력터빈 시스템의 동적 거동 해석과 로터에서 발생되는 전도 모멘트를 견디기 위해 필요한 지지 구조물의 기초하중 자료로 적용할 수 있다.

Change in Turning Ability According to the Side Fin Angle of a Ship Based on a Mathematical Model

  • Lee, WangGook;Kim, Sang-Hyun;Jung, DooJin;Kwon, Sooyeon
    • 한국해양공학회지
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    • 제36권2호
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    • pp.91-100
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    • 2022
  • In general, the effect of roll motion is not considered in the study on maneuverability in calm water. However, for high-speed twin-screw ships such as the DTMB 5415, the coupling effects of roll and other motions should be considered. Therefore, in this study, the estimation of maneuverability using a 4-degree-of-freedom (DOF; surge, sway, roll, yaw) maneuvering mathematical group (MMG) model was conducted for the DTMB 5415, to improve the estimation accuracy of its maneuverability. Furthermore, a study on the change in turning performance according to the fin angle was conducted. To accurately calculate the lift and drag forces generated by the fins, it is necessary to consider the three-dimensional shape of the wing, submerged depth, and effect of interference with the hull. First, a maneuvering simulation model was developed based on the 4-DOF MMG mathematical model, and the lift force and moment generated by the side fins were considered as external force terms. By employing the CFD model, the lift and drag forces generated from the side fins during ship operation were calculated, and the results were adopted as the external force terms of the 4-DOF MMG mathematical model. A 35° turning simulation was conducted by altering the ship's speed and the angle of the side fins. Accordingly, it was confirmed that the MMG simulation model constructed with the lift force of the fins calculated through CFD can sufficiently estimate maneuverability. It was confirmed that the heel angle changes according to the fin angle during steady turning, and the turning performance changes accordingly. In addition, it was verified that the turning performance could be improved by increasing the heel angle in the outward turning direction using the side fin, and that the sway speed of the ship during turning can affect the turning performance. Hence, it is considered necessary to study the effect of the sway speed on the turning performance of a ship during turning.

대각도 받음각을 갖는 무인잠수정에 작용하는 동유체력 특성에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on Characteristics of Hydrodynamic Forces Acting on Unmanned Undersea Vehicle at Large Attack Angles)

  • 배준영;김정중;손경호
    • 한국항해항만학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.197-204
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    • 2011
  • 회류수조에서의 대각도 정적(static) 모형실험을 통해 Manta형 무인잠수체에 작용하는 동유체력을 측정하였으며, 동유체력에 미치는 Reynolds수의 영향을 고찰하였다. 이를 위해 동유체력을 cross-flow drag과 양력(lift force)으로 성분 분석을 하였으며, 양력 성분에는 Reynolds수의 영향을 무시하고, cross-flow drag 성분에만 Reynolds수의 영향을 고려하였다. 그 후 이들 두 성분을 다시 합성함으로써 실물 무인잠수정에 작용하는 동유체력의 추정 기법을 제시하였다.

명량수도 해역에서 항해속력 규제와 선박운용에 관한 연구 (A Study on the Ship's Speed Control and Ship Handling at Myeongnayang Waterway)

  • 김득봉;정재용;박영수
    • 해양환경안전학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.193-201
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    • 2014
  • 본 연구는 강조류 해역을 통과하는 선박의 해양사고를 방지하기 위해 안전한 항행속력과 적절한 통과시기를 제시하였다. 이 자료의 해석을 위하여 2010년 7월 12일부터 15일까지 명량수도를 대상으로 통과선박의 AIS 데이터 수집과 2010년 9월 4일 현장조사를 실시하였고, 여기서 수집된 자료를 바탕으로 최소항행속력(minimum navigation speed)과 여유 제어력을 감안한 적정항행속력(optimum navigation speed), 조류속력별 대응타각(respond rudder angle)을 산출하였다. 또한 조위와 조류속력 데이터를 분석해 안전한 통과시기를 제시하였다. 이 연구를 통해 얻은 결과는 다음과 같다. (1) 조류의 유속이 4.4 kn 이상이 되면 선박의 타만으론 자력 조선이 불가능하다. (2) 강한 조류에 의해 발생되는 유압력과 회두모멘트에 대응하기 위해서는 최소항행속력은 조류의 2.3배, 적정항행속력은 조류의 4.0배 이상이어야 한다. (3)사리 기간 중 명량수도 적정 통과 시기는 고 저조시간 1시간 전부터 최소 30분 전까지이며 고 저조가 된 이후 5시간 동안은 4 kn 이상의 유속이 남아있는 시간으로 이 지역 항해를 자제해야 한다.

3차원 공간 탐색을 위한 헬리콥터 조종사 메타포어와 그 구현 (Helicopter Pilot Metaphor for 3D Space Navigation and its implementation using a Joystick)

  • 김영경;정문렬;백두원;김동현
    • 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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    • 제3권1호
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    • pp.57-67
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    • 1997
  • 가상공간 탐색은 근본적으로 가상카메라의 조작으로 귀결된다. 이때 가상카메라는 자유도 6을 가지고 움직인다. 그러나 우리가 주로 사용하는 마우스나 조이스틱 등의 입력장치는 2D 장치이다. 따라서 입력장치의 운동에 대응되는 카메라의 운동은 어느 한 순간에는 2D운동이다. 그러므로 카메라의 6DOF(degrees of freedom) 운동은 2D 또는 1D 운동들의 결합으로 표현할 수밖에 없다. 많은 가상공간 탐색 브라우저에서는 이 문제를 해결하기 위해 여러 가지 탐색 모드를 사용한다. 그러나 다수의 모드를 설정하는데 사용된 기준이 분명하지 않고 각 모드에서 가능한 조작들이 서로 중복되는 경향이 있을 뿐만 아니라 입력장치의 감각 대응성(kinesthetic correspondence)이 미흡하기 때문에 사용자가 공간을 탐색할 때 상황을 장악하고 있다는 느낌을 가지기 힘들다. 이 문제를 해결하기 위해서는 일관적이면서도 포괄적인 단일 탐색 메타포어가 필요한데 본 논문에서는 이를 위해 헬리콥터 조종사 메타포어를 제안한다. 헬리콥터 조종사 메타포어를 이용한다는 것은 조종장치들에 의해 사용자가 공간에서 날고있는 가상 헬리콥터의 조종사가 되어 공간 영상을 탐색 한다는 의미이다. 본 논문에서는 헬리콥터의 6DOF 운동을 직관적으로 조작하기 위해서 이를 6개의 2D 운동공간, 즉, (1) 평면상의 이동, (2) 수직면상의 이동, (3) 현위치중심의 피치, 요회전, (4) 현위치중심의 롤, 피치회전, (5) 좌우상하 선회, (6) 물체중심회전, 으로 분할하고, 각 2D 운동공간을 가시화 시켜 그 공간 자체를 메뉴화 하였다. 이렇게하면 사용자로 하여금 의식적으로 특정 모드를 선택하는 부담없이 단지 필요에 의해 적절한 2D 운동공간을 시각적으로 판단할 수 있도록 해준다. 각 운동공간에서의 헬리콥터 운동은 조이스틱의 2D 조작으로 제어한다.

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巾着網漁船의 船型과 操船의 基礎的 硏究 (A Fundamental Study on the Types of Ship and the Steerage of Purse Seiners)

  • 김진건
    • 수산해양기술연구
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    • 제30권1호
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    • pp.13-24
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    • 1994
  • Purse seiner detects a fish school navigating in full speed with the aid of fish finder, sonar, helicopter, etc., and casts a net quickly to enclose the fish school in purse seine net according to the movement of the fish school, wind, and current. At this moment, if the time of casting a net, direction, speed, and turning circle are net suitable, it is unavoidable to lose fish school founded with hard efforts and we only consume our efforts of casting and hauling the net. Therefore, in order to enclose the fish school to enhance the amount of fish for each casting, the author investigated the type of ships equipped with purse seiners and examined maneuvering tests so that we provide some basic information to figure out the ability of steerage correctly. The results obtained are summarized as follows: 1. Block coefficients of pelagic tuna purse seiners with gross tonnage between 500 and 1500 tons are recorded between 0.50 and 0.55 which are greater than those of off shore purse seiners recorded as between 0.44 and 0.54 and less than those of various cargo ships recorded as between 0.56 and 0.84. 2. L/B, L/D, B/D, B/T, and T/D of the class of gross tonnage between 75 and 130 tons are respectively 4.49, 11.00, 2.45, 2.85 and 0.86 as their average and those of the class of between 500 and 1500 tons are 4.89, 10.53, 2.15, 2.73 and 0.75 respectively, which are quite different from those of various cargo ships recorded as 6.0~7.5, 11.0~12.0, 1.6~2.0, 2.2~2.8 and 0.65~0.75 respectively. 3. Rudder area ratio of purse seiners of the class of between 75 and 130 tons is 1/24~1/31 and that of the clase of between 500 and 1500 tons is 1/36~1/42 which is greater than that of various cargo ships recorded as 1.45~1.75. 4. On speed-length ratio of purse seiners. 111 Dong-a has the biggest value 2.94 the class of 130 tons has 2.52 the class of between 75 and 100 tons has 2.30~2.35 and the class of between 500 and 1500 tons has 1.99~2.05. 5. Turning circle of stern trawlers Pusan 404 and Haelim 3 are measured as below according to rudder angles 5$^{\circ}$, 15$^{\circ}$, 25$^{\circ}$ and 35$^{\circ}$ respectively. Advances are 11.3~13.6, 6.0~7.1, 3.6~4.8 and 2.5~3.5 times of LPP respectively. Tactial diameters are 15.2~18.6, 6.9~8.0, 4.2~4.9 and 2.9~3.5 times of LPP. Purse seiner 111 Dong-a with rudder angle 35$^{\circ}$ has a good yaw with quick responsibility since its advance is 2.2~2.3 times of LPP and since its tactial diameter is 2.0~2.1 times of LPP. 6. In full ahead going of purse seiner 111 Dong-a, it takes about 2 minutes and 10.6 times of LPP from the reverse turning its engine into full astern to the ship speed 0. In its full astern going, it takes about 1 minute and 5.1 times of LPP from the reverse turning its engine into full ahead to the ship speed 0. In its full ahead going, it takes about 2 minutes and 50 seconds and 12.3 times of LPP from stopping its engine to the dead slow ahead speed 3.2 knots.

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