• 한국항해항만학회지
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• 제36권9호
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• pp.707-714
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• 2012

Recently, tug boats are widely used for towing a barge which transports building materials, a large block of a ship, offshore crane, and so on. In order to simulate the dynamics of the coupled towing system correctly, the dynamics of the towline should be well modeled. In this paper, the towline was modeled as the multiple finite elements, and each element was assumed as a rigid cylinder which moves in five degrees of freedom except roll. The external tension and its moment acting on each element of the towline were modeled depending on the position vector's direction. Tugboat's motion was simulated in six degrees of freedom where wave and current effects were included, and towed barge was assumed to move in the horizontal plane only. In order to confirm the mathematical models of the coupled towing systems, standard maneuvering trials such as course changing maneuver, turning circle test and zig-zag test were simulated. In addition, the same trials were simulated when the external disturbances like wave and current exist. As the result, it is supposed that the results might be qualitatively reasonable.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권8호
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• pp.607-612
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• 2012

본 논문에서는 선박의 예인 시 소요되는 예인마력을 추정하기 위한 예인저항과 예인삭에 걸리는 장력의 계산방법에 대해 언급하고 있다. 선박이 사고 등으로 인해 자력 운항이 불가할 경우 사고선박을 사고 장소로부터 안전한 곳으로 이동시켜야 하고, 이러한 작업을 수행하기 위해서는 선박을 예인하기 위한 예인선의 예인마력을 추정하여야 한다. 본 연구에서는 예인에 따라 발생하는 저항 성분을 바탕으로 예인저항을 추정하였고, 사용된 예인삭의 종류에 따른 부가저항과 예인삭의 중량에 비례하는 수직성분을 이용하여 예인삭에 걸리는 전체장력을 계산하였다. 아울러 예인삭의 부가저항 계산과정에서는 다양한 예인력에 대해 적용할 수 있도록 다항식맞춤법을 응용하였다. 최종적으로는 도출된 예인저항과 예인삭 장력을 계산할 수 있는 UI를 개발하여 계산에 필요한 각 항목을 손쉽게 입력하여 계산할 수 있도록 하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권4호
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• pp.385-392
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• 2017

본 연구는 다양한 유형으로 구성된 부선의 궤적의 특성의 결과를 제시하는 것을 그 목적으로 하였다. 스케그의 유무에 따른 3가지 조합의 부선 모델을 대상으로 수조실험을 실행하였고, 예인삭의 길이가 궤적에 미치는 영향을 관찰하였다. 본 연구는 다양한 조합의 바지선에서의 각각의 궤적 형태의 길이와 진폭을 비교분석하였으며, 그 결과 부선의 궤적은 스케그 뿐만 아니라 예인삭의 길이에도 영향을 받고 있음이 드러났다. 스케그는 선수형상 및 예인삭 길이의 차이에 관계없이 부선의 코스 안정성을 크게 향상 시킨다는 것을 명확히 나타내고 있다. 또한, 예인삭의 길이는 부선 시스템의 궤적 특성에 영향을 미치는 핵심적인 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. 부선의 회두운동의 길이와 진폭은 부선 연결된 예인삭의 길이가 길수록 증가되였다. 향후 추가 실험 및 결과 분석을 통하여 본 연구의 타당성을 입증할 것으로 기대된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제35권6호
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• pp.483-488
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• 2011

예부선이 항행할 경우 부선의 회두운동으로 인하여 예선의 조종성능에 제한을 받기 때문에 부선의 회두운동을 감소시켜야 안전한 예항업무를 이행할 수 있다. 본 연구에서는 예인삭의 길이, 예인속도, 브라이들의 유무 및 브라이들의 길이에 따른 부선의 회두운동을 살펴보기 위하여 선수형상이 다른 두 개의 부선 모델을 대상으로 수조실험을 실행하였다. 수조실험은 외력의 영향이 없는 정수중 상태에서 실행하였으며, 예인삭은 와이어 로프를 사용하였다. 예인삭의 길이는 부선의 전장(L)을 기준으로 하여 1L 및 2L로 하였으며, 실험 결과 부선의 회두 운동은 예인삭의 길이가 길어질수록 부선의 회두각도가 작아지며, 예인속도는 회두각도에 큰 차이를 발생시키지 않는 것으로 나타났다. 또한 예인삭만 연결한 것보다 예인삭에 브라이들을 연결하여 브라이들의 길이를 길게 해주는 것이 효과적으로 부선의 회두운동을 감소시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서 예부선의 안정성 확보를 위해서는 예인삭의 길이를 길게 하고 브라이들을 설치하여 예항하는 것이 안전예항 업무에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권7호
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• pp.800-806
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• 2016

예부선이 항행할 경우 부선의 회두운동으로 인하여 예선은 조종성능에 제한을 받기 때문에 부선의 회두운동을 감소시켜야 안전한 예항업무를 이행할 수 있다. 본 연구에서는 부선의 침로안정성을 향상시키기 위한 방안으로 부선의 회두운동에 영향을 미치는 항목들을 조사하기 위하여 수조실험을 실행하였다. 선수 형상에 따라 회두운동 특성이 다르게 나타나기 때문에 서로 다른 선수 형상을 지닌 부선 모델을 대상으로 스케그의 영향, 예인선속의 영향, 예인삭 길이의 영향, 브라이들의 영향에 대하여 종합적으로 분석하였다. 실험결과 스케그의 설치 위치에 의한 효과는 선수형상에 따라서 다르게 나타나고 있는 모습을 보여주고 있다. 부선의 회두운동은 부선에 연결된 예인삭의 길이가 길수록 부선의 회두가 작아짐을 알 수 있었다. 또한 예인삭만 연결한 상태보다 예인삭에 브라이들을 연결하는 것이 부선의 회두가 작아지며, 브라이들의 길이가 길어질수록 부선의 회두운동이 크게 작아짐을 알 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제28권2호
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• pp.102-110
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• 2014

This paper presents the results of an experimental and numerical study on the towing characteristics of a barge. A series of model tests were carried out at the Ocean Engineering Basin of KRISO. A model with a 1:50 scale ratio was constructed out of wood. First, force coefficient tests were performed in order to obtain the surge, sway, and yaw force coefficients of the barge. The focus was the effect of skeg on the force coefficients. The stability parameter was calculated from the force coefficients. Next, towing tests in calm sea were carried out with different towline lengths and towing speeds. The trajectories of the barge and the towline tensions were measured during the tests. The measured trajectories were compared with numerical simulation results using a cross-flow model. The towing stability of the barge in a calm sea is discussed in detail.

• 한국해양공학회지
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• 제27권1호
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• pp.67-73
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• 2013

This paper presents the results of a numerical study on the towing stability of barges. Towing simulations were carried out by using two different numerical models (MMG model and cross-flow model). Stability criteria are also suggested based on the analysis of the linearized governing equations for towed vessel motion. In order to validate the present numerical models, the experimental data of Yasukawa et al. (2006) were used. Simulations were conducted for single and double barges under constant towing speed and direction conditions. The time histories of the heading angle, yaw rate, and towline tension were compared between the numerical results and experiments. The effects of the towline length on the slewing frequency and maximum heading angle were also observed. In addition, a series of numerical simulations using variable hydrodynamic coefficients were performed to investigate the effects of the hydrodynamic forces on the towing stability.

• 한국항해항만학회지
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• 제38권5호
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• pp.463-470
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• 2014

본 논문에서는 선박의 예인에 필요한 예인력의 계산과 이를 검증하기 위한 실험 결과에 대해 언급하고 있다. 먼저 예인력의 계산에 있어서는 선박의 마찰저항, 풍압저항, 조파저항을 고려하였다. 아울러 프로펠러가 고착된 상태를 가정하여 프로펠러 저항을 계산하였다. 이와 더불어 예인 시 사용되는 예인삭에 걸리는 부가저항을 노드분석법을 적용하여 계산하였고, 선체 저항과 예인삭에서의 부가저항을 합하여 최종적인 예인저항을 도출하였다. 계산된 결과값의 유효성을 검증하기 위하여 목포해양대학교 실습선 새유달호를 활용하여 해상에서 예인실험을 수행하였고 이론적인 계산 결과와 실험 결과에 대한 비교를 행하였다. 소요 예인력의 이론적인 계산에서 주요한 요소는 예인속력임을 알 수 있었고, 예인속력의 증가에 따라 프로펠러 고착 저항이 저항의 주요한 부분을 차지하는 것을 확인하였다. 실제 실험을 통해서는 선박의 요잉에 의한 저항 증가분을 고려하는 것이 필요하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권4호
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• pp.259-265
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• 2016

본 연구에서는 대형 케이슨의 단독 예인 조건에서의 예인 안정성을 해석하기 위한 모형시험 시스템을 개발하였다. 그리고 이를 이용해 9,300톤급 케이슨의 단독 예인 중 안정성을 추정하는데 활용하였다. 케이슨이나 다른 부유체의 예인 안정성 평가를 위한 일반적인 모형시험 시스템에서는 일정한 예인 속도로 모형을 예인하는데 반해, 제안된 예인 시스템은 예인삭에 일정한 예인력을 제공하도록 설계되었다. 실제 예인 조건에서는 예인선에 의해 대상 물체가 일정한 동력으로 예인되기 때문에, 일정한 장력이 가해지는 새 모형 시험 시스템을 이용하여 예인 조건을 실제와 더 유사하게 모사할 수 있을 것으로 기대된다. 실험은 예인수조 시설에서 수행되었고, 9,300톤급 대형 케이슨의 1/30 축척비의 모형을 사용하였다. 모형 시험을 통해 케이슨 모형의 6자유도 운동과 예인삭의 장력 변동을 계측하고 해석하였다. 새 시스템을 이용하였을 경우 기존의 실험 시스템의 사용 결과에 비해 모형의 운동과 예인삭 장력이 감소하였다. 흘수와 초기 트림의 변화가 모형 시험에 적용되었으며, 초기 트림의 경우 예인 안정성에 도움이 되는 것으로 나타났다.

• 한국해양공학회지
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• 제29권4호
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• pp.283-290
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• 2015

This paper presents the results of a numerical study on the towing characteristics of a barge under various wind conditions. First, stability criteria, including the wind force, were derived based on the linear motion equations of a towed vessel. The effect of the wind force on the towing stability was investigated using stability criteria. Next, towing simulations were carried out using a nonlinear time-domain simulation method. In this case, the towline was modeled as a simple spring-damper, and the wind force was computed using the wind coefficient from CFD calculations. Simulations were conducted for a barge under a constant towing speed and constant wind speed conditions. The effect of the wind direction on the slewing motion was also observed. In addition, a series of numerical simulations using variable wind speeds were performed for the present barge with and without a skeg.