• 한국군사과학기술학회지
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• 제19권3호
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• pp.395-403
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• 2016

A cylinder-type underwater vehicle for military use that is running near the free surface at the final homing stage to hit a surface ship target is affected by wave force and moment. Since wave can affect an underwater vehicle running at the depth less than half of the modal wave length, it is important to confirm that the underwater vehicle can work well in such a situation. In this paper, wave force and moment per unit wave amplitude depending on wave frequency, wave direction, and vehicle's running depth were calculated by 3-Dimensional panel method, and the numerical results were modeled in external force terms of six degrees of freedom equations of motion. Motion simulation of the underwater vehicle running in various speed, depth, and sea state were performed.

• 한국해양공학회지
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• 제37권3호
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• pp.89-98
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• 2023

Analyzing the interactions of free surface waves caused by a submerged-body movement is important as a fundamental study of submerged-body motion. In this study, a two-dimensional mini-towing tank was used to tow an underwater body for analyzing the generation and propagation characteristics of free surface waves. The magnitude of the maximum wave height generated by the underwater body motion increased with the body velocity at shallow submerged depths but did not increase further when the generated wave steepness corresponded to a breaking wave condition. Long-period waves were generated in the forward direction as the body moved initially, and then short-period waves were measured when the body moved at a constant velocity. In numerical simulations based on potential flow, the fluid pressure changes caused by the submerged-body motion were implemented, and the maximum wave height was accurately predicted; however, the complex physical phenomena caused by fluid viscosity and wave breaking in the downstream direction were difficult to implement. This research provides a fundamental understanding of the changes in the free surface caused by a moving underwater body.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2001년도 춘계종합학술대회
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• pp.363-368
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• 2001

수중에서는 광파 및 전자파의 급격한 감쇠 특성으로 인하여 원거리 수중 통신을 위해서 음파를 주로 사용한다 그러나 음파의 전파 특성은 시공간상으로 변화하는 해수의 온도, 압력, 염분 등에 따라 큰 영향을 받기 때문에 신호의 왜곡 현상이 발생하며 보다 정확한 정보 전달을 위해서는 신호 왜곡에 대한 현상을 반드시 파악하여야 한다. 본 논문에서는 실해역에서의 적용에 앞서 기본적인 해석으로서, 무향 수조 내에서의 가청주파수 영역 및 통신에 주로 사용되는 초음파 영역에서의 전과 특성을, 특히 신호 왜곡에 가장 큰 영향을 미치는 표면 반사에 대한 특성을 시간영역과 주파수 영역에서 분석 비교를 수행하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제5권3호
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• pp.392-403
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• 2013

For the analysis of radiating noise problems in medium-to-high frequency ranges, the Energy Flow Boundary Element Method (EFBEM) was developed. EFBEM is the analysis technique that applies the Boundary Element Method (BEM) to Energy Flow Analysis (EFA). The fundamental solutions representing spherical wave property for radiating noise problems in open field and considering the free surface effect in underwater are developed. Also the directivity factor is developed to express wave's directivity patterns in medium-to-high frequency ranges. Indirect EFBEM by using fundamental solutions and fictitious source was applied to open field and underwater noise problems successfully. Through numerical applications, the acoustic energy density distributions due to vibration of a simple plate model and a sphere model were compared with those of commercial code, and the comparison showed good agreement in the level and pattern of the energy density distributions.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2000년도 춘계학술대회논문집
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• pp.1185-1191
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• 2000

In general, the strength of hull structures can be estimated from stress evaluation considering static and hydro-dynamic load due to sea-wave. However, war ships such as submarine, have frequently experienced the underwater explosion and local structures of ship as well as hull girder can be damaged by the dynamic response excited from underwater non-contact explosion. When explosion happens at underwater, shock wave is radiated In early short time, then gas bubbles are generated, and expansion and contraction are repeated as they float to the surface. The shock wave causes the damage of equipment and its supporting structures, on the other hand, the hull girder strength can be lost by resonance between bubble pulsation and lowest ship natural vibration period. In this paper, the hydro-Impulse force due to bubble was calculated. Based on these results the hull girder strength of submarine was estimated from transient response analysis by using NASTRAN. Also, shock analysis for some equipment supporting structures was carried out by using DDAM. In order to evaluate the strength of these local structures due to shock wave.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.40-45
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• 1997

A robust disturbance rejection controller for the hovering motion of underwater vehicles in near the surface of sea is presented. The suggested controller consists of two control parts, the one is disturbance observer for taking into account the effects of sea wave and missile-launching forces, and the other is sliding mode controller for the robust stability of underwater vehicles with model uncertainties and nonlinearities. It is shown that the sliding mode control system with disturbance observer is more effective compared with the sliding mode control system, especially in case that large sea wave force is affected.

• 지구물리
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• 제3권4호
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• pp.251-260
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• 2000

수중 SASW 실험에서 얻은 표면파의 실험분산곡선으로부터 지반의 강성을 추정하기 위한 역해석 과정에서 적용할 수 있는 파동해석기법인 로드해석법(2차원 해석법)과 변위해석법(3차원 해석법)의 적용성을 평가하였다. 그 결과 지반의 강성이 깊이에 따라 점진적으로 증가하고 지반 강성이 비교적 낮아 그 압축파 속도가 물의 압축파 속도보다 느린 경우에 대해서는 고유치 해석법을 적용할 수 있었다. 그러나 지반의 강성이 크거나 깊이에 따른 지반강설의 변화가 역전되는 경우에는 고차모트의 영향이나 고유치가 복소수가 되는 등의 문제가 발생하게 되므로 고유치 해석법으로 적절한 이론분산곡선을 얻을 수 없는 경우가 많고, 이 경우에는 변위해석법을 적용하여야 한다는 결론을 얻었다. 한편 수중 SASW 현장실험으로부터 얻은 결과를 제안된 변위해석법을 이용하여 분석한 결과 지반의 강성주상을 적절하게 추정한 수 있어 수중 SASW 실험의 현장 적용성을 확인할 수 있었다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.831-836
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• 2010

실제 시스템 적용에 있어서, 수중음향 통신(underwater acoustic communication)에 기반한 이종 해양로봇의 협력제어(coordinated control)를 위한 경로 계획 및 추종(path planning and following) 시스템은 다음의 문제점을 가지고 있다. 즉, 수상 및 수중로봇은 기동 특성이 상이하며, 수중로봇은 더욱 효과적인 운용이 요구되며, 음파의 전달 손실(Transmission Loss : TL)로 통신 거리 제한을 가지며, 음파의 도플러 변형(Doppler distortion)으로 통신 오류를 갖는다. 나아가, 구조와 파라메터의 관점에 있어서 용이한 설계 절차를 요구한다. 이러한 문제들을 해결하기 위해서 시스템 모델링에 기초하여 진화 전략(Evolution Strategy : ES) 및 퍼지논리 제어기(Fuzzy Logic Controller : FLC)를 이용하는 지능형 경로 계획 및 추종 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 수상로봇의 기동에 따른 수중로봇의 경로 계획 및 추종이 수행되었다. 시뮬레이션 결과는 제안된 알고리즘이 제기된 문제점들을 효과적으로 해결하고 있음을 보여준다.

• 한국음향학회지
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• 제20권1호
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• pp.68-76
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• 2001

유한요소법을 이용하여 압전 수중음향센서의 모델링 및 음향특성을 해석하였다. 압전 수중음향센서의 해석에서 기본적인 압전-탄성 구조물과 유체-구조물의 연성해석을 위한 유한요소 정식화를 하였으며 무한영역의 음향유체를 처리하기 위하여 IWEE (Infinite Wave Envelop Element)를 도입하였다. Tonpilz형 수중음향센서를 수중 산란체로 볼 경우 입사파가 산란체의 표면을 가진할 때 산란체로부터 발생되는 산란파는 IWEE로 인하여 무한 유체영역에서의 산란파의 감소특성을 갖게 되어 무한영역을 유한영역으로 나눈 인위적인 경계에서 반사가 일어나지 않게 되므로 산란파의 음압을 정확히 구할 수 있었다. 또한, 이러한 산란해석을 바탕으로 입사파에 대한 음향센서 내부의 전기적 응답특성인 RVS (Receiving Voltage Signal)를 구하였다. 이러한 일련의 연구 과정들은 소나 시스템을 정확히 해석하고 음향특성을 예측하는데 큰 도움이 될 것이다.

• 한국해양공학회지
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• 제36권2호
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• pp.83-90
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• 2022

This paper presents the minimum submergence depth of an underwater vehicle that can remove the effect of free surface on the resistance of the underwater vehicle. The total resistance of the underwater vehicle in fully submerged modes comprises only viscous pressure and friction resistances, and no wave resistance should be present, based on the free surface effect. In a model test performed in this study, the resistance is measured in the range of 2 to 10 kn (1.03-5.14 m/s) under depth conditions of 850 mm (2.6D) and 1250 mm (3.8D), respectively, and the residual resistance coefficients are compared. Subsequently, resistance analysis is performed via computational fluid dynamics (CFD) simulation to investigate the free surface effect based on various submergence depths. First, the numerical analysis results in the absence of free surface conditions and the model test results are compared to show the tendency of the resistance coefficients and the reliability of the CFD simulation results. Subsequently, numerical analysis results of submergence depth presented in a reference paper are compared with the model test results. These two sets of results confirm that the resistance increased due to the free surface effect as the high speed and depth approach the free surface. Therefore, to identify a fully submerged depth that is not affected by the free surface effect, case studies for various depths are conducted via numerical analysis, and a correlation for the fully submerged depth based on the Froude number of an underwater vehicle is derived.