Mathematical Model for the Hydrodynamic Forces in Forward or Backward Low Speed Maneuvering

저속(低速) 전.후진(前.後進) 조종(操縱)에 의한 동유체력(動流體力)의 수학(數學)모델

The Mathematical Model, which can describe the maneuvering motion of a ship in low speed, is highly required these days because it is directly related to the safety of ship in confused harbour. Kose has presented a new model for the low speed maneuvering motion, but the usefulness of it is not confirmed widely. Lets of difficulties are revealed in the case of low speed maneuver, The first is the fact that a ship moves the stirred water region for the longer time than in the case of high speed. So, the hydrodynamic forces, exerted on the hull need to be treated strictly, not by the ordinary differential equation with constant coefficients. Another difficulty is arised from the fact the lateral motion is relatively large comparing to the longitudinal motion in low speed. And, by the result the effect of cross-flow drag or vortex sheding effects are dominant. Besides, the captive model tests of low speed motion has lots of problems. For example, the hydrodynamic forces do not converge to a certain values for the long time. And the absolute values of measured forces are very small, so we must expend lots of efforts to raise up the S/N ratio of the experiments. In this paper, a new mathematical model for the maneuvering motion in low speed, is built up, and the usefulness is discussed, comparing with other models, for example, Kose's model or M.M.G. model or Cross-Flow model, The CMT data for a PCC model of 3.00 M length, released from the RR-742 of Japan, are used for the validation of each models.

조종운동(操縱運動)의 정확(正確)한 예측(豫測)이 절실(切實)하게 요구되는 항만내(港灣內)에서의 조종운동(操縱運動)과 같이, 저속(低速)이며 또 천수역(淺水域)에서의 선박(船舶)의 조종운동(操縱運動)을 잘 표현(表現)하는 수학(數學) Model은 아직 얻어지지 않고 있는 것이 현재까지의 실정(實情)이라 할 것이다. 일본의 Kose는 저속시(低速時) 선체유체력(船體流體力)의 새로운 Model을 제안(提案)한 바 있으나 아직 그 유용성에 대해서는 다방면(多方面)에서 검토(檢討)가 필요(必要)하다고 할 것이다. 본(本) 논문(論文)은 이러한 현실(現實)에서, 우선 저속시(低速時)의 Hull 유체력(流體力)을 잘 표현(表現)할 수 있는 새로운 방법(方法)을 모색하여 이를 Kose의 Model이나 종래(從來)의 M.M.G.Model 또는 Cross-Flow Drag Model등과 비교하여, 저속시(低速時)의 선체(船體)에 작용(作用)하는 유체력(流體力)을 잘 나타낼 수 있는 Model을 개발하려고 한다. 수학(數學) Model의 우열(優劣)을 판정하는 방법으로서는, 일본의 RR-742부회(部會)에서 실험한 저속시(低速時)($f_n={\pm}0.06,\;U={\pm}0.3m/s$)의 전후진(前後進)에 대한 Bare Hull의 CMT결과로 얻어진 전후력, 횡력, 선회모멘트를 Data로 삼아 이들을 각각 Kose Model, Cross-flow Model, MMG Model 및 신(新) Model에 의하여 Fitting하고, Fitting의 표준편차(標準偏差)를 비교하였다.