본 연구에서는 연약지반 상에 축조되는 고속철도 노반을 보강하기 위해 사용된 지오셀의 효과를 평가하기 위해 다양한 현장 평판재하시험과 동적 모형토조시험을 수행하였다. 실험결과로부터 지오셀 사용에 의한 보강노반의 두께 감소효과와 노상 지지력 증가효과가 평가되었다. 지오셀 1층과 복토 loom를 사용하면 동일한 두에의 쇄석층을 사용할 경우와 비교하여 3~4배의 지지력 개선효과가 있으며, 노반두께를 약 35cm 정도 감소시킬 수 있는 것으로 평가되었다.
The initial hull form of a 100 tan, 45 knot class high-speed craft is newly developed. The resistance performances are investigated using a model test at high speed in a circulating water channel. The effect of the initial trim is studied together. Wave patterns are observed to clarify the relationship between the resistance performance and the wave characteristics. It can be found that the initial trim plays a role in increasing the resistance performance above a certain velocity.
현대중공업 선박해양연구소에서는 3단계로 구성된 SWATH선 개발 계획을 수립하고 연구를 수행 중에 있다. 제1단계는 승객 300명, 선속 35노트, 운항거리 250 해상 마일의 소형고속 SWATH 여객선을 개발하는 것이다. 본 연구를 효율적으로 수행하기 위하여 연구초기에 SWATH선의 여러가지 유체정역학 및 유체동역학적 특성을 단시간 내에 계산 및 추정할 수 있는 각종 전산 프로그램을 먼저 개발하여 놓았다. 설계를 위한 각종 전산 프로그램의 개발과 함께 설계변수의 변화에 대한 체계적인 이론적 분석과 선정된 선형에 대한 단계적인 모형시험을 통하여 최종설계에 도달하였다.
워터제트(Waterjet) 추진의 개념은 선박용 스크류 프로펠러 만큼이나 오래 되었지만, 1960년대 까지도 많은 이용이 없었다. 왜냐하면 스크류 프로펠러가 더 간단하고 가벼우면서 훨씬 더 효 율적인 추진도구로 간주되어 왔기 때문이었다. 그러나 최근 수년 사이에 워터제트로 추진되는 세계적인 선박들 및 제작회사들의 수가 괄목할만한 증가를 보이고 있고, 선진국의 초고속선 개 발과 관령하여 워터제트 추진방식에 대한 새로운 시각에서의 연구가 활발히 진행되어지고 있 다[1]. 21세기 해상교통수당을 선도할 수 있으리라 판단되고 있는 초고속선 개발 연구를 수행하고 있는 선박·해양공학연구센터에서도 초고속선용 추진 장치로서 워터제트 추진기를 선택하였었 다[2]. 이러한 대표적인 이유로서는 종래의 일반적인 선박용 스크류 프로펠러로서는 고속 추진에 한계를 가지고 있는 반면, 워터제트 추진방식은 각 요소들의 최적 설계를 통해 고속에서의 추 진효율 향상을 꾀할 수 있기 때문이었다. 선진국에서는 이미 이러한 워터제트 추진에 대한 성 능해석 기법이 정립되어 있고[3], 중.소형 워터제트 추진기 제작을 통한 경험을 바탕으로 대출력 워터제트 추진기 개발도 가능한 단계이다[4]. 그러나 국내에서는 이에 대한 연구가 거의 없어 외국의 기술에 의존하고 있는 실정이다. 본 고에서는 워터제트 추진기의 기본적인 개념과 당 연구센타에서 수행하고 있는 모형시험법 개발 연구의 일부를 소개하고자 한다.
Hydrodynamic characteristics of a planing craft are very sensitive to the hull form variations, especially when the craft navigates with high-speed. Therefore, we need to verify hydrodynamic performances of the craft during the process of hull form design. In this paper, motion performances of a 40ft class cruise leisure boat are evaluated by both model tests and theoretical analyses using two different methods. Model tests are carried out at calm sea and regular wave conditions using high speed towing carriage installed in SNU towing tank. Theoretical methods used are a empirical method proposed by Martin (1976) and a potential method based on Rankine panel (DNV, 2010). The results from the theoretical methods are compared with and verified by those of model tests. Results of empirical formula showed somewhat larger motion RAOs and resonant frequencies than those of model tests. Potential based method showed even larger discrepancies with the model test results. From the analyses of comparison results, we could confirm the limitation of each theoretical method and suggest the way of improvement for the better prediction of motion performances.
본 연구에서는 수중익 배치와 종모멘트 특성이 전몰형 수중익선의 종방향 운동 안정성에 미치는 영향에 대하여 Tandem 수중익 모형의 시험을 통하여 고찰한다. 먼저, Canard 날개배치를 가지는 Tandem 수중익 모형을 제작하고 수중익의 양력 및 항력 계측 실험을 수행하여 양력 및 항력 특성을 평가하였다. 또한 종방향 운동의 초기 안정성과 자기 안정성을 가지는 Tandem 수중익 모형의 날개 배치를 결정하였다. Tandem 수중익 모형의 종안정성 시험에서는 선수 및 선미 수중익의 종방향 간격 변화와 종모멘트의 자기안정성 변화에 따른 Pitch 및 Heave 운동 특성, 익주 상태의 종안정성을 평가하였다. 먼저, Canard 날개배치를 가지는 Tandem 수중익 모형을 제작하고 수중익의 양력 및 항력 계측 실험을 수행하여 양력 및 항력 특성을 평가하였다. 또한 종방향 운동의 초기 안정성과 자기 안정성을 가지는 Tandem 수중익 모형의 날개 배치를 결정하였다. Tandem 수중익 모형의 종안정성 시험에서는 선수 및 선미 수중익의 종방향 간격 변화와 종모멘트의 자기안정성 변화에 따른 Pitch 및 Heave 운동 특성, 익주 상태의 종안정성을 평가하였다. 실험 수행 결과 본 연구의 주요 결론의 다음과 같다. 종 모멘트 자기 안정성이 클수록 주어진 고정 pitch 각에서 pitch운동에 대한 자기안정성이 높다. 다음 종모멘트 자기 안정성이 클수록, pitch각도 변화에 따른 pitch운동 및 heave운동의 변동 폭이 상대적으로 작으며 종방향 안정성이 우수하다. 마지막으로 종모멘트 자기안정성이 클수록, 수중익 양력이 동일한 경우, Tandem 수중익의 안정적인 익주를 위해서는 충분한 종모멘트의 자기안정성을 확보하는 것이 필수적인 것을 시험을 통하여 확인하였다.
본 연구에서는 대형화, 고속화되어가는 잠수함 추진기의 소음을 보다 정확하게 예측하기 위하여 선체-부가물-추진기의 상호작용이 묘사되는 유동 수치해석을 토대로 비공동 추진기 소음을 예측하였다. 추진기 방사 소음을 예측하기 위해 선체-부가물-추진기 전체영역에 대한 유동 정보를 전산유체역학 해석으로 얻은 뒤, FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings) 음향상사법을 적용하여 두께소음, 하중소음에 대한 소음을 수치적으로 예측하였다. 수치적 소음예측 결과는 모형시험을 통해 검증하였으며, 전체 소음 수준과 저주파 대역 소음예측에 있어 계측결과와 좋은 일치를 보였다.
본 연구에서는 전장이 26.75 m인 해양플랜트지원선의 선형개발을 위한 수치해석을 수행하였고 수치해석 검증을 위한 1/10의 모형선 시험을 예인수조에서 수행하였다. 또한 운항해역의 해상조건으로 뷰포트 스케일 2, 3 및 4에서 향파, 선수사파 및 횡파에서 선속별 상하동요 및 종동요에 대해서 운동응답특성을 수치 해석하였다. 모형시험과 수치해석의 저항 예측 결과는 상호 일치하였다. 운동응답특성은 선수파에서 상하동요는 조우주파수 1.8~2.0 영역에서 크게 나타났으며, 종동요는 거친 해상에서 선미사파 및 고속영역에서 높은 운동특성을 보였다.
Resistance performance of 3 G/T class coastal leisure boat is experimentally investigated at high speed ranges and the effect of a fin attached at hull side is studied together. Wave patterns are observed to make clear the relation between the resistance performances and the wave characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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