Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.05a
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pp.243-250
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2002
According to Ocean Korea 21, a basic plan established by the Ministry of Maritime Affairs and Fisheries (MOMAF) of Korea in May 2000, Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering (KRISO) proposed a program for the development of a deep-sea unmanned underwater vehicle (UUV) to explore deep sea for scientific purpose. KRISO has launched a project in May 2001 under the support of MOMAF. The deep-sea unmanned underwater vehicle will be applied to scientific researches in deep-sea as well as in shallow water. For operation of underwater vehicles in shallow water near the Korean Peninsula, a special design is required because of strong tidal current. In addition, MOMAF requires the vehicle to be designed for the purpose of long range survey, a long-term observation, and precise works in a specific area. Thus, KRISO has planned to design the system with the functional combination of both ROV and AUV. This paper presents the design of the deep-sea unmanned underwater vehicle.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.10a
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pp.142-148
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2002
Autonomous underwater vehicles (AUVs) are unmanned underwater vessels to investigate sea environments, oceanography and deep-sea resources autonomously. Docking systems are required to increase the capability of the AUVs to recharge the batteries and to transmit data in real time for specific underwater works, such as repeated jobs at sea bed. This paper presents a visual servo control system for an AUV to dock into an underwater station with a camera mounted at the nose center of the AUV. To make the visual servo control system, this paper derives an optical flow model of a camera, where the projected motions of the image plane are described with the rotational and translational velocities of the AUV. This paper combines the optical flow equation of the camera with the AUVs equation of motion, and derives a state equation for the visual servoing AUV. This paper proposes a discrete-time MIMO controller minimizing a cost function. The control inputs of the AUV are automatically generated with the projected target position on the CCD plane of the camera and with the AUVs motion. To demonstrate the effectiveness of the modeling and the control law of the visual servoing AUV, simulations on docking the AUV to a target station are performed with the 6-dof nonlinear equations of REMUS AUV and a CCD camera.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2003.05a
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pp.89-93
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2003
The Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering (KRISO), the ocean engineering branch of KORDI, has designed and manufactured a model of an autonomous underwater vehicle (AUV) to test underwater docking. This paper introduces the AUV model, ASUM, equipped with a visual servo control system to dock into an underwater station with a camera and motion sensors. To make a visual servoing AUV, this paper implemented the visual servo control system designed with an augmented state equation, which was composed of the optical flow model of a camera and the equation of the AUV's motion. The system design and the hardware configuration of ASUM are presented in this paper. A small long baseline acoustic positioning system was developed to monitor and record the AUV's position for the experiment in the Ocean Engineering Basin of KRISO, KORDI. ASUM recognizes the target position by processing the captured image for the lights, which are installed around the end of the cone-type entrance of the duct. Unfortunately, experiments are not yet conducted when we write this article. The authors will present the results for the docking test of the AUV in near future.
A UUV needs to have a robust path following performance because of unpredicted current disturbances. Because the desired path of a UUV is usually designed by considering the locations of obstacles or geographical features of the operation region, the UUV should stay on the desired path to avoid damage or loss of the vehicle. However, conventional path following methods cannot deal with strong countercurrent disturbances. Thus, the UUV may deviate from the desired path. In order to avoid such deviation, a backward path following method is suggested. This paper proposes a path following method that combines pure pursuit guidance and nonlinear guidance for the UUV under an unpredicted strong ocean current. For a stable path following system, this paper suggests that the UUV adjust its heading to the current direction using the pure pursuit guidance method when the system is in an unstable region, or the UUV follows the desired path with nonlinear guidance. By combining the pure pursuit guidance and nonlinear guidance, it was possible to overcome the drawbacks of each path following method in the reverse path following case. The efficiency of the proposed method is shown through simulation results compared to those of the pure pursuit method and nonlinear guidance method.
For effective power generation with fuel cells in low-oxygen environments such as submarines and unmanned underwater vehicles, a hydrogen source which has a high hydrogen storage density is required. Diesel fuel is easy to storage and supply due to its liquid phase and it has a high density per unit volume and unit mass of hydrogen that required for driving the fuel cells. In this paper, diesel fuel was selected as a hydrogen source for driving the fuel cell in oxygen lean environments. In addition, the aqueous hydrogen peroxide solution was suggested as an alternative oxidant for hydrogen production through the diesel reforming reaction because of its high oxygen density and liquid phase which makes it easy to storage. In order to determine the characteristics of hydrogen peroxide as an oxidant of diesel reforming, comparative experiments were conducted and it was found that hydrogen peroxide solution has the same characteristics when reformed with oxidants of both steam and oxygen. Moreover, the commercial diesel reforming performances were analyzed according to the reaction temperature and concentration of aqueous hydrogen peroxide solution. Then, through the 49 hours accelerated degradation tests, the possibility of hydrogen production via diesel and aqueous hydrogen peroxide solution was confirmed.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.47
no.6
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pp.33-42
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2010
This research propose a practical guidance system considering ocean currents in real sea operation. Optimality of generated path is not an issue in this paper. Way-points from start point to possible goal positions are selected by experienced human supervisors considering major ocean current axis. This paper also describes the implementation of a precise underwater navigation solution using multi-sensor fusion technique based on USBL, GPS, DVL and AHRS measurements in detail. To implement the precise, accurate and frequent underwater navigation solution, three strategies are chosen. The first one is the heading alignment angle identification to enhance the performance of standalone dead-reckoning algorithm. The second one is that absolute position is fused timely to prevent accumulation of integration error, where the absolute position can be selected between USBL and GPS considering sensor status. The third one is introduction of effective outlier rejection algorithm. The performance of the developed algorithm is verified with experimental data of mine disposal vehicle and deep-sea ROV.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.27
no.5
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pp.369-377
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2014
In this paper, to recognize the collision behavior between a submerged floating tunnel(SFT) and underwater navigation vessel(UNV), both structures are modeled and analyzed. The SFT of collision point is modeled tubular section using concrete with steel lining. The other part of SFT is modeled elastic beam elements. Mooring lines are modeled as cable elements with tension. The under water navigation vessel is assumed 1800DT submarine and its total mass at collision is obtained with hydrodynamic added mass. The buoyancy force on SFT is included in initial condition using dynamic relaxation method. The buoyancy ratio (B/W) and the collision speed are considered as the collision conditions. As results, energy dissipation is concentrated on the SFT and that of the UNV is minor. Additionally, the collision behaviors are greatly affected by B/W and the tension of mooring lines. Especially, the collision forces are shown different tendency compare to vessel collision force of current design code.
Seo, Jang-Hoon;Jeon, Chung-Ho;Yoon, Hyun-Sik;Chun, Ho-Hwan;Kim, Su-Ho;Kim, Tae-Hyung;Woo, Jong-Sik;Joo, Young-Sock
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.24
no.4
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pp.23-31
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2010
The flow around a remotely-operated vehicle (ROV) has been investigated numerically to improve the resistant performance by modifying the hull form of the ROV. In the case of the base hull form considered in this study, form drag rather than friction drag was the dominant component of total drag. Subsequently, the surfaces that were most susceptible to local pressure effects were modified to give them a more streamlined shape. Eleven different hull forms were chosen to undergo surface modification for drag reduction. In addition, four different boat-tail appendages with different slant angles were installed at the stern to reduce the wake vortices that are induced by the local regions of very low pressure. Consequently, a total of 11 different hull forms for drag reduction were considered. The final hull form, which combined the hull for which surface modification resulted in the lowest drag with a boat-tail appendage with a 15-degree slant angle, resulted in a drag reduction of 20%.
So, H.K.;Jo, T.H.;Lee, Y.H.;Kim, J.S.;Han, J.H.;Koo, B.C.;Lee, D.H.
Journal of computational fluids engineering
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v.21
no.1
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pp.78-85
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2016
While most AUV researches have concerned about single hydrofoil, practical AUV's are generally operated with multiple hydrofoils. Double hydrofoil study attempts to evaluate thrust and efficiency with various flapping motions, and carries out design optimization using parametric analysis. Flow patterns such as vortex shedding and wake-body interaction are carefully investigated during design variable sensitivity analysis. The purpose of this design optimization is to find out the optimal motion that yields maximum thrust and efficiency. The design optimization employes several techniques such as table of orthogonal arrays, Kriging method, ANOVA analysis and MGA. Throughout this research, it is possible to find the optimal values of heaving ratio, heaving shift and pitch shift: Heaving ratio 0.950, heaving shift $23.120^{\circ}$ and pitch shift $89.991^{\circ}$ are found to be optimal values in double hydrofoil motions. Thrust and efficiency are 16.7% and 35.1% higher than existing AUV that did not consider nonlinear dependency of motion parameters. This results may offer an effective framework that is applicable to various AUV motion analyses and designs.
JUN BONG-HUAN;LEE PAN-MOOK;LI JI-HONG;HONG SEOK-WON;LEE JIHONG
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.19
no.2
s.63
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pp.67-73
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2005
This paper describes depth, heading and speed control of an underwater vehicle that has four stern thrusters of which forces are coupled in the diving and, steering motion, as well as the speed of the vehicle. The optimal linear quadratic controller is designed based on a linearized- state space model, developed by combining the dynamic equations of speed, steering and diving motion. The designed controller gives provides an optimal thrust distribution, minimizing the given performance index to control speed, depth and heading simultaneously. To validate the performance of the controller, a simulation and tank-test are carried out with DUSAUV (Dual Use Semi-Autonomous Underwater Vehicle), developed by KORDI as a test-bed for testing new underwater technologies. Optimal gains of the controller are tuned, using a computer simulation environment with a nonlinear 6-DOF numerical DUSAUV model, developed by PMM (Planner Motion Mechanism) test. To verify the performance of the presented controller in experiment, a tank-test with DUSAUV is carried out in the ocean engineering basin in KORDI. The experimental results are also compared with the simulation results to investigate the accordance of the numerical and the real mode.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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