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.
Planing hull type ships are often equipped with interceptor or trim tab to improve the excessive trim angle which leads to poor resistance and sea keeping performances. The purpose of this study is to design a controller to control the attitude of the ship by controllable stern interceptor and validate the effectiveness of the attitude control by the towing tank test. Embedded controller, servo motor and controllable stern interceptor system were equipped with planing hull type model ship. Prior to designing the control algorithm, a model test was performed to identify the system dynamic model of the planing hull type ship including the stern interceptor. The matrix components of model were optimized by Genetic Algorithm. Using the identified model, PID controller which is a classical controller and sliding mode controller which is a nonlinear robust controller were designed. Gain tuning of the controllers and running simulation was conducted before the towing tank test. Inserting the designed control algorithm into the embedded controller of the model ship, the effectiveness of the active control of the stern interceptor was validated by towing tank test. In still water test with small disturbance, the sliding mode controller showed better performance of canceling the disturbance and the steady-state control performance than the PID controller.
The resistance property of a high speed passenger craft (: "DOL-PIN HO" designed by the author in 1972) is investigated as follows; -. The Resistance property of the craft is determined by savitsky′s method and blount-Fox′s method. The theoretical results are also compared with the full scale data. The comparison reveals that the result when using blount/fox′s method are in much closer agreement with the full scale data than savitsky′s. -. The effects of ship speed on the positions of the center of pressure and of the longitudinal center of gravity (L.C.G.) are investigated. The investigation shows that the position of L.C.G. of the craft is almost constant although the ship speed is changed. -. The effect of transom flap on the Resistance property of the craft is studied using savitsky/brown′s method. From the study it is found that the resistance of the craft is decreased and hence speed gain (about 3% of the service speed) can be obtained, when using transom flap for the craft.
북한강 지류 홍천강은 중류구간과 하류구간의 하천 형태가 대조적이다. 홍천강의 중류는 단층선을 따라 직선상으로 남서류하고, 하류는 감입곡류 구간으로 서류하여 북한강에 합류한다. 유역분지의 기반암은 중류구간의 서쪽과 하류구간은 편마암, 중류구간의 동쪽은 화강암이며, 상류구간은 변성암과 화강암이 혼재한다. 하안단구는 중류구간 유로의 양안에서 넓게 분포하며, 하류구간에서는 감입곡류의 활주사면에 좁게 나타난다. 이러한 특징은 지질구조선의 존재, 중류와 하류의 지질 특성과 이에 따른 유로 발달의 차이에 기인한다. 화계분지는 중류구간의 가장 하류쪽에 위치하는데, 분지 내에는 고도를 달리하는 여러 단의 하안단구가 분포한다. 즉, 화계분지에서는 과거 여러 번에 걸친 유로변경과 이로 인해 곡류절단이 이루어졌다. 이는 변성암으로 이루어진 홍천강 하류의 좁고 깊은 하곡이 국지적인 침식기준면으로 작용하여 중류에서 하류로의 곡류대 이동이 방해받았기 때문이다. 하안단구의 형성시기는 기존의 연구결과와 비교할 때, 저위 I면과 저위II면이 각각 Early Wurm 빙기와 Late Wurm에 대비되는 marine oxygen isotope stage 4와 2 시기에, 중위면은 Late Riss에 해당하는 marine oxygen isotope stage 6에 형성된 것으로 추정된다.
치아에 부착된 bracket이 교정선을 따라 이동할때 필연적으로 bracket과 교정선, 결찰재 사이에 마찰력이 발생된다. 이에 저자는 동일한 bracket내에서 교정선의 종류, 결찰방법, 건조와 타액상태에 따른 마찰력 차이, 타액의 윤활제로서의 기능을 살펴보기 위해 본 연구를 시행하게 되었다. 본 실험에 사용된 bracket은 .18" ${\times}$ .025" slot의 상악 견치용 standard edgewise bracket(RMO. USA)이며, 교정선은 .016" , .016" ${\times}$ .022" 크기의 Cobalt-chromium(Elgiloy : RMO. USA), Nickel-titanium(Ni-Ti) (ORTHOLLOY : Goldstar Cable Co. KOREA), Beta- titanium(TMA : ORMCO Co., USA)의 2가지 형태의 3종을 이용하여 활주할 때의 마찰력을 만능시험기(Instron, M 1000 EC)를 사용하여 계측하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 각각의 동일조건하에서 교정선의 재질에 따른 마찰력은 Co-Cr, Ni-Ti, ${\beta}$-Ti순으로 증가하였다. 단, 타액상태에서 elastomeric으로 결찰한 .016" 군에서는 예외이다. 2. 각 조건하(건조/타액상태, .016" /.016" ${\times}$.022" ) 에서 결찰방법에 따른 마찰력은 elastomeric보다 stainless steel결찰에서 더 크게 나타났다(p<0.05). 3. 각각의 교정선과 결찰방법에서 타액 유무에 따른 마찰력은 stainless steel로 결찰한 .016" Co-Cr, Ni-Ti, ${\beta}$-Ti는 타액상태에서 감소하나, stainless steel로 결찰한 .016" ${\times}$.022" Co-Cr, Ni-Ti, ${\beta}$-Ti는 타액상태에서 증가하였다(p<0.05). 4. 각 조건하(건조/타액상태, elastomeric/stainless steel 결찰) .016" 과 .016" ${\times}$.022" 교정선 사이의 마찰력은 .016" ${\times}$.022" 교정선에서 증가하였다(p<0.05).
플레저 보트 선체는 주로 비강도가 큰 FRP로 제작되고 있으나 2000년대에 들어오면서 FRP 선체에 대한 환경오염 및 해양안전에 관한 법적 규제가 강화되고 있어 FRP가 선체재료로서의 활용도가 감소되고 있다. 폴리에틸렌 선체는 FRP 선체의 단점을 보완하면서 가격도 염가여서 차세대 플레저 보트 선체 재료로 거론되고 있다. 개발 폴리에틸렌 보트의 최종 선형은 개발 보트를 둘러싸고 있는 설계 환경과 개념을 분석한 결과 도시적 이미지의 샤프한 선형이었다. 또한, 선형 설계에 필요한 외형 주요 치수는 기존의 실적선을 기초로 결정한 결과, 전장 5.9m, 빔 2.3m, 형심 1.3m 흘수 0.6m이었다. 개발 보트에 대한 선형 디자인한 후 Orca 3D로 엔진 출력을 예측한 결과 개발 보트는 최대속도 30노트에 대하여는 60kW의 엔진이 필요하다. 한편, 활주상태에서 최소 총저항을 나타내는 엔진출력은 28.5kW이고 선속은 19노트로서 설계속도 25노트보다 낮은 속도에서 운전되어져야 보트를 경제적으로 운영할 수 있다.
마찰력은 치아이동시 활주이동부에 유해한 인자로 인식되어져 왔으나 치아이동에 저항하는 고정원에 있어서는 유리한 인자로 받아들여질 수 있다. 즉 마찰력이 작은 결찰법들을 이용하여 효과적인 치아이동을 도모하는 반면 마찰력이 큰 결찰법들을 이용하여 브라켓의 걸림에 의해 치아이동이 거의 일어나지 않게 하면 고정원을 강화할 수 있다. 인공타액하에서 시간경과에 따른 교정선과 브라켓 사이의 마찰력 변화, 탄성 모듈과 스테인레스 강 결찰선을 이용하여 각각 결찰양식을 달리 하였을 때의 마찰력 변화 그리고 결찰재의 재료를 달리 하였을 때의 마찰력 변화를 알아보기 위하여 .018"x.025" 슬롯의 상악 중절치용 standard edgewise twin 브라켓과 .017"x.022" 스테인레스 강 교정선을 탄성 모듈, .009" 스테인레스 강 결찰선 그리고 .012" 스테인레스 강 결찰선을 이용하여 다양하게 결찰하였다. 또한 통상적인 방법으로 결찰한 탄성 모듈 결찰군을 결찰 직후와 1주 간격으로 4주간 마찰력을 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. ${\cdot}$탄성 모듈 whole tie시 시간경과에 따른 마찰력은 4주 경과시 가장 높았으나 3주, 2주, 1주, 결찰 직후간에는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다 (p>0.n). ${\cdot}$탄성 모듈로 결찰시 마찰력은 twisting tie가 가장 높았고 double overlay tie, whole tie, half tie 순으로 나타났으나 twisting tie와 double overlay tie 간에는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다 (p>0.05). ${\cdot}$스테인레스 강 결찰선으로 결찰시 half tie 군이 whole tie 군보다 낮은 마찰력을 보였으며 ligature tying plier로 결찰한 경우가 needle holder로 결찰한 경우보다 더 높았고 .012" 결찰선을 이용한 경우가 .009" 결찰선을 이용한 경우보다 더 높았다 (p<0.05). ${\cdot}$통상적인 방법으로 탄성 모듈과 스테인레스 강 결찰선을 이용하여 결찰한 경우 두 군간에 유의한 차이가 없었다(p>0.05).
경부고속열차(KTX) 제어시스템은 차량컴퓨터(OBCS), 차상신호제어장치(ATC), 견인제동추진장치(MBU), 운전자고장안내지원장치(TECA), 유무선통신장치(MDT), 보조전원제어장치(ABU), 공조장치(HVAC), 객차활주제어장치(TRAE), 도착지표시장치(PID), 객실안전및객실편의설비동작표시장치(FDTR) 등이 차량컴퓨터를 마스터로 그 외 하부제어장치들은 슬레이브로 다양한 시리얼라인을 매체로 상호 제어한다. 이런 다양한 시리얼링크라인의 물리적 구조와 상호 데이터 전송구조를 분석하기 위해, 시리얼라인 분석기를 다양한 방법으로 사용한다. 시리얼라인 분석기를 사용하기 위해서는 사전에 고속열차에 대한 전문 기술과 장비사용에 대한 경험이 필요하다. 공간과 환경이 어려운 여건에서, 고속열차정비에 근무하면서, 하부장치 시리얼라인 데이터 수집과정에서 얻은 물리적 접속방법과 통신데이타 분석에 대한 기본 구조를 제시하여, 관련 업무에 종사하는 분에게 도움이 되고자 한다. 또 한 향후 독자적으로 개발 된 고속열차 시운전과정에서 필요한 고속열차 진단업무에 도움이 되고자 한다.
본 연구는 차대차 충돌사고시 차량충돌위치와 충돌속도 분석기법을 사고사례를 통해 연구하였다. 차량충돌위치는 사고현장 노면에 생성된 타이어 마크를 이용하여 수학적방법으로, 충돌속도는 실제 사고차량 최종정지위치와 모의충돌실험을 통해 분석된 차량 최종정지위치와의 차를 목적함수로 하여 이를 최소로 수렴하는 최적화기법을 이용하였다. 연구결과, 승용차량 오른쪽 앞바퀴 위치는 중앙선으로부터 좌측으로 0.45m 떨어진 진행방향 1차로 상이고, 왼쪽 앞바퀴는 중앙으로부터 좌측으로 0.345m 떨어진 지점에 위치한 상태이다. 최적화기법을 이용하여 사고차량의 충돌속도를 분석한 결과. 최적화의 오차율이 0.8%인 경우 충돌속도는 승용차량 67.75Km/h, 짚형 승용차량 29.67Km/h로 분석되었으며, 충돌 후 x축에 대한 속도는 승용차량 20.0Km/h, 짚형승용차량 15.69Km/h이고, y축에 대한 속도는 승용차량 15.68Km/h, 짚형 승용차량 7.66Km/h로 분석되었다. 반면, 기존 충돌속도 분석모형식을 이용하여 사고차량의 충돌속도를 분석한 결과 승용차량 64.97Km/h, 짚형승용차량 31.27Km/h로 도출되었다. 따라서, 최적화기법을 통해 분석한 충돌속도와 기존 분석모형식을 이용하여 분석한 충돌속도와의 오차가 승용차량 2.78Km/h, 짚형승용차량 1.6Km/h로 최적화기법을 이용하여 분석한 결과에 대한 신뢰성이 높은 것으로 연구결과 도출되었다 따라서, 추후 차 대 차 충돌사고를 분석함에 있어 타이어 흔적을 이용한 수학적방법과 모의충돌실험을 통한 최적화기법을 이용하면 충돌속도는 물론 충돌전.후 차량의 운동특성에 대한 정확한 분석이 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.
해양레저 활동의 범위가 점차 원거리 항해로 확대되면서 거주가 가능한 크루즈보트가 각광받고 있다. 해양레저산업 선진국인 유럽, 북미의 경우 미려한 디자인, 인간공학적 구조 그리고 경량선체 소재 채택을 통한 연료효율 향상 등 크루즈보트의 설계와 제작에 있어 이미 경쟁력을 확보하고 있다. 반면, 국내의 경우 소형 레저보트 중심의 개발, 건조가 이뤄지고 있으며, 선체소재 또한 유리섬유강화복합재료(GFRP)가 대부분을 차지하고 있다. 본 연구에서는 원양항해가 가능한 50피트급 탄소섬유강화복합재료(CFRP) 선체 크루즈보트의 설계 및 특성에 관한 연구를 수행하였다. CFRP 선체 레저보트의 선형특성을 분석하여 설계선(MMU-C.B)의 선형을 제안하였으며, 이를 기반으로 CFRP 크루즈 보트의 설계모델을 구축하였다. 또한 GFRP 레저선박의 모형시험결과와 MMU-C.B 설계결과의 조선공학적 비교검토를 통해 설계선의 형상 그리고 저항 및 활주자세 특성을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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