International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제9권1호
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pp.55-65
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2017
Underwater torpedo has control fin with very low aspect ratio due to launching from limited size of cylindrical torpedo tube. If the aspect ratio of control fin of underwater vehicle is very low three-dimensional flow around control fin largely reduces control forces. In this study, the end plate was applied to reduce the three-dimensional flow effects of partially movable control fin of underwater vehicle. Through numerical simulations the flow field around control fin was examined with and without end plate for different flap angles. The pressure, vorticity, lift and torque on the control fin were analyzed and compared to experiments. The comparison have shown a reasonable agreement between numerical and experimental results and the effect of end plate on a low aspect ratio control fin. When the end plate was attached to the movable control fin, the lift increased and the actuator shaft torque did not significantly change. As this means less consumption of the actuator shaft torque compared to the control fin that has the same control force, the inner actuator capacity can be reduced and energy consumption can be saved. Considering this, it is expected to be effectively applied to the control fin design of underwater vehicles such as torpedoes.
A deployable missile control fin has some structural nonlinearities because of the worn or loose hinges and the manufacturing tolerance. The structural nonlinearity cannot be eliminated completely, and exerts significant effects on the static and dynamic characteristics of the control fin. Thus, It is important to establish the accurate deployable missile control fin model. In the present study, the nonlinear dynamic model of 4he deployable missile control fin is developed using a substructure synthesis method. The deployable missile control fin can be subdivided Into two substructures represented by linear dynamic models and a nonlinear hinge with structural nonlinearities. The nonlinear hinge model is established by using a system identification method, and the substructure modes are improved using the Frequency Response Method. A substructure synthesis method Is expanded to couple the substructure models and the nonlinear hinge model, and the nonlinear dynamic model of the fin is developed. Finally, the established nonlinear dynamic model of the deployable missile control fin is verified by dynamic tests. The established model is In good agreement with test results, showing that the present approach is useful in aeroelastic stability analyses such as time-domain nonlinear flutter analysis.
Stabilizer fins are installed on each side of a ship to control its roll motion. The most common stabilizer fin is a rolling control system that uses the lift force on the fin surface. If the angle of attack of a stabilizer fin is zero or the speed is zero, it cannot control the roll motion. The Coanda effect is well known to generate lift force in marine field. The performance of stabilizer fin that applies the Coanda effect has been verified by model tests and numerical simulations. It was found that a stabilizer fin that applied the Coanda effect at Cj = 0.085 and a zero angle of attack exactly coincided with that of the original fin at α = 26°. In addition, the power needed to generate the Coanda effect was not high compared to the motor power of the original stabilizer fin.
In order to control the missiles by aerodynamics, control surfaces sometime called fins are used. Deflection angles of these fins are the right control variables of the aerodynamics, but aerodynamicists prefer to use analytic variables called aileron, elevator and rudder instead of these physical variables, because these three analytic variables dominantly influence on the roll, pitch and yaw channels of the missile maneuver, respectively, and each can be assumed a linear combination of four fin deflection angles. On that basis, roll, pitch and yaw autopilots for controlling the attitudes or lateral acceleration of the missile are designed, and as a consequence outputs of each autopilot are aileron, elevator and rudder commands, respectively. In the existing fin control scheme for the typical tail-fin controlled cruciform missiles, firstly these outputs are distributed to four fin defection commands, and after that four fins are actuated by fin controllers so that their deflections follow the commands. This paper shows that performance of such control schemes can be degraded significantly when fin actuators have certain physical constraints such as slew rate, voltage or current limit, uncertainty of actuator dynamics, and so on, and propose a new control scheme which alleviates such problems. This scheme can be widely applied to various fin actuation systems. But in this paper, for convenience, tail-fin controlled cruciform missile is taken as an example, and it is shown that a proposed control scheme gives better performance than the existing one.
This study is performed to investigate heat transfer characteristics for thermal performance of fin-and-tube sensible heat exchangers under the low air flowrate according to fin geometry combination and coolant flowrate control. Fins and tubes of samples were separated between front row and rear row. Experiment results are plotted heat transfer rate of each row, heat transfer coefficient and sensible heat ratio against water flowrate control of each row. It is observed that thermal performance can be enhanced by fin geometry combination and water flowrate control of each row under the low air flowrate.
본 삼차원 선택적 산화를 이용하여 20 nm 수준의 핀 폭과 점진적으로 증가된 소스/드레인 확장 영역을 갖는 핀 채널을 벌크 실리콘 기판에 제작하였다. 제안된 기법을 이용하여 삼차원 소자를 제작하기 위한 공정기법 및 단계를 상세히 설명하였다. 삼차원 소자 시뮬레이션을 통해, 제안된 소자의 주요 특징과 특성을 기존 FinFET 및 벌크 FinFET 소자와 비교하였다. 제안된 삼차원 선택적 산화 방식의 핀 채널 MOSFET는 기존의 소자들과 비교하여 더 큰 구동 전류, 더 높은 선형 트랜스컨덕턴스, 더 낮은 직렬 저항을 가지며, 거의 유사한 수준의 소형화 특성을 보이는 것을 확인하였다.
The nonlinear characteristics for hinge of a deployable missile control fin are investigated experimentally. The nonlinearity is caused by a worn or loose hinge and manufacturing tolerance and cannot be eliminated completely. The structural nonlinearity has an effect on the static and dynamic characteristics of the control fin. Therefore, it is necessary to establish the accurate nonlinear model for the hinge of the control fin. In the present study the existence of nonlinearities in the hinge is confirmed from the frequency response experiments such as tip random excitation and base sine sweep. Using the system identification method. especially, ″Force-state Mapping Technique″, the types of nonlinearities are identified and the nonlinear hinge model of the control fin is established.
The nonlinear characteristics for the hinge of a deployable missile control fin are investigated experimentally. The nonlinearity is caused by a worn or loose hinge and manufacturing tolerance and cannot be eliminated completely. The structural nonlinearity has an effect on the static and dynamic characteristics of the control fin. Therefore, it is necessary to establish the accurate nonlinear model for the hinge of the control fin. In the present study the existence of nonlinearities in the hinge is confirmed from the frequency response experiments such as tip random excitation and base sine sweep. Using the system identification method, especially, “Force-State Mapping Technique”, the types of nonlinearities are identified and the nonlinear hinge model of the control fin is established.
Fins are widely used for roll stabilization of passenger ferries and high performance naval ships, among others. The Coanda effect is noticeable when a jet stream is applied tangentially to a curved wing surface since the jet can augment the lift by increasing the circulation. The Coanda effect has been found useful in various fields of aerodynamics and speculated to have practical applicability in marine hydrodynamics where various control surfaces are used to control motions of ships and the other offshore structures. In the present study, numerical computations have been performed to find proper jet momentum coefficients $C_j$ and trailing edge shapes suitable for the application of the Coanda effect to a stabilizer fin. The results show that the lift coefficient of the modified Coanda fin at the zero angle of attack ${\alpha}$ identically coincides with that of the original fin at ${\alpha}\;=\;25^{\circ}$ when Coanda jet is supplied at the rate of $C_j$ = 0.1. It is also shown that a fixed type fin stabilizer utilizing the Coanda effect can be implemented without changing the fin angle to actively control the motions of ships and the other offshore structures.
본 논문은 Nanosheet FET(NSFET)와 FinFET의 구조를 갖는 소자 성능을 조사하기 위해서 3차원 소자 시뮬레이터를 이용하여 시뮬레이션한 결과를 소개한다. NSFET와 FinFET의 채널 도핑 농도에 따른 전류-전압 특성을 시뮬레이션하였고, 그 전류-전압 특성으로부터 추출한 문턱전압, 문턱전압이하 기울기 등의 성능을 비교하였다. NSFET이 FinFET보다 채널 도핑 농도에 따른 전류-전압 특성에서 드레인 전류가 더 많이 흐르며 더 높은 문턱전압을 갖는다. 문턱전압이하 기울기는 NSFET가 FinFET보다 더 가파른 기울기를 갖는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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