Bu-Geun Paik;Jong-Woo Ahn;Young-Ha Park;So-Won Jeong;Jae-Yeol Song;Yoon-Ho Ko
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.60
no.1
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pp.31-37
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2023
In the present study, a method of performing cavitation erosion test directly on the anodized surface of the rudder model is proposed, not applying ink or paint on its surface. An image processing technique is newly developed to quantitatively evaluate the erosion damages on the rudder model surface after erosion test. The preprocessing saturation image, image smoothing, adaptive hysteresis thresholding and eroded area detection algorithms are in the image processing program. The rudder cavitation erosion tests are conducted in the rudder deflection angle range of 0° to -4°, which is used to maintain a straight course at the highest speed of the targeted navy ship. In the case of the conventional flat-type full-spade rudder currently being used in the target ship, surface erosion can occur on the model rudder surface in the above rudder deflection angle range. The bubble type of cavitation occurs on rudder surface, which is estimated to be the main reason of erosion damage on the rudder surface.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.43
no.4
s.148
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pp.422-430
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2006
The horn and movable parts around the gap of the conventional semi-spade rudder are visualized by high speed CCD camera with the frame rate of 4000 fps (frame per second) to study the unsteady cavity pattern on the rudder surface and gap. In addition, the pressure measurements are conducted on the rudder surface and inside the gap to find out the characteristics of the flow behavior. The rudder without propeller wake is tested at the range of $1.0{\leq}{\sigma}_v\;1.6$ and at the rudder deflection angle of $-8{\leq}{\theta}{\leq}10^{\circ}$. The time resolved cavity images are captured and show strong cavitation around the rudder gap in all deflection angles. As the deflection angle gets larger, the flow separated from the horn surface increases the strength of cavitation. The accelerated flow along the horn decreases its pressure and the separated flow from the horn increases the pressure abruptly. The pressure distribution inside the gap reveals the flow moving from the pressure to suction side. In the negative deflection angle, the turning area on the movable part initiates the flow separation and cavitation on it.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.48
no.2
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pp.128-133
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2011
In the present study, the flow fields in between the propeller and the semi-spade rudder are investigated by using PIV technique to find out the influences of both simulated hull wake and propeller wake on the incident flow to the rudder. The velocity fields are measured at the propeller rotation angle of $180^{\circ}$ and the rudder deflection angles of $0^{\circ}$. Flow fields measured at each rudder deflection angle are analyzed in terms of angle-of-attack against the rudder leading edge. The hull wake increases the angle-of-attack more than that in the uniform inflow condition, forming the angle-of-attack of about $20^{\circ}$ at 0.7R(R=propeller radius) position. The distribution of the angle-of-attack is strongly affected by the stagnation point around the leading edge and camber effect of the rudder. These effects provide asymmetric distribution of angle-of-attack with respect to the leading edge of the rudder.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.23
no.2
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pp.200-207
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2017
The purpose in having a control surface on ships is to control the motion of the ship. The control surface may be composed entirely of a single movable surface or of a combination of fixed and movable portions. A control surface has one sole function to perform in meeting its purpose, and that is to develop a control force in consequence of its orientation and movement relative to the water. The forces and moments generated as a result of this rotation and angle of attack then determine the manoeuvring characteristics of the ship. In this paper, two-dimensional flow characteristics of a flapped rudder and a water-blowing control rudder were accomplished respectively by PIV method in a circulating water channel. Model test has been carried out with different angles of attack of main foil (NACA 0012) and flap's deflection angles to predict the performance of the flapped rudder and the water-blowing control rudder. The 2-frame particle tracking method has been used to obtain the velocity distribution in the flow field. $Re{\fallingdotseq}3.0{\times}10^4$ has been used during the whole experiments and measured results have been compared with each other.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.58
no.3
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pp.167-174
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2021
In this study, the amount and frequency characteristics of cloud cavitation formed on a navy ship rudder were investigated through cavitation image processing technique and cavitation noise analysis. A high-speed camera with high time resolution was used to observe the cavitation on a full-spade rudder. The deflection angle range of the full-spade rudder was set to 8 to 15 degrees so that cloud cavitation was generated on the rudder surface. For images taken at 104 fps (frame per second), reference values for detecting cavitation were defined and detected in Red, Green, Blue and Hue, Saturation, Lightness color spaces to quantitatively analyze the amount of cavitation. Intrinsic frequency characteristics of cloud cavitation were detected from the time series data of the amount of cavitation. The frequency characteristics of cloud cavitation obtained by using the image processing technique were found to be the same through the analysis of the noise signal measured by the hydrophone installed on the hull above the rudder, and its peak value was in the frequency band of 30~60Hz.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.29
no.3
s.234
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pp.295-305
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2005
To improve the aerodynamic effciency of TR-E2, a new configuration so called TR-E2Sl was introduced. TR-2251 is composed of different wing airfoil section and T-tail shape compared with TR-E2. Wind tunnel test for TR-EBS1 had been performed by changing the incidence angles of wing and deflection angles of control surfaces such as elevator and rudder. Also the on/off effect of ventral fin attached underneath of AFT fuselage was tested. Test result showed that variations of wing incidence angle did not cause any severe differences in aerodynamic characteristics. Longitudinal and directional characteristics of TR-E2S1 show stable for the pitch and yaw motions. However, the lateral stability of TR-E2S1 is not stable for a certain control surface deflection.
The purpose in having a control surface on a ship is to control the motion of the ship. The control surface may be composed entirely of a single movable surface or of a combination of fixed and movable portion A control surface has one sole function to perform in meeting its purpose, and that is to develop a control force in consequence of its orientation and movement relative to the water. The forces and moments generated as a result of this rotation and angle of attack then determine the maneuvering characteristics of the ship. In this paper the study of flapped rudder's 2-dimensional section was accomplished. Model tests had been carried out with different angles of attack of a main foil and flap's deflection angles to predict the performance of the flapped rudder and the 2 frame particle tracking method had been used to obtain the velocity distribution in the flow field $Re=2.8\times10^4$ had been used during the whole experiments and measured results had been compared with each other.
Dong-Hwan Kim;Minchang Kim;Seungbeom Lee;Jeonghwa Seo
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.61
no.1
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pp.29-43
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2024
The present study concerns a feasibility study for applying principal component analysis to ship dynamics in maneuver. Using the four degrees of freedom standard modular model for ship dynamics maneuver simulations of large angle zigzag tests with rudder deflection angle variations are conducted. The datasets of ship motion, hydrodynamic force, and moment during the maneuver are acquired to identify the principal modes. The covariance matrix of obtained ship dynamics variables shows a strong linear correlation between the motion, hydrodynamic force, and moment, except the surge force. Four eigenvectors of the covariance matrix are selected as the principal modes of ship dynamics. Using the principal modes, ship motion in turning circle and zigzag tests is reconstructed, showing good agreement with the original data.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.43
no.5
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pp.422-431
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2015
Wind tunnel testing to construct static aerodynamic database of KF-16 was conducted for preceding research of design of experiments in wind tunnel testing. The test model is KF-16 scaled 1/33 and it has horizontal tail, flaperon, and rudder. The experiments consist of one experiment for analyzing aerodynamic coefficients under whether or not horizontal tail is present and four experiments for analyzing aerodynamic coefficients of changes of deflection angle in control surface which are flap, flaperon, rudder, and horizontal tail. After conducting wind tunnel testing, the experimental results show that the control surface changes have a great effect on Aerodynamic characteristics.
Nguyen, Tien Thua;Yoon, Hyeon Kyu;Park, Youngbum;Park, Chanju
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.32
no.5
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pp.386-392
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2018
It is necessary to predict hydrodynamic derivatives when assessing the maneuverability of a submarine. The force and moment acting on the vehicle may affect its motion in various modes. Conventionally, the derivatives are determined by performing captive model tests in a towing tank or applying a system identification method to the free running model test. However, a computational fluid dynamics (CFD) method has also become a possible tool to predict the hydrodynamics. In this study, virtual captive model tests for a full-scale submarine were conducted by utilizing a Reynolds-averaged Navier-Stokes solver in ANSYS FLUENT version 18.2. The simulations were carried out at design speed for various modes of motion such as straight forward, drift, angle of attack, deflection of the rudder, circular, and combined motion. The hydrodynamic force and moment acting on the submarine appended rudders and stern stabilizers were then obtained. Finally, hydrodynamic derivatives were determined, and these could be used for evaluating the maneuvering characteristics of the submarine in a further study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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