Kim, Moon-Chan;Lee, Seung-Ki;Lee, Won-Joon;Wang, Jung-Yong
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제5권1호
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pp.116-131
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2013
The resistance performance of an icebreaking cargo vessel in pack ice conditions was investigated numerically and experimentally using a recently developed finite element (FE) model and model tests. A comparison between numerical analysis and experimental results with synthetic ice in a standard towing tank was carried out. The comparison extended to results with refrigerated ice to examine the feasibility of using synthetic ice. Two experiments using two different ice materials gave a reasonable agreement. Ship-ice interaction loads are numerically calculated based on the fluid structure interaction (FSI) method using the commercial FE package LS-DYNA. Test results from model testing with synthetic ice at the Pusan National University towing tank, and with refrigerated ice at the National Research Council's (NRC) ice tank, are used to validate and benchmark the numerical simulations. The designed ice-going cargo vessel is used as a target ship for three concentrations (90%, 80%, and 60%) of pack ice conditions. Ice was modeled as a rigid body but the ice density was the same as that in the experiments. The numerical challenge is to evaluate hydrodynamic loads on the ship's hull; this is difficult because LS-DYNA is an explicit FE solver and the FSI value is calculated using a penalty method. Comparisons between numerical and experimental results are shown, and our main conclusions are given.
In order to study the open-water test and analysis techniques for pumpjet propulsors in the Large Cavitation Tunnel (LCT), at the Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering, a set of test equipment was designed and manufactured. The pumpjet propulsor is composed of rotor, stator and duct resulting in the strong interaction between the components. A ring-shaped sensor was developed to measure the thrust and torque for duct and stator. The test equipment including the pumpjet is installed on an existing POW dynamometer in the reverse direction. The results from the reverse POW test setup were validated against those from the conventional POW test setup in the Towing Tank (TT) as well as in the LCT. The pumpjet open-water test was conducted at the Reynolds number of around 1.0×106, at which the obtained experimental data became stable in the Reynolds number effect test. The open-water test for the rotor (rotor-only) was conducted to study whether the duct and stator should be considered as a part of the hull or the propulsor. On the basis of the test results, it was shown that the duct and stator could be included in the propulsor. The total thrust, combined thrust of rotor, duct, and stator was used for the pumpjet open-water test analysis. As the whole pumpjet is defined as a propulsor, it is thought that the self-propulsion test and analysis could be conducted in the same way as that of the conventional propeller.
The previously developed method of estimating the propulsion performance of a UUV was applied to the high speed UUV, which is propelled by commercial thrusters. The thrusters were selected with an overdesign mentality; in other words, their capacities were excessive. At that point, the designer's concern was focused on a question regarding at what rpm the UUV could reach the design speed. Because the developed method required thrust coefficient curve data, the researchers asked for the POW data of the thrusters from the manufacturer. From the data, the researchers extracted the thrust coefficient and estimated the rpm value of design speed for the UUV. Finally, the researchers compared the estimated value and the result from a self-propulsion test using a VPMM (Vertical planar motion mechanism) test at a towing tank in MOERI.
The resistance reduction by an air lubrication effect of a large air cavity covering the hull bottom surface and the similarity relations involved have been investigated with a series of towing tank tests of three geometrically similar models. The test results of geometrically similar models have indicated that a large air cavity was formed beneath the bottom having a backward-facing step by artificially supplying air is effective for resistance reduction. The areas of air cavity and the required flow rates of air are directly related to the effective wetted surface area. The traditional extrapolation methods seem to be applicable to the estimation of the resistance in the tested range if corrections are made to account the changes in the frictional resistance caused by the changes in the effective wetted surface area. To investigate the effectiveness of air lubrication in improving the resistance performance of a practical ship, a small test boat having a backward-facing step under its bottom has been manufactured and speed trials in a river have been performed. Air has been supplied artificially into the downstream region of the bottom step to form a large air cavity covering the bottom surface. The results have confirmed the practical applicability of air lubrication for the resistance reduction of a small high-speed boat.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제4권3호
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pp.322-334
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2012
This paper shows the numerical and experimental results about the hydrodynamic characteristics of X-Twisted rudders having continuous twist of the leading edge along the span. All the results were compared with those of the semi-balanced rudder. Calculation through the Reynolds-Averaged Navier-Stokes Equation (RANSE) code with propeller sliding meshes shows large inflow angle and fast inflow velocity in the vicinity of ${\pm}0.7$ R from the shaft center, so it may cause cavitation. Also, X-Twisted rudder has relatively small inflow angles along the rudder span compared with semi-balanced rudder. For the performance validation, rudders for two large container carriers were designed and tested. Cavitation tests at the medium sized cavitation tunnel with respect to the rudder types and twisted angles showed the effectiveness of twist on cavitation and the tendency according to the twist. And the resistance, self-propulsion and manoeuvring tests were also carried out at the towing tank. As a result, in the case of X-Twisted rudder, ship speed was improved with good manoeuvring performance. Especially, it was found out that manoeuvring performance between port and starboard was well balanced compared with semi-balanced rudders.
In this study, propeller open water characteristics ($K_P$, $K_T$ and ${\eta}_o$) were compared for three different ducted propellers using a Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis, as well as an experimental test at a basin. The best shape of the duct was selected from the three types of specially designed ducts based on the CFD analysis results. The same propeller model (Kaplan type propeller) was used inside all three duct models, and the propeller open water characteristics were compared, predominantly at the design speed for an underwater vehicle. Finally, the results of the CFD test simulations for the selected duct case were verified by experimental open water tests in a towing tank.
국제수조회의(ITTC) 내항성분과에서 회귀현상(rare event)레 대한 시험기법 확립 및 계측기간 결정을 목적으로 19차 ITTC 내항성분과의 공동사업으로 갑판침수 계측시험을 수행한 바 있다. 본 논문에는 공동연구에 참여한 수조시험연구회(KTTC)의 두 회원인 해사기술연구소(KRISO)와 현대선박해양연구소(HMRI)의 실험방법 및 결과를 비교 검토하였다. 선수상대운동과 갑판침수 사이의 상관관계 및 Poisson process에 근거한 계측시간의 추정에 촛점을 두어 결과를 고찰하였다. 동일한 특성을 갖는 입사파에 대해 계측된 갑판침수 빈도수는 두 기관 모두 계측시마다 큰 차이를 보였으며 이는 일반적인 선체운동 계측 보다 더 많은 계측시간이 필요한 것을 의미한다. 선수상대운동과 갑판침수사이의 상관관계는 선수형상, 선속 및 해상상태에 따라 달라지며 본 공동연구의 실험 조건하에서는 (유의파고 7.88m, 선속 22.15노트) 둘 사이의 상관관계가 매우 높은 것으로 나타났다. 또한 갑판침수 현상의 통계적 특성은 Poisson process로 해석될 수 있음을 보였다.
현재 모형선을 이용한 선형성능 검증설비는 예인수조와 회류수조 두설비가 주로 이용된다. 이들 설비는 주로 저속 대형선박을 위해 기법들로 소형 고속어선 및 고속레저선박의 저항성능 평가를 수행하기에 전차의 속도와 유속이 목표속도에 미치지 못해 어려움이 존재한다. 따라서 고속 선박의 저항성능 평가를 위해 새로운 기법 정립 연구가 필요하다. 이에 고속선의 저항성능 시험을 위해 실제 해상에서 선박을 이용한 모형시험을 고안하고 측정시스템을 구성하였다. 시스템구성은 총 8개의 파트로 구성되어 있으며, 시스템 검증을 위해 C.W.C에서 저속선의 모형을 이용하여 시험을 수행하여 시스템 적용 가능성을 검증하였다. 또한 실제 해상에서 고속선 모형선을 이용하여 시험을 수행하였으며, 이 결과를 CFD해석 결과와 비교하여 실해상 모형시험 방법의 가능성을 확인 하였다.
Hyundai Heavy Industries has developed a tidal current energy converter utilizing the accumulated technology as the world largest constructor for ship and offshore structures. The model has two sets of turbines in both ends in order to utilize the bi-directional current flows in flood and ebb tide. The torque produced by turbine in tidal current is directly delivered to generator along the horizontal axis, in which the turbine, gear, generator, gear and turbine are connected successively. The manufactured model for field test has the turbine diameter of 5 meters to produce the maximum power of 500kW at maximum current speed of 5m/s. The technical verification of tidal power converter was performed by means of small scale model test in towing tank as well as field test at the Strait of Uldolmok located in Jindo of Jeollanamdo province. Field test was performed by mounting the tidal current converter on the SEP(Self Elevating Platform) which could lower the 4 vertical legs on the seabed and could elevate platform over the water surface using the hydraulic power for itself. The field test performed for a month shows that power output is similar or larger compared with the expected one in design stage. This paper presents the development of tidal current energy converter and real sea field test by Hyundai Heavy Industries. This project has finished successfully and provided the technical advance toward commercial services for tidal current power generation in the south-west region in Korea.
3톤급 소형어선의 나선, 빌지킬 및 중앙날개(central wing)가 부착된 상태의 3가지 모델에 대해 평수중에서 속도 변화, 초기각의 변화 및 OG(무게중심과 횡동요 중심간의 거리)의 변화에 따른 횡동요 감쇠시험에 의해 감쇠특성을 비교하였다. 또한 에너지법에 의해 선형 및 비선형속도항에 의존하는 횡동요 감쇠모멘트를 수식화하여 시험값과 비교하였으며 3가지 모델에 대한 에너지 발산 형태도 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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