KR102034613B1 - 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법, 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법 및 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정장치 - Google Patents

예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법, 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법 및 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정장치 Download PDF

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황승현
이영연
김명수
김명석
신진우
안해성
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한국해양과학기술원
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Abstract

본 발명은 예인수조 내에서 모형선의 실험 시 예인수조에 발생되는 정상파에 따른 영향을 모형선의 실험결과에 보정하여 정밀한 실험데이터를 획득하기 위한 정상파 영향의 보정방법에 관한 것으로, 예인수조 내에 설치된 자유표면 계측장치로부터 정상파에 대한 제1정보를 획득하는 제1정보획득단계, 상기 예인수조 내에서 실험되는 모형선의 실험결과에 대한 제2정보를 획득하는 제2정보획득단계 및 상기 제1정보를 기반으로 상기 제2정보를 보정하는 보정단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 예인전차의 주행시작 시점을 산출하여 정상파의 영향을 최소화하기 위한 예인시점 산출방법에 관한 것으로, 예인수조 내에 설치된 자유표면 계측장치로부터 정상파에 대한 제1정보를 획득하는 제1정보획득단계 및 상기 제1정보를 기반으로 상기 모형선을 예인하는 예인전차의 주행시작 시점을 산출하는 주행시점 산출단계를 포함하고, 상기 주행시점 산출단계에서 산출된 주행시작 시점은 초기 시점으로부터 일정 주기가 반복되어 더해지는 복수인 것을 특징으로 한다.

Description

예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법, 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법 및 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정장치{CORRECTION METHOD OF STANDING WAVE EFFECTS ON MODEL TEST IN TOWING TANK AND CALCULATION METHOD OF TOWING TIMING IN TOWING TANK AND CORRECTION APPARATUS THEREOF}
본 발명은 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법, 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법 및 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 예인수조 내에서 모형선의 모형시험 시 발생되는 정상파를 측정하고, 이를 모형선의 실험결과에 반영하여 정확한 실험결과를 도출하는 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법, 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법 및 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정장치에 관한 것이다.
예인수조는 조선해양공학분야에서 모형시험을 위해 가장 널리 사용되는 시험시설로서, 주로 선박의 속도나 마력성능을 추정하기 위한 저항 및 추진시험, 프로펠러면의 유속을 측정하기 위한 반류계측시험, 선체표면의 한계유선을 가시화하기 위한 페인트시험 등이 수행된다.
이와 같이 예인수조 내에서 수행되는 모형선의 시험에서는 실제 선박과 상사한 모형선을 예인수조에 설치된 예인전차를 통해 일정속도로 예인하면서 모형선에 작용하는 저항, 프로펠러의 회전수 또는 프로펠러에 작용하는 추력이나 토크 등 각종 물리량을 계측한다.
이러한 예인수조는 예인전차를 통해 예인되는 모형선의 실험이 진행됨에 따라 수면이 교란될 수 있으며, 정상파가 발생된다.
종래 대한민국 공개특허 제10-2011-0115229호, 제10-2016-0006999호, 제10-2012-0032942호 등에서는 예인수조 내의 물을 소파하는 다양한 장치가 개시되고 있다. 그러나 모형선의 실험에 따라 발생되는 정상파의 경우 파장은 예인수조 길이의 약 두 배 정도로 그 주기가 매우 크므로 예인수조에 설치되는 소파장치를 통해 짧은 시간 내에 제거하기 어렵다. 또한, 정밀한 실험데이터의 획득 측면에서 모형선의 예인 시험 시 정상파의 영향을 무시할 수 없으며, 한 번의 실험 후 장시간 기다려야 하는 불편함이 있다.
한편, 모형선에 작용하는 각종 물리량은 실선의 성능을 추정하는 과정에서 무차원화 되는데, 이 때 모형선의 유체에 대한 상대속도(대수속도)가 사용된다. 통상적으로 대수속도는 예인전차의 이동속도(대지속도)와 같은 값으로 가정한다.
그러나, 대수속도와 대지속도는 이상적인 상태에서는 동일한 값을 가지나, 이전 모형선의 시험에서 발생한 잔류파나 유동의 영향으로 인해 예인수조에 정상파가 생성되는 경우 대수속도와 대지속도는 동일하지 않다.
(문헌 0001) 대한민국 등록특허 제10-1860482호(등록일:2018.05.16.)
위와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은 예인수조 내에 발생된 정상파의 영향을 고려하여 모형선의 실험결과를 보정하여 정밀한 실험데이터를 획득할 수 있는 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 예인수조 내에 발생된 정상파의 영향을 고려하여 예인전차의 주행 시점을 산출하여 모형선의 실험 시 정상파의 영향을 최소화시키고, 예인수조 내에서 정상파의 추가적인 생성을 방지하는 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법을 제공하는 것이다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법은 예인수조 내에 설치된 자유표면 계측장치로부터 정상파에 대한 제1정보를 획득하는 제1정보획득단계, 예인수조 내에서 실험되는 모형선의 실험결과에 대한 제2정보를 획득하는 제2정보획득단계 및 제1정보를 기반으로 제2정보를 보정하는 보정단계를 포함한다.
또한, 보정단계에서 보정되는 제2정보는 모형선의 선체 침하량, 선수 트림 및 대수속력 중 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 보정단계에서 수행되는 대수속력의 보정은, 예인수조의 수심을 고려하여 모형선의 유체장의 속도를 나타내는 속도 퍼텐셜을 산출하고, 상기 속도 퍼텐셜을 기반으로 상기 모형선의 예인속력을 보정함에 따라 수행될 수 있다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법은 예인수조 내에 설치된 자유표면 계측장치로부터 정상파에 대한 제1정보를 획득하는 제1정보획득단계 및 제1정보를 기반으로 모형선을 예인하는 예인전차의 주행시작 시점을 산출하는 주행시점 산출단계를 포함하고, 주행시점 산출단계에서 산출된 주행시작 시점은 초기 시점으로부터 일정 주기가 반복되어 더해지는 복수일 수 있다.
또한, 초기 시점은 정상파의 자유표면 높이와 예인수조의 평균수심이 동일한 시점이고, 일정 주기는 정상파 주기의 반일 수 있다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정장치는 예인수조 내에 설치된 자유표면 계측장치로부터 정상파에 대한 제1정보를 획득하는 제1정보획득모듈, 예인수조 내에서 실험되는 모형선의 실험결과에 대한 제2정보를 획득하는 제2정보획득모듈 및 제1정보를 기반으로 제2정보를 보정하는 보정모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 예인수조 내에서 실험되는 모형선의 실험결과에 정상파의 영향에 따른 보정을 수행함으로써 정밀한 실험데이터를 획득할 수 있으며, 특히 대수속도에서의 정상파의 영향을 손쉽게 보정할 수 있다.
또한, 예인수조에서 예인전차의 예인 시점을 산출하여 정상파가 모형선의 실험데이터에 영향을 끼치는 정도를 감소시키고, 정상파의 발생을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 및 도 3은 예인수조 내의 정상파 상태를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정상파 영향을 최소화한 예인시점을 나타낸 개념도이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
예인수조란 모형선의 저항 또는 자항 실험이 수행되는 장소적 공간을 의미한다. 예인수조에는 유체가 수용되며, 예인전차가 설치된다. 예인전차는 모형선과 연결되며 모형선을 설정된 속도로 예인할 수 있다. 이하, 본 발명에서 모형선이 예인되는 진행방향, 즉 예인수조의 길이방향을 X, 예인수조의 폭 방향을 Y, 예인수조의 연직 방향을 Z로 가정하여 설명한다. 또한, 본 발명에서는 X방향의 파장을 갖는 정상파로 가정하여 설명하나, Y방향이나 그 외 방향으로 파장을 갖는 경우에도 아래 수학식들을 변경하여 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법을 나타낸 순서도이고, 도 2 및 도 3은 예인수조 내의 정상파 상태를 나타낸 개념도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법은 예인수조 내에 설치된 자유표면 계측장치로부터 정상파에 대한 제1정보를 획득하는 제1정보획득단계(S110), 상기 예인수조 내에서 실험되는 모형선의 실험결과에 대한 제2정보를 획득하는 제2정보획득단계(S120) 및 상기 제1정보를 기반으로 상기 제2정보를 보정하는 보정단계(S130)를 포함한다.
제1정보획득단계(S110)는 예인수조에 설치된 자유표면 계측장치로부터 제1정보를 획득하는 단계로, 제1정보는 정상파에 대한 정보를 포함한다.
자유표면 계측장치는 예인수조 내에 미리 설치되며, 예인수조 내에 수용된 유체의 표면 파고를 계측한다. 상기 자유표면 계측장치는 파고계의 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 자유표면 계측장치는 압력 센서를 통한 수압의 변동으로부터 파고를 측정하거나, 파고에 따라 평행한 전극판 사이에 작용되는 전기용량의 변화로부터 파고를 측정하거나 초음파를 통한 반사파의 도달 시간으로부터 파고를 측정할 수 있다.
상기 자유표면 계측장치는 예인수조 내에서 모형선의 시험 중 발생하는 교란파의 영향을 피할 수 있는 위치에 설치되어야 하며, 정상파의 마디를 피하여 설치되는 것이 바람직하다. 모형선의 시험에 따른 교란파의 영향을 받는 경우 정상파와의 간섭에 의해 정밀한 정상파에 대한 정보를 획득하기 어려우며, 정상파의 마디에 설치되는 원활한 진폭과 주기를 측정하기 어려울 수 있다.
또한, 자유표면 계측장치는 복수일 수 있으며, 이 경우 제1정보획득단계(S110)에서 상기 제1정보는 복수의 자유표면 계측장치로부터 각각 획득될 수 있다. 복수의 자유표면 계측장치가 설치되는 경우에도 위 교란파에 의한 영향과 정상파의 마디를 피하여 설치되는 것이 바람직하다.
자유표면 계측장치를 통한 제1정보의 측정 시 모형선의 실험 시간과 정상파의 주기를 포함하도록 충분한 계측 시간을 확보해야 하며, 모형선의 실험 시 이용되는 계측수단과 시간이 동기화되는 것이 바람직하다. 여기서, 계측수단이란 모형선의 저항 또는 자항 실험 시 실험데이터를 측정하는데 이용되는 수단을 의미하며, 예컨대 모형선의 선체 침하량, 선수 트림, 속도 등을 측정하는 센서나 장치일 수 있다.
제1정보는 예인수조 내에서 모형선의 이전 실험에 의해 발생되는 정상파의 자유표면 높이, 진폭, 주기 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
아래 수학식 1 및 수학식 2는 제1정보 또는 제1정보로부터 산출된 값을 나타낸다.
<수학식 1>
Figure 112019055084095-pat00001
<수학식 2>
Figure 112019055084095-pat00002
여기에서,
Figure 112019055084095-pat00003
= 자유표면 정상파 높이[m]
Figure 112019055084095-pat00004
= 자유표면 정상파 진폭[m]
Figure 112019055084095-pat00005
= 파주파수[rad/s]
Figure 112019055084095-pat00006
= 파수[1/m]
Figure 112019055084095-pat00007
= 중력가속도[m/s2]
Figure 112019055084095-pat00008
= 예인수조 평균수심[m]
제2정보획득단계(S120)는 예인수조 내에서 실험되는 모형선의 저항 또는 자항 실험 시 실험결과에 대한 제2정보를 획득하는 단계로, 상술한 계측수단으로부터 측정될 수 있다.
제2정보는 정상파의 영향에 따른 보정이 수행되기 전 모형선의 실험데이터를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 제2정보는 상기 모형선의 선체 침하량, 트림 및 대수속력 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 후술하는 보정단계(S130)에서 보정의 대상이 된다. 선체 침하량은 모형선의 흘수를 의미하고, 트림은 모형선의 종경사, 즉 Y축을 기준으로 모형선의 선수 또는 선미가 Z 방향으로 기울어진 정도를 의미하고, 대수속력은 모형선의 물에 대한 모형선의 속력을 의미한다.
보정단계(S130)는, 상기 제1정보획득단계(S110)에서 획득한 제1정보를 기반으로 상기 제2정보획득단계(S120)에서 획득한 제2정보를 보정하는 단계로, 위 보정단계(S130)에서 예인수조 내에 발생된 정상파의 영향을 고려하여 모형선의 실험결과를 보정함으로써 정밀한 모형선의 시험데이터를 획득할 수 있다.
보정단계(S130)에서 침하량의 보정 시 아래 수학식 3이 적용될 수 있으며, 트림의 보정 시 아래 수학식 4가 적용될 수 있다.
아래 수학식 4에 관하여 부연설명하면, 일반적으로 발생하는, 모형선의 길이와 유사한 파장을 갖는 입사파가 존재하는 경우, 모형선이 자유표면과 다른 위상으로 크게 운동하고, 교란파 또한 크게 발생하게 된다. 이러한 경우에는, 모형선의 자세와 입사파 사이의 위상차를 고려하여 보정하여야 한다. 하지만 본 발명에서 다루고 있는 정상파의 경우, 그 파장이 예인수조 길이의 두 배에 이르며, 이는 모형선의 길이에 비하여 매우 긴 파장에 해당한다. 위의 경우, 모형선은 정상파의 자유표면에 완전히 동기화 되어 움직이게 된다. 즉, 모형선의 자세가 긴 파장의 정상파 자유표면을 따라 자연스럽게 정렬되므로, 모형선의 자세와 모형선이 위치한 지점에서의 정상파의 기울기가 동일한 위상으로 변동한다고 가정할 수 있다.
<수학식 3>
Figure 112019055084095-pat00009
<수학식 4>
Figure 112019055084095-pat00010
여기에서,
Figure 112019055084095-pat00011
= 보정 전 선체 침하량 [m]
Figure 112019055084095-pat00012
= 보정 전 트림 [rad]
Figure 112019055084095-pat00013
= 보정 후 선체 침하량 [m]
Figure 112019055084095-pat00014
= 보정 후 트림 [rad]
위 수학식 3 및 수학식 4에 나타낸 바와 같이, 침하량의 경우 자유표면 정상파 높이를 감하여 보정하고, 트림의 경우 자유표면 정상파 높이의 미분값을 더하거나 감하여 보정한다. 수학식 3 및 수학식 4에서는 자유표면 정상파 높이나 그 미분값을 제한 값으로 보정하였으나, 더한 값으로 보정될 수 있다.
보정단계(S130)에서 대수속력의 보정 시 아래 수학식 5, 수학식 6 및 수학식 7이 적용될 수 있다.
<수학식 5>
Figure 112019055084095-pat00015
<수학식 6>
Figure 112019055084095-pat00016
<수학식 7>
Figure 112019055084095-pat00017
여기에서,
Figure 112019055084095-pat00018
= 정상파의 존재 시 유체장의 속도를 나타내는 속도퍼텐셜
U = 모형선의 예인속력[m/s]
Figure 112019055084095-pat00019
= 정상파에 의한 유속[m/s]
Figure 112019055084095-pat00020
= 보정 후 대수속력[m/s]
위 수학식 5 내지 수학식 7에 나타낸 바와 같이, 대수속력의 경우 정상파에 의한 유속을 감하거나 더하여 보정하며, 수학식 7에서는 제한 값으로 보정하였으나, 더한 값으로 보정될 수 있다.
상기 보정단계(S130)에서 수행되는 대수속력의 보정은, 상기 예인수조의 수심을 고려하여 상기 모형선의 유체장의 속도를 나타내는 속도 퍼텐셜을 산출하고, 상기 속도 퍼텐셜을 기반으로 상기 모형선의 예인속력을 보정함에 따라 수행될 수 있다. 예컨대, 수학식 5의 경우 선형 퍼텐셜 이론을 바탕으로 구할 수 있으며, 수조의 평균수심 대비 정상파의 파장이 매우 길기 때문에 수심에 따른 효과가 반영된 수식을 적용하였다. 정상파의 존재 시 유체장의 속도를 나타내는 속도 퍼텐셜은 서로 다른 방향의 입사파가 중첩되는 원리가 활용된다. 또한, 수학식 6의 경우에는 상기 속도 퍼텐셜을 미분하여 산출된 정상파에 의한 유속을 나타낸다.
본 발명에서는 위와 같이 순차적으로 수행되는 각 단계를 통해 예인수조 내에 발생하는 정상파에 의한 영향을 고려하여 모형선의 실험결과를 설정된 계산식에 따라 보정함으로써 보다 정밀한 실험데이터의 획득이 가능한 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정장치(300)를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정장치(300)는 예인수조 내에 설치된 자유표면 계측장치로부터 정상파에 대한 제1정보를 획득하는 제1정보획득모듈(310), 상기 예인수조 내에서 실험되는 모형선의 실험결과에 대한 제2정보를 획득하는 제2정보획득모듈(320) 및 상기 제1정보를 기반으로 상기 제2정보를 보정하는 보정모듈(330)을 포함한다.
상기 제1정보획득모듈(310)은 상술한 자유표면 계측장치를 통해 측정된 제1정보를 유선 또는 무선으로 제공받고, 상기 제2정보획득모듈(320)은 상술한 계측수단을 통해 측정된 제2정보를 유선 또는 무선으로 제공받는다. 상기 보정모듈(330)은 상술한 수학식 1 내지 7을 모두 또는 선택적으로 적용하여 상기 제2정보를 보정한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법을 나타낸 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행시작 시점을 나타낸 개념도이다. 도 6의 (a) 내지 (d)는 정상파의 위상을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법은 예인수조 내에 설치된 자유표면 계측장치로부터 정상파에 대한 제1정보를 획득하는 제1정보획득단계(S210) 및 상기 제1정보를 기반으로 상기 모형선을 예인하는 예인전차의 주행시작 시점을 산출하는 주행시점 산출단계(S220)를 포함한다.
상기 제1정보획득단계(S210)는 상술한 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
주행시점 산출단계(S220)는 예인전차의 주행시작 시점을 산출하여 예인전차에 연결된 모형선의 시험 시작 시점을 산출한다. 예컨대, 예인수조 내에 정상파가 존재하는 경우 추가적인 모형선의 예인 시험 시 상기 정상파를 가진하는 방향 또는 가진하는 주기로 모형선을 예인하는 경우 정상파가 증가할 수 있다. 이는 시험 중인 모형선에 영향을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 모형선의 시험 후에 잔존하는 정상파를 증가시킬 수도 있다.
본 발명의 주행시점 산출단계(S220)는 위와 같은 문제점을 감안하여 정상파의 영향이나 잔존하는 정상파를 최소화시킬 수 있도록 예인전차의 예인 시점, 즉 예인전차의 예인 시작 시각을 산출한다.
상기 주행시점 산출단계(S220)에서 산출되는 주행시작 시점은 일정 주기를 갖는 복수일 수 있다. 즉, 복수의 주행시작 시점은 초기 시점으로부터 일정 주기만큼 반복적으로 더해진 시점을 의미할 수 있다.
또한, 상기 주행시작 시점의 일정 주기는 상기 정상파 주기의 반일 수 있다.
아래 수학식 8은 주행시점 산출단계(S220)에서 산출되는 주행시작 시점의 주기를 나타낸다.
<수학식 8>
Figure 112019055084095-pat00021
여기에서,
Tcarriage = 예인전차 주행시작 시점
t0 = 초기 시점
N = 양의 정수
Tstanding = 예인수조 정상파 주기
위 수학식 8에 나타낸 바와 같이, 주행시작 시점의 주기는 정상파의 주기의 반이고, 이는 주행시작 시점에서의 자유표면 정상파 높이가 동일한 것을 의미한다.
도 6을 참조하면, 위 초기 시점은 상기 정상파의 자유표면 높이와 상기 예인수조의 평균수심이 동일한 시점일 수 있다. 이 경우 정상파의 자유표면 높이가 0이다. 또한, 초기 시점은 이전 모형선의 시험 시점을 의미할 수 있다.
도 6에서 보면, 반복되는 모형선의 시험 시 예인 위치가 동일하다고 가정하면, 첫 번째 모형시험을 시작하는 시점
Figure 112019055084095-pat00022
부터 모형선이 자유표면을 교란하게 되고, 특정 시간
Figure 112019055084095-pat00023
이후에는 주기
Figure 112019055084095-pat00024
을 갖는 정상파가 완전히 발생(fully developed)하게 된다.
다음 (두 번째) 모형시험 시작 시점을
Figure 112019055084095-pat00025
와 같이 기존 정상파 주기와 반주기 어긋나게 출발하면, 시점
Figure 112019055084095-pat00026
에는 '두 번째 모형시험'으로 인한 정상파가 완전히 발생하게 된다. 즉, 주행시작 시점을
Figure 112019055084095-pat00027
으로 맞추는 경우 '첫 번째 모형시험'으로 인하여 발생한 정상파와 '두 번째 모형시험'으로 발생한 정상파의 위상이 반대가 되므로, 두 정상파의 합은 최종적으로 감소한 작은 정상파로 나타나게 된다.
이와 같이 정상파의 주기를 추정하고, 모형선의 주행 출발 시점을 조정하여, 새롭게 발생한 정상파가 기존에 생성된 정상파의 위상과 어긋나게 함으로써, 정상파의 발생 및 공진현상을 최소화 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 예인수조 내에서 모형선의 시험 시 정상파의 영향을 최소화하는 한편, 예인수조수의 정상파를 감쇄하여 안정적인 시험을 수행할 수 있으며, 정밀한 데이터의 계측이 가능한 장점이 있다.
S110, S210 : 제1정보획득단계 S120 : 제2정보획득단계
S130 : 보정단계 S220 : 주행시점 산출단계
300 : 정상파 영향의 보정장치
310 : 제1정보획득모듈 320 : 제2정보획득모듈
330 : 보정모듈

Claims (6)

  1. 예인수조 내에 설치된 자유표면 계측장치로부터 정상파에 대한 제1정보를 획득하는 제1정보획득단계;
    상기 예인수조 내에서 실험되는 모형선의 실험결과에 대한 제2정보를 획득하는 제2정보획득단계; 및
    상기 제1정보를 기반으로 상기 제2정보를 보정하는 보정단계;를 포함하고,
    상기 보정단계에서 보정되는 제2정보는 상기 모형선의 선체 침하량, 선수 트림 및 대수속력 중 어느 하나 이상이며,
    상기 보정단계에서 수행되는 선체 침하량의 보정은, 하기의 수학식들에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법.
    Figure 112019096948303-pat00039

    Figure 112019096948303-pat00040

    Figure 112019096948303-pat00041

    (여기에서,
    Figure 112019096948303-pat00042
    = 보정 전 선체 침하량 [m],
    Figure 112019096948303-pat00043
    = 보정 후 선체 침하량 [m],
    Figure 112019096948303-pat00044
    = 자유표면 정상파 높이[m],
    Figure 112019096948303-pat00045
    = 자유표면 정상파 진폭[m],
    Figure 112019096948303-pat00046
    = 파주파수[rad/s],
    Figure 112019096948303-pat00047
    = 파수[1/m],
    Figure 112019096948303-pat00048
    = 중력가속도[m/s2],
    Figure 112019096948303-pat00049
    = 예인수조 평균수심[m])
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보정단계에서 수행되는 대수속력의 보정은, 상기 예인수조의 수심을 고려하여 상기 모형선의 유체장의 속도를 나타내는 속도 퍼텐셜을 산출하고, 상기 속도 퍼텐셜을 기반으로 상기 모형선의 예인속력을 보정하는 하기의 수학식들에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법.
    Figure 112019096948303-pat00050

    Figure 112019096948303-pat00051

    Figure 112019096948303-pat00052

    (여기에서,
    Figure 112019096948303-pat00053
    = 정상파의 존재 시 유체장의 속도를 나타내는 속도퍼텐셜, U = 모형선의 예인속력[m/s],
    Figure 112019096948303-pat00054
    = 정상파에 의한 유속[m/s],
    Figure 112019096948303-pat00055
    = 보정 후 대수속력[m/s])
  4. 예인수조 내에 설치된 자유표면 계측장치로부터 정상파에 대한 제1정보를 획득하는 제1정보획득단계; 및
    상기 제1정보를 기반으로 모형선을 예인하는 예인전차의 주행시작 시점을 산출하는 주행시점 산출단계;를 포함하고,
    상기 주행시점 산출단계에서 산출된 주행시작 시점은 초기 시점으로부터 일정 주기가 반복되어 더해지는 복수인 것을 특징으로 하는 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 초기 시점은 상기 정상파의 자유표면 높이와 상기 예인수조의 평균수심이 동일한 시점이고,
    상기 주행시작 시점은
    Figure 112019055084095-pat00028
    의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법.
    (
    Figure 112019055084095-pat00029
    = 예인전차 주행시작 시점,
    Figure 112019055084095-pat00030
    = 초기 시점,
    Figure 112019055084095-pat00031
    = 양의 정수,
    Figure 112019055084095-pat00032
    = 예인수조 정상파 주기)
  6. 제 1항 또는 제 3항에 따른 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법을 수행하는 보정장치에 있어서,
    예인수조 내에 설치된 자유표면 계측장치로부터 정상파에 대한 제1정보를 획득하는 제1정보획득모듈;
    상기 예인수조 내에서 실험되는 모형선의 실험결과에 대한 제2정보를 획득하는 제2정보획득모듈; 및
    상기 제1정보를 기반으로 상기 제2정보를 보정하는 보정모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정장치.
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