KR102052283B1 - 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템 - Google Patents

응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템 Download PDF

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KR102052283B1
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박준범
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한국해양대학교 산학협력단
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Abstract

응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템이 제시된다. 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법은, 평가하고자 하는 대상 선박의 모형시험 또는 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험을 수행하는 단계; 상기 자유동요 감쇠 시험 결과로부터 초기 동요 감쇠계수를 추정하여 포텐셜 프로그램에 적용하고 운동해석을 수행하여 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 구하는 단계; 운동해석의 결과인 상기 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고, 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구하는 단계; 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 운항 중 선박의 거동을 해석하는 단계; 상기 포텐셜 프로그램을 이용하여 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램으로부터 획득한 상기 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운동응답함수(RAO)를 갖도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정하는 단계; 및 상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하고 최종 운동응답함수(RAO)를 구하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR EVALUATING STABILITY OF SMALL SHIP BASED ON RESPONSE}
아래의 실시예들은 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 소형 선박의 내항성능평가를 위한 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 낚시에 대한 관심이 높아지면서 국내 연안에 운항 중인 여객선, 낚시선 및 소형어선들의 안정성에 논의가 이루어지고 있으며, 특히 이러한 선박의 전복사고는 많은 인명피해로 연결될 수 있는 요인이 된다.
소형 선박은 특성상 대형 상선에 비해 상대적으로 항해 중 과도한 동요가 발생하여 선박의 안정성에 영향을 준다. 지속적인 동요로 인해 승선자들은 피로도 누적과 작업 능력저하를 야기할 뿐만 아니라, 선수부 슬래밍과 갑판침수는 선체손상을 발생시킬 수 있다. 따라서 고속 소형 선박의 파랑에 대하여 내항성능(seakeeping performance)을 정량적으로 평가할 수 있는 방안이 필요하다.
고속 소형 선박의 내항성능 평가에 관한 연구로 모형시험을 통해서 고속 소형 선박에 대하여 내항성능 해석을 수행하는 방법이 있다. 모형시험을 통한 고속 소형 선박의 내항성능 평가는 수조 및 모형선의 크기, 예인 설비의 속도에 따라 한계가 있고, 파랑 중 성능을 해석함에 있어 실선과 모형선의 크기비에 대한 축척 효과도 감안해야 하는 단점이 있다. 정확도 높은 결과를 얻기 위해 유한체적법을 바탕으로 한 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 해석을 수행하기도 하지만, 계산시간이 길어 내항성능 특성상 다양한 주파수와 조우각 조건에서 선체운동을 계산하기 쉽지 않아, CFD를 활용한 내항성능 평가는 현실적으로 불가능한 점이 있다.
이러한 이유로 일부 연구에서는 CFD에 비해 빠른 계산이 가능한 포텐셜 유동해석 기법으로 내항성능을 평가하려는 시도가 있었다. (비특허문헌 1)은 스트립 이론(Strip theory) 및 패널 방식(Panel method)을 사용하여 규칙파에서 인명구조정의 내항성능 해석을 수행하였다. 하지만 이러한 포텐셜 이론을 기반으로 한 연구들은 그 이론의 특성상 계산 결과가 고속운항조건에서 정확성이 떨어지는 점이 있어, 이를 극복하기 위하여 경험적으로 선박의 동요 감쇠를 추정하여 내항성능을 추정하였다.
따라서 내항성능 결과의 신뢰성을 확보하기 위해, 선체운동 계산에 합리적인 동요 감쇠를 적용하는 보완된 계산 절차가 필요하다. 하지만 현재까지 고속 소형 선박의 내항성능을 평가하기 위하여 이러한 다양한 방법들이 시도되었음에도 불구하고, 구체적으로 명시된 내항성능 평가 절차에 관한 연구가 없고, 이와 관련한 연구가 매우 미흡한 실정이다. 따라서 고속 소형 선박의 내항성능평가를 위한 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템을 개발하였다.
Prini, F., S. Benson, R. W. Birmingham, R. S. Dow, H. J. Phillips, P. J. Sheppard and J. M. Varas(2015), Seakeeping Analysis of a High-Speed Search and Rescue Craft by Linear Potential Theory, International Conference on Lightweight Design of Marine Structures, Glasgow, UK, pp. 87-96. Repulic of Korea Navy(2004), Guideline for Seakeeping.
실시예들은 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 선박의 정적 상태 중 얻은 초기 동요 감쇠로 고속 운항시 최대 응답을 구하고, 그 응답에서 최종 동요 감쇠를 추정하여 내항성능을 평가하는 기술을 제공한다.
실시예들은 포텐셜 프로그램을 기본적으로 내항성능 해석에 사용하고, CFD 프로그램의 결과로 특정 조건에서 감쇠계수를 비교 보정해주는 하이브리드(Hybrid) 방법을 사용함으로써, 고속 소형 선박의 합리적 내항성능평가를 제공할 수 있는 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법은, 평가하고자 하는 대상 선박의 모형시험 또는 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험을 수행하는 단계; 상기 자유동요 감쇠 시험 결과로부터 초기 동요 감쇠계수를 추정하여 포텐셜 프로그램에 적용하고 운동해석을 수행하여 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 구하는 단계; 운동해석의 결과인 상기 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고, 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구하는 단계; 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 운항 중 선박의 거동을 해석하는 단계; 상기 포텐셜 프로그램을 이용하여 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램으로부터 획득한 상기 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운동응답함수(RAO)를 갖도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정하는 단계; 및 상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하고 최종 운동응답함수(RAO)를 구하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 대상 선박의 내항성능평가 결과인 상기 최종 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 기설정된 고속 소형 선박의 내항성능 평가기준과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험을 수행하는 단계는, 선박의 내항성능 평가를 수행하기 위해 모형시험 또는 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 프로그램을 사용하여 상기 선박의 정적 상태에서 선박의 동요 진폭변화를 측정할 수 있다.
상기 자유동요 감쇠 시험 결과로부터 초기 동요 감쇠계수를 추정하여 포텐셜 프로그램에 적용하고 운동해석을 수행하여 운동응답함수(RAO)를 구하는 단계는, 추정한 상기 초기 동요 감쇠계수를 3차원 패널 방식(Panel method)의 포텐셜 프로그램에 적용하고, 운항조건하에서 운동해석을 수행하여 선박의 6자유도 운동에 대한 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 구할 수 있다.
상기 운동해석의 결과인 상기 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고, 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구하는 단계는, 초기 동요 감쇠계수를 사용하여 운항조건하에서 운동해석을 수행한 선박의 RAO에 해양 스펙트럼을 적용하여 응답스펙트럼을 구하고, 상기 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구할 수 있다.
상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 운항 중 선박의 거동을 해석하는 단계는, 상기의 응답스펙트럼의 최대값에 해당되는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 수행하여 응답을 구할 수 있다.
상기 포텐셜 프로그램을 이용하여 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램으로부터 획득한 상기 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운동응답함수(RAO)를 갖도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정하는 단계는, 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램으로부터 구한 응답과 상기 포텐셜 프로그램의 운동응답함수(RAO)가 일치하도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정할 수 있다.
상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하고 최종 운동응답함수(RAO)를 구하는 단계는, 상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하고, 상기 운항조건하에서 운동해석을 재수행하여 최종 운동응답함수(RAO)를 구할 수 있다.
상기 대상 선박의 내항성능평가 결과인 상기 최종 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 기설정된 고속 소형 선박의 내항성능 평가기준과 비교하는 단계는, 상기 운항조건하에서 운동해석을 수행하여 구한 최종 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 응답스펙트럼을 구하고, 상기 응답스펙트럼으로부터 소형 선박의 내항성능 평가에 사용되는 값을 구하고 고속 소형 선박의 내항성능 평가기준과 비교할 수 있다.
상기 운동응답함수(RAO)는, 횡동요(roll), 종동요(pitch) 그리고 상하동요(heave)에 대한 운동응답함수(RAO)인 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템은, 평가하고자 하는 대상 선박의 모형시험 또는 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험을 수행하고, 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 운항 중 선박의 거동을 구하는 CFD 프로그램부; CFD 프로그램부에서 얻은 자유동요 감쇠 시험 결과 및 운항 중 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 갖도록 동요 감쇠계수를 추정하여 CFD 프로그램 결과가 반영된 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 구하는 포텐셜 프로그램부; 운동해석의 결과인 상기 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고, 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구하는 응답스펙트럼부; 및 상기 대상 선박의 내항성능평가 결과인 최종 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 기설정된 고속 소형 선박의 내항성능 평가기준과 비교하는 판단부를 포함하고, 상기 CFD 프로그램부는, 상기 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험 및 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 해석을 수행할 수 있고, 상기 포텐셜 프로그램부는, 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용한 해석의 결과와 동일한 운동응답함수(RAO)를 갖도록 정적 상태(static condition) 및 운항 중 동요 감쇠계수를 구할 수 있고, 상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하여 최종 운동응답함수(RAO)를 구할 수 있다.
상기 운동응답함수(RAO)는, 횡동요(roll), 종동요(pitch) 그리고 상하동요(heave)에 대한 운동응답함수(RAO)인 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템은, 평가하고자 하는 대상 선박의 모형시험 또는 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험을 수행하는 자유동요 감쇠 시험부; 상기 자유동요 감쇠 시험 결과로부터 초기 동요 감쇠계수를 추정하여 포텐셜 프로그램에 적용하고 운동해석을 수행하여 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 구하는 운동응답함수부; 운동해석의 결과인 상기 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고, 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구하는 응답스펙트럼부; 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 운항 중 선박의 거동을 해석하는 조건 CFD 해석부; 상기 포텐셜 프로그램을 이용하여 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램으로부터 획득한 상기 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운동응답함수(RAO)를 갖도록 운항 중 동요 감쇠계수를 구하는 운항 동요 감쇠 추정부; 및 상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하고 최종 운동응답함수(RAO)를 구하는 최종 운동응답함수부를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 대상 선박의 내항성능평가 결과인 상기 최종 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 기설정된 고속 소형 선박의 내항성능 평가기준과 비교하는 판단부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 자유동요 감쇠 시험부는, 선박의 내항성능 평가를 수행하기 위해 상기 모형시험이나 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 동요 진폭변화를 측정함에 따라 상기 선박의 정적 상태에서 초기 동요 감쇠계수를 추정할 수 있다.
상기 운동응답함수부는, 추정한 상기 초기 동요 감쇠계수를 3차원 패널 방식(Panel method)의 포텐셜 프로그램에 적용하고, 운항조건하에서 운동해석을 수행하여 선박의 6자유도 운동에 대한 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 구할 수 있다.
상기 운항 동요 감쇠 추정부는, 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램 및 상기 포텐셜 프로그램의 운동응답함수(RAO)가 일치하도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정하여 상기 포텐셜 프로그램에 적용할 수 있다.
상기 최종 운동응답함수부는, 상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하고, 상기 운항조건하에서 운동해석을 재수행하여 최종 운동응답함수(RAO)를 구할 수 있다.
상기 운동응답함수(RAO)는, 횡동요(roll), 종동요(pitch) 그리고 상하동요(heave)에 대한 운동응답함수(RAO)인 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예들에 따르면 포텐셜 프로그램을 기본적으로 내항성능 해석에 사용하고, CFD 프로그램의 결과로 특정 조건에서 감쇠계수를 비교 보정해주는 하이브리드(Hybrid) 방법을 사용함으로써, 고속 소형 선박의 합리적 내항성능평가를 제공할 수 있는 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 대상 선박을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 내항성능 계산을 위하여 자유수면 이하에서 패널 생성을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 CFD 프로그램 실행을 위한 오버셋 메쉬를 갖는 수치 수조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 CFD 프로그램을 이용한 자유 횡동요 감쇠 시험을 시행한 결과를 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 속도가 0인 상태에서 WAVELOAD-FD로 계산한 횡동요 RAO를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 속도가 0인 상태에서 WAVELOAD-FD로 계산한 종동요 RAO를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 파도 높이 2.0m의 ITTC 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 횡동요 동작 상태에서의 응답 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 종동요 동작 상태에서의 응답 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 상하동요 동작 상태에서의 응답 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 14 내지 도 17은 일 실시예에 따른 CFD 계산으로 도출한 시간영역에서의 운항 중 횡동요, 종동요 및 상하동요 운동결과를 나타낸다.
도 18 내지 도 20은 일 실시예에 따른 CFD 결과와 일치하도록 포텐셜 프로그램으로부터 도출한 각 운동성분의 RAO 결과를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
고속 소형 선박은 대형 상선에 비하여 운항 중 횡동요 외에도 상하동요와 종동요가 상대적으로 큰 것이 특징이다. 하지만 대형 상선과 같이 횡동요 감쇠계수만 고려하여 고속 소형 선박의 내항성능이 평가되면, 실제 경향과 전혀 다른 과도한 거동이 발생되어 합리적인 결과를 얻을 수 없다.
본 발명의 실시예에서는 고속 소형 선박의 합리적 내항성능 계산절차를 제공하고자 한다. 이를 위해 선박의 정수 중 얻은 초기 동요 감쇠로 고속 운항시 최대 응답을 구하고, 그 응답에서 최종 동요 감쇠를 추정하여 내항성능을 평가하는 방법을 착안하였다. 여기서, 정수는 선박의 정적 상태(static condition)를 의미할 수 있다.
이 방법은 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 및 포텐셜(potential) 프로그램을 상호보완적으로 사용하여 기존의 방법들이 가지는 취약점을 개선한 새로운 내항성능 평가 절차이다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 제안된 절차를 사용하여 고속 소형 선박의 내항성능평가를 수행하였다.
아래에서는 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템을 제공하기 위해 하나의 예를 들어 고속 소형 선박의 내항성능평가를 수행하였다.
먼저, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템을 제공하기 위해 대상 선박 제원 및 수치 시뮬레이션 조건에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 대상 선박을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 대상 선박의 측면도를 나타내는 것으로, 대상 선박의 제원은 표 1과 같이 나타낼 수 있다.
[표 1]
Figure 112018110924505-pat00001
여기서, LOA는 전체 길이(Length Over all)를 나타내고, LBP는 수직선 사이의 길이(Length Between Perpendiculars)를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 내항성능 계산을 위하여 자유수면 이하에서 패널 생성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 내항성능 계산을 위하여 자유수면 이하에서 패널을 생성한 것이다. 고속 운항하는 선박의 동요운동으로 인한 감쇠계수는 횡동요뿐만 아니라 다른 자유도에서도 반영되어야 하고, 임의의 위치에서 선박의 속도와 가속도를 구해야 한다. 이에 따라 선체 6자유도 운동에 대한 감쇠효과를 반영할 수 있고 원하는 위치에서의 속도 및 가속도를 구할 수 있는 로이드 선급의 ‘WAVELOAD-FD’를 고속 소형 선박의 내항성능 해석에 사용하였다. 이는 3차원 패널 방식(Panel method)을 사용하며, 대상 선박의 형상을 모델링이 가능하다.
표 2는 운항 중 내항성능 계산을 위한 해석조건을 나타낸다. 대상 선박은 만재흘수 0.876m에서 15knot로 운항하는 조건에서 계산을 수행하였다.
[표 2]
Figure 112018110924505-pat00002
포텐셜 이론 기반의 프로그램을 보완하는 목적으로 사용하는 CFD 프로그램은 점성의 비압축성 유동장을 시뮬레이션하는 상용 CFD 프로그램인 'STAR-CCM+'을 이용하였다. 지배방정식은 연속방정식과 RANS(Reynolds- averaged Navier-Stokes) 방정식이며, 유한체적법에 의해 이산화하였다. 압력해법으로 SIMPLE(Semi-implicit Pressure Linked Equations) 알고리즘을 적용하였으며, 대류항은 3차 MUSCL 기법, 점성항은 2차 중심차분 기법을 적용하였다.
수치해석에 사용한 격자 시스템 및 물리모델은 각각 표 3과 표 4와 같이 나타낼 수 있다.
[표 3]
Figure 112018110924505-pat00003
[표 4]
Figure 112018110924505-pat00004
도 3은 일 실시예에 따른 CFD 프로그램 실행을 위한 오버셋 메쉬를 갖는 수치 수조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 오버셋 메쉬(overset mesh)를 갖는 수치 수조(numerical towing tank)를 나타내는 것으로, 천수효과의 영향을 배제하기 위하여 도 3과 같이 계산영역을 설정할 수 있다.
아래에서는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법 및 시스템을 제공하기 위해 고속선 내항성능 평가 절차에 대해 설명한다.
기존의 선박 내항성능 평가는 주로 모형시험 또는 CFD 프로그램 또는 포텐셜 이론 기반의 상용 프로그램들이 독립적으로 수행되어 왔다. 하지만 이들 방법들은 고속 소형 선박의 내항성능 평가에 적용하기에 여러 문제점들이 있다.
따라서 본 실시예에서는 포텐셜 프로그램과 CFD 프로그램 간의 장점을 상호보완적으로 사용할 수 있다. 다시 말하면, 3차원 패널 방식(Panel method)의 포텐셜 프로그램을 기본적으로 내항성능 해석에 사용하고, CFD 프로그램의 결과로 특정 조건에서 감쇠계수를 비교 보정해주는 하이브리드(Hybrid) 방법을 사용할 수 있다.
다시 말하면, 아래의 본 발명의 실시예에서는 포텐셜 프로그램과 CFD 프로그램 간의 장점을 상호보완적으로 사용하고 횡동요(roll), 종동요(pitch) 그리고 상하동요(heave) 응답을 고려하여 고속 소형 선박의 합리적인 내항성능 평가를 수행할 수 있는 절차를 제공할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법은, 평가하고자 하는 대상 선박의 모형시험 또는 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험을 수행하는 단계(S110), 자유동요 감쇠 시험 결과로부터 초기 동요 감쇠계수를 추정하여 포텐셜 프로그램에 적용하고 운동해석을 수행하여 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 구하는 단계(S120), 운동해석의 결과인 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고, 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구하는 단계(S130), 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 운항 중 선박의 거동을 해석하는 단계(S140), 포텐셜 프로그램을 이용하여 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램으로부터 획득한 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운동응답함수(RAO)를 갖도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정하는 단계(S150), 및 운항 중 동요 감쇠계수를 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하고 최종 운동응답함수(RAO)를 구하는 단계(S160)를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 대상 선박의 내항성능평가 결과인 최종 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 기설정된 고속 소형 선박의 내항성능 평가기준과 비교하는 단계(S170)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법은 간단히 "내항성능 평가 방법"으로 언급될 수 있다.
아래에서 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법을 하나의 예를 들어 설명하기로 한다.
일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법은 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템을 이용하여 보다 구체적으로 설명할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템(500)은 자유동요 감쇠 시험부(510), 운동응답함수부(520), 응답스펙트럼부(530), 조건 CFD 해석부(540), 운항 동요 감쇠 추정부(550), 최종 운동응답함수부(560), 그리고 판단부(570)를 포함하여 이루어질 수 있다.
단계(S110)에서, 자유동요 감쇠 시험부(510)는 평가하고자 하는 대상 선박의 모형시험 또는 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험을 수행할 수 있다.
내항성능 평가를 수행하기 위해 포텐셜 프로그램에서는 감쇠계수가 필요하며, 이는 모형시험이나 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 구할 수 있다. 이로부터 선박의 동요 진폭변화를 측정하여 선박의 정적 상태(static condition) 중 초기 동요 감쇠를 추정할 수 있다. 다시 말하면, 자유동요 감쇠 시험부(510)는 모형시험이나 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 동요 진폭변화를 측정함에 따라 선박의 정적 상태에서 초기 동요 감쇠계수를 추정할 수 있다.
단계(S120)에서, 운동응답함수부(520)는 자유동요 감쇠 시험 결과로부터 초기 동요 감쇠계수를 추정하여 포텐셜 프로그램에 적용하고 운동해석을 수행하여 운동응답함수(RAO)를 구할 수 있다. 여기서, 운동응답함수(RAO)는 횡동요(roll), 종동요(pitch) 그리고 상하동요(heave)에 대한 운동응답함수(RAO)를 포함할 수 있다.
운동응답함수부(520)는 추정한 초기 동요 감쇠계수를 3차원 패널 방식(Panel method)의 포텐셜 프로그램에 적용하고, 표 2의 운항조건 하에서 운동해석을 수행하여 선박의 6자유도 운동에 대한 운동응답함수(RAO)를 구할 수 있다. 일반적으로 고속 소형 선박의 운항조건에서는 프루드 수가 높고 운동의 정도가 크기 때문에, 선박의 정적 상태(static condition) 중 초기 동요 감쇠로 포텐셜 프로그램의 RAO를 구하여 내항성능 평가에 사용하기에는 신뢰성이 부족하다. 따라서 선박의 정적 상태(static condition) 중의 운동 해석으로 얻은 RAO를 초기 결과로 봐야 한다.
단계(S130)에서, 응답스펙트럼부(530)는 운동해석의 결과인 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고, 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구할 수 있다. 다시 말하면, 선박의 정적 상태(static condition) 중 초기 동요 감쇠를 사용한 운항 중 운동 해석 RAO에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고 이 스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 위치의 주파수를 구할 수 있다.
표 5는 내항성능 평가기준을 나타낸다.
[표 5]
Figure 112018110924505-pat00005
각각의 응답을 구하기 위해서는 다음 식들을 사용할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018110924505-pat00006
[수학식 2]
Figure 112018110924505-pat00007
[수학식 3]
Figure 112018110924505-pat00008
여기서,
Figure 112018110924505-pat00009
는 파의 주파수이며,
Figure 112018110924505-pat00010
는 선박의 조우주파수,
Figure 112018110924505-pat00011
및
Figure 112018110924505-pat00012
는 파랑 스펙트럼, 선체운동의 응답진폭함수 및 응답스펙트럼을 나타낸다. 또한, [수학식 2]의
Figure 112018110924505-pat00013
은 응답스펙트럼의 n차 모멘트, [수학식 3]의
Figure 112018110924505-pat00014
는 1/3 유의진폭을 의미한다.
표 5의 내항성능 평가기준을 보면, 선체운동 응답스펙트럼에 대한 유의단일진폭(Single Significant Amplitude; SSA)를 내항성능 평가 기준단위로 사용하고 있음을 알 수 있다. 이는 [수학식 1]에서 운동 해석으로부터 얻은 RAO의 자승에 대상해역의 파랑스펙트럼을 곱하여 선체운동 응답스펙트럼을 얻은 후, 응답의 진폭의 확률밀도함수 Rayleigh 분포를 따르는 것으로 보고, [수학식 2] 및 [수학식 3]을 이용하여 구한 유의진폭(
Figure 112018110924505-pat00015
)이다.
단계(S140)에서, 조건 CFD 해석부(540)는 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 획득한 운항 중 선박의 거동을 해석할 수 있다.
즉, 조건 CFD 해석부(540)는 판정기준이 되는 최대 SSA에 대한 응답스펙트럼이 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수 조건을 찾아 그 조건에서 CFD 해석을 수행할 수 있다.
단계(S150)에서, 운항 동요 감쇠 추정부(550)는 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램으로부터 획득한 획득한 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운동응답함수(RAO)를 갖도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정할 수 있다. 즉, 운항 동요 감쇠 추정부(550)는 포텐셜 프로그램을 이용하여 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램으로부터 구한 응답과 포텐셜 프로그램의 운동응답함수(RAO)가 일치하도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정할 수 있다.
일반적으로 선박의 정적 상태(static condition) 중 조건에 비해 운항 중 선박은 동요가 커지나 동요감쇠는 선박의 정적 상태(static condition) 중에 비하여 증가하기 때문에, 운항 중 최대응답을 합리적으로 추정하기 위해서는 운항 중 CFD 결과와 비교하여 동요 감쇠계수를 다시 추정하는 것이 합리적이다.
단계(S160)에서, 최종 운동응답함수부(560)는 운항 중 동요 감쇠계수를 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하고 최종 운동응답함수(RAO)를 구할 수 있다.
최종 운동응답함수부(560)는 운항 중 동요 감쇠계수를 포텐셜 프로그램에 적용하고, 표 2의 운항조건하에서 운동해석을 재수행하여 최종 운동응답함수(RAO)를 구할 수 있다.
단계(S170)에서, 판단부(570)는 대상 선박의 내항성능평가 결과인 최종 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 기설정된 고속 소형 선박의 내항성능 평가기준과 비교하여 만족여부를 판단할 수 있다.
내항성능 평가 요소 및 한계값에 대한 기준으로 사용되는 표 5는 대한민국 해군의 내항성능 기준 설정 지침과 NORDFORSK 및 NATO에서 제안하고 있는 군함의 적용 기준을 참고하였다(비특허문헌 2). 참고문헌에 따라서 기준치의 표현에는 다소 차이가 있으나, 본 실시예에서는 횡동요, 종동요, 수직 가속도 및 수평가속도에 대해서는 SSA를, 갑판침수 및 슬래밍은 시간 당 발생횟수를 기본 단위로 설정하였다. 또한, 횡동요와 종동요의 각도는 무게중심에서, 수직가속도와 수평가속도는 요원의 임무수행의 기준이 되는 위치인 함교에서, 슬래밍(Slamming) 발생가능성 및 발생빈도는 선수수선(Fore Perpendicular; F.P)으로부터 0.15LBP 위치에서, 갑판침수(Deck Wetness) 발생가능성 및 발생빈도는 선수수선위치에서 평가하였다.
도 6은 다른 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 다른 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템(600)은 CFD 프로그램부(610), 포텐셜 프로그램부(620), 응답스펙트럼부(630), 그리고 판단부(640)를 포함하여 이루어질 수 있다.
CFD 프로그램부(610)는 평가하고자 하는 대상 선박의 모형시험 또는 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험을 수행할 수 있다.
또한, CFD 프로그램부(610)는 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 운항 중 선박의 거동을 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 해석을 수행할 수 있다.
포텐셜 프로그램부(620)는 CFD 프로그램부에서 얻은 자유동요 감쇠 시험 결과와 동일한 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 갖도록 포텐셜 프로그램에 적용하여 동요 감쇠계수를 추정할 수 있다.
또한, 포텐셜 프로그램부(620)는 운항 중 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운항 중 동요 감쇠계수를 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하고 최종 운동응답함수(RAO)를 구할 수 있다.
여기서, 운동응답함수(RAO)는 횡동요(roll), 종동요(pitch) 그리고 상하동요(heave)에 대한 운동응답함수(RAO)를 포함할 수 있다. 응답스펙트럼부(630)는 운동해석의 결과인 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고, 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구할 수 있다.
판단부(640)는 대상 선박의 내항성능평가 결과인 최종 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 기설정된 고속 소형 선박의 내항성능 평가기준과 비교할 수 있다.
한편, 다른 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템(600)은 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템(500)의 구성과 분류만 달리할 뿐, 그 기능이 동일하여 반복되는 설명은 생략하기로 한다. 예컨대, CFD 프로그램부(610)는 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템(500)의 자유동요 감쇠 시험부(510) 및 조건 CFD 해석부(540)와 동일하거나 그 구성을 포함할 수 있고, 포텐셜 프로그램부(620)는 일 실시예에 따른 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템(500)의 운동응답함수부(520), 운항 동요 감쇠 추정부(550) 및 최종 운동응답함수부(560)의 구성과 동일하거나 그 구성을 포함할 수 있다.
아래에서는 앞에서 제시한 고속선 내항성능 평가 방법에 따라 대상 선박의 내항성능 평가를 수행하였다.
먼저, CFD 프로그램을 이용한 선박의 정적 상태(static condition) 중 동요 감쇠 해석을 수행한다.
횡동요 감쇠의 산출에는 횡동요로 소실된 에너지를 고려하는 상대감쇠법과 횡동요 운동의 진폭이 대수적으로 감소한다고 간주하는 대수감쇠법을 주로 사용한다.
본 실시예에서는 유도과정이 상대적으로 단순하고, 횡동요 진폭의 비로 간단하게 감쇠를 계산할 수 있는 대수감쇠법을 사용하여 선박의 동요 감쇠를 산출하였다. 대수감쇠법은 선박의 선박의 정적 상태(static condition) 중 자유 횡동요 운동 방정식인 다음 식으로부터 유도될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112018110924505-pat00016
여기서,
Figure 112018110924505-pat00017
는 횡동요 질량 관성모멘트,
Figure 112018110924505-pat00018
는 횡동요 부가질량 관성모멘트,
Figure 112018110924505-pat00019
는 포텐셜 감쇠계수,
Figure 112018110924505-pat00020
는 점성횡동요 감쇠계수,
Figure 112018110924505-pat00021
는 배수량과
Figure 112018110924505-pat00022
의 곱,
Figure 112018110924505-pat00023
는 횡동요진폭이다.
[수학식 4]의 양변을
Figure 112018110924505-pat00024
로 나누면 [수학식 5]와 같고, 좌변의 계수들을 [수학식 6]으로 정의하면, [수학식 4]를 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112018110924505-pat00025
[수학식 6]
Figure 112018110924505-pat00026
[수학식 7]
Figure 112018110924505-pat00027
선박 동요 자유감쇠운동은 조화운동으로써, 선박의 동요 진폭
Figure 112018110924505-pat00028
의 일반해를 [수학식 8]과 같이 나타낼 수 있다. 또한 동요 대수 감쇠를 나타내면 [수학식 9]와 같으며, 이를 임계 횡동요 감쇠와 전체 횡동요 감쇠의 비로 무차원화하면 [수학식 10]과 같이 무차원 횡동요 감쇠비로 나타낼 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112018110924505-pat00029
[수학식 9]
Figure 112018110924505-pat00030
[수학식 10]
Figure 112018110924505-pat00031
도 7은 일 실시예에 따른 CFD 프로그램을 이용한 자유 횡동요 감쇠 시험을 시행한 결과를 나타낸다.
도 7a를 참조하면, CFD 프로그램을 이용하여 대상 선박을 초기 경사각 0도에서 초기각속도를 할당하여 자유 횡동요 감쇠 시험을 시행한 결과를 나타낸다. 가진이 지속적으로 작용하지 않기 때문에, 유체의 점성에 의한 마찰 저항을 받아 시간에 따른 횡동요 진폭이 점점 감소하는 것을 알 수 있다.
이 결과로부터 [수학식 10]을 활용하여 무차원 횡동요 감쇠비를 산출할 수가 있다. 또한, 동일한 방법을 도 7b과 도 7c에 적용하면 종동요와 상하동요 감쇠비도 추정할 수 있다.
표 6은 CFD 프로그램의 선박의 정적 상태(static condition) 중 자유 동요 감쇠시험을 통해 산출한 무차원 횡동요, 종동요 및 상하동요 운동 감쇠비를 나타낸 것이다.
[표 6]
Figure 112018110924505-pat00032
표 6의 결과로부터 선박의 정적 상태(static condition) 중 동요 감쇠를 적용하여 선속이 없는 상태에서 파의 주파수에 따른 선박의 횡동요 RAO 및 종동요 RAO를 도 8 및 도 9와 같이 얻었다.
도 8은 일 실시예에 따른 속도가 0인 상태에서 WAVELOAD-FD로 계산한 횡동요 RAO를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 9는 일 실시예에 따른 속도가 0인 상태에서 WAVELOAD-FD로 계산한 종동요 RAO를 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 파랑스펙트럼을 적용한다.
도 10은 일 실시예에 따른 파도 높이 2.0m의 ITTC 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.
선박의 내항성능 해석을 위하여 대상 선박이 실제로 운용될 해역의 해상조건인 해상상태 4등급(유의파고 2.00m, 피크주기 8.63sec)의 Pierson-Moskowitz 스펙트럼을 적용하였다(ITTC seakeeping committee, 1981). 다음 식은 해당 파랑스펙트럼을 나타낸다.
[수학식 11]
Figure 112018110924505-pat00033
여기서,
Figure 112018110924505-pat00034
는 파의 주파수,
Figure 112018110924505-pat00035
는 유의파고, T는 파의 주기를 나타낸다.
아래에서는 최대운동 응답스펙트럼 발생 선속, 선수각 및 주파수 도출을 설명한다.
표 6의 선박의 정적 상태(static condition) 중 동요 감쇠계수를 반영한 표 2의 운항 중 선체운동 해석으로 얻은 RAO를 도 10의 파랑 스펙트럼에 적용하여, 선박의 횡동요, 종동요 및 상하동요운동에 대한 선체운동 응답스펙트럼과 응답에 민감한 주파수를 도 11 내지 도 13과 같이 얻을 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 횡동요 동작 상태에서의 응답 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 11의 횡동요에 대한 선체운동 응답스펙트럼 특성을 보면, 주파수 1.38rad/s, 조우각 135도인 선수사파에서 가장 큰 선체운동 응답스펙트럼 모멘트(
Figure 112018110924505-pat00036
)가 발생하였으며, 그에 비해 추사파(45도)는 상대적으로 작은 응답스펙트럼을 나타내었다.
횡파(90도)는 고주파인 2.4rad/s에서 피크가 발생하였으며 135도보다 작지만 응답스펙트럼 모멘트(
Figure 112018110924505-pat00037
)가 무시할 수 없을 만큼 크고 피크 주파수를 전후로 크고 넓은 에너지 스펙트럼의 분포를 나타냄을 알 수 있다. 또한 횡파보다 선수사파에서 더 큰 선체 응답스펙트럼이 나타나는 이유는 선박의 전진속력에 의한 것으로 사료된다.
도 4에서 설명한 방법에 의하면, 최대 응답인 135도의 피크 주파수를 기준으로 동일한 동요 감쇠비를 고주파에서 피크를 갖는 횡파(90도)에 적용해야 하나 주파수 차이가 매우 커 이를 적용하기에는 다소 무리가 있다. 따라서 추가적으로 횡파에 따로 동요 감쇠비를 구하였다.
도 12는 일 실시예에 따른 종동요 동작 상태에서의 응답 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 종동요 응답스펙트럼은 선수파 주파수 1.44rad/s에서 큰 값을 가지는 것을 알 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 상하동요 동작 상태에서의 응답 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 상하동요(heave)에 대한 선체운동 응답스펙트럼이며, 선수파 주파수 0.74rad/s에서 가장 큰 선체운동 응답스펙트럼을 나타내는 것을 알 수 있다.
표 7은 선박의 횡동요, 종동요 및 상하동요 운동에 대한 응답스펙트럼의 최대값이 발생하는 조건을 나타낸다.
[표 7]
Figure 112018110924505-pat00038
CFD 프로그램을 이용한 운항 중 동요 감쇠 해석에 대해 설명한다.
도 14 내지 도 17은 일 실시예에 따른 CFD 계산으로 도출한 시간영역에서의 운항 중 횡동요, 종동요 및 상하동요 운동결과를 나타낸다.
도 14 내지 도 17은 표 7의 조건에서 CFD 계산으로 도출한 시간영역에서의 운항 중 횡동요, 종동요 및 상하동요 운동결과이다. 도 14는 튜닝 조건(90도)에서 STAR-CCM 로 계산된 횡동요 RAO이고, 도 15는 튜닝 조건(135도)에서 STAR-CCM+로 계산된 횡동요 RAO이다. 그리고 도 16은 튜닝 조건에서 STAR-CCM+로 계산된 종동요 RAO이고, 도 17은 튜닝 조건에서 STAR-CCM+로 계산된 상하동요 RAO이다.
도 18 내지 도 20은 일 실시예에 따른 CFD 결과와 일치하도록 포텐셜 프로그램으로부터 도출한 각 운동성분의 RAO 결과를 나타낸다.
도 18 내지 도 20은 동일한 조건에서 CFD 결과와 일치하도록 감쇠계수 값을 조정한 후, 포텐셜 프로그램으로부터 도출한 각 운동성분의 RAO 결과들이다. 도면에서 X 표시가 된 주파수 및 각도에서 최대운동 응답스펙트럼의 최대값(피크)가 발생하며, 이 위치에서 CFD와 포텐셜 프로그램의 결과를 보정한 것이다.
도 18은 동요 감쇠를 적용한 후 WAVELOAD-FD에서 계산한 횡동요 RAO 결과를 나타낸다. 도 18에서 조우각 90도는 가장 큰 횡동요 RAO를 가지나, 선박의 최대 응답스펙트럼 모멘트가 135도에서 발생하는 것은 도 10에서 보면 파랑 스펙트럼의 90도 피크 주파수(2.4rad/s)에서 에너지가 거의 없기 때문이다.
도 19는 동요 감쇠를 적용한 후 WAVELOAD-FD에서 계산한 종동요 RAO를 나타내고, 도 20은 동요 감쇠를 적용한 후 WAVELOAD-FD에서 계산한 상하동요 RAO를 나타낸다.
표 8은 선체운동 해석 결과와 CFD 결과가 동일하도록 운항 중 동요 감쇠비를 결정한 값들이다.
[표 8]
Figure 112018110924505-pat00039
아래에서는 선박의 내항성능 해석 및 결과 분석을 설명한다.
표 5 및 도 1을 참고하면, 횡동요, 종동요, 수직 가속도 및 수평가속도에 대해서는 SSA를, 갑판침수와 슬래밍은 시간 당 발생횟수로 국부 내항성능 평가를 수행한다. 갑판침수는 파도와 선체의 상대수직변위가 선수부 위치에서 유효건현을 초과할 확률(
Figure 112018110924505-pat00040
)을 의미하고, 이는 Ochi and Motter(1974)에 의하여 다음 식과 같이 구할 수 있다.
[수학식 12]
Figure 112018110924505-pat00041
또한 시간당 갑판침수의 발생 횟수
Figure 112018110924505-pat00042
는 시간당 조우하는 파의 주기를 고려하여 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 13]
Figure 112018110924505-pat00043
여기서, f는 파에 의한 상대선수운동을 고려한 유효건현, T는 파의 주기이며,
Figure 112018110924505-pat00044
및
Figure 112018110924505-pat00045
는 각각 평가위치에서 선박의 상대 수직변위운동과 상대 수직속도운동에 대한 응답스펙트럼의 면적을 나타낸다.
슬래밍은 선박의 선저가 수면으로 노출될 때 파에 대한 선저의 상대수직속도가 한계속도를 초과할 확률(
Figure 112018110924505-pat00046
)로써, Ochi(1964)에 의하여 다음 식과 같이 구할 수 있다.
[수학식 14]
Figure 112018110924505-pat00047
이때 시간당 슬래밍의 발생횟수
Figure 112018110924505-pat00048
는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 15]
Figure 112018110924505-pat00049
여기서, d는 계산위치에서 선박의 흘수,
Figure 112018110924505-pat00050
는 상대속도의 한계치로 경험식
Figure 112018110924505-pat00051
을 사용한다.
표 9는 내항성능 해석 결과, 해당하는 선체운동 응답스펙트럼의
Figure 112018110924505-pat00052
및
Figure 112018110924505-pat00053
를 구하여 파랑 조우각에 따른 내항성능 항목별 발생 정도를 산출한 것이다.
[표 9]
Figure 112018110924505-pat00054
표 9의 수치해석 결과를 보면, 임무수행을 위한 내항성능 기준을 일부 값이 상회하는 것을 알 수 있다. 횡동요는 90도와 135도에서 최대허용 기준에 거의 만족시켰으며, 이 결과에서 경우에 따라 90도에서 최대응답이 나올 수 있기 때문에 횡동요의 경우 90도와 135도에 대한 응답을 모두 평가해야 할 필요가 있다.
종동요, 수직가속도 그리고 수평가속도의 경우 모든 구간에서 한계치를 충분히 만족하고 있으며, 갑판 침수도 합리적인 수준의 내항성능을 보여주고 있다. 이는 선박의 운항조건에서 조우하는 파고에 대하여 선수 건현의 높이가 충분하여 갑판침수가 거의 일어나지 않는다. 슬래밍 빈도는 Head sea 조건에서 다소 과도하게 발생하고 있으나, 본 실시예의 해석 결과는 연안 구조정에 설치되는 방현대를 비롯한 타 부가물들의 감쇠효과를 적용하지 않은 결과이다. 이러한 것들을 고려하여 추가적인 CFD 계산을 수행하면 보다 합리적인 내항성능 결과를 얻을 수 있다.
본 실시예에서는 CFD 및 포텐셜 프로그램을 상호보완적으로 활용한 고속 소형 선박의 합리적인 내항성능 계산 절차를 개발하였으며, 제안된 절차를 사용하여 Korean Coast Guard 14m급 연안 구조정의 내항성능평가를 수행하였다. CFD의 경우, 계산시간이 길어 내항성능에서 필요로 하는 다양한 주파수와 조우각 조건에서의 선체운동 계산을 수행하기가 쉽지 않아 현실적으로 불가능한 점이 있었다. 내항성능 평가에 많이 사용되는 포텐셜 이론을 기반으로 한 연구들은 그 이론의 특성상 계산 결과가 고속운항조건에서 정확성이 떨어지는 점이 있어, 이를 극복하기 위하여 선박의 동요 감쇠를 경험적으로 추정한 값을 적용하였다.
따라서 이러한 해석 결과의 신뢰성을 확보하기 위하여 선박의 정적 상태(static condition) 중에서 얻은 초기 동요 감쇠로 고속 운항시 최대 응답을 구하고, 그 응답이 발생하는 주파수에서 최종 동요 감쇠를 CFD로 추정하여 내항성능을 평가하는 방법을 제공하였다. 실선 해석 결과, 횡동요, 종동요, 수직가속도, 수평가속도 및 갑판침수는 모든 구간에서 임무수행을 위한 기준을 만족하였으며, 슬래밍은 일부 각도에서 기준 값을 상회하는 결과가 관측되었다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 평가하고자 하는 대상 선박의 모형시험 또는 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험을 수행하는 단계;
    상기 자유동요 감쇠 시험 결과로부터 초기 동요 감쇠계수를 추정하여 포텐셜 프로그램에 적용하고 운동해석을 수행하여 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 구하는 단계;
    운동해석의 결과인 상기 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고, 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구하는 단계;
    상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 운항 중 선박의 거동을 해석하는 단계;
    상기 포텐셜 프로그램을 이용하여 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램으로부터 획득한 상기 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운동응답함수(RAO)를 갖도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정하는 단계; 및
    상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하고 최종 운동응답함수(RAO)를 구하는 단계
    를 포함하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대상 선박의 내항성능평가 결과인 상기 최종 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 기설정된 고속 소형 선박의 내항성능 평가기준과 비교하는 단계
    를 더 포함하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자유동요 감쇠 시험 결과로부터 초기 동요 감쇠계수를 추정하여 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 수행하고 운동응답함수(RAO)를 구하는 단계는,
    추정한 상기 초기 동요 감쇠계수를 3차원 패널 방식(Panel method)의 포텐셜 프로그램에 적용하고, 운항조건하에서 운동해석을 수행하여 선박의 6자유도 운동에 대한 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 구하는 것
    을 특징으로 하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하고 최종 운동응답함수(RAO)를 구하는 단계는,
    상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하고, 운항조건하에서 운동해석을 재수행하여 최종 운동응답함수(RAO)를 구하는 것
    을 특징으로 하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포텐셜 프로그램을 이용하여 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램으로부터 획득한 상기 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운동응답함수(RAO)를 갖도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정하는 단계는,
    상기 포텐셜 프로그램을 이용하여 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램 및 상기 포텐셜 프로그램의 운동응답함수(RAO)가 일치하도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정하는 것
    을 특징으로 하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 운동응답함수(RAO)는,
    횡동요(roll), 종동요(pitch) 그리고 상하동요(heave)에 대한 운동응답함수(RAO)인 것
    을 특징으로 하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 방법.
  7. 평가하고자 하는 대상 선박의 모형시험 또는 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험을 수행하고, 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 운항 중 선박의 거동을 구하는 CFD 프로그램부;
    상기 CFD 프로그램부에서 얻은 자유동요 감쇠 시험 결과 및 운항 중 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 갖도록 동요 감쇠계수를 추정하여 CFD 프로그램 결과가 반영된 운동응답함수(RAO)를 구하는 포텐셜 프로그램부;
    운동해석의 결과인 상기 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고, 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구하는 응답스펙트럼부; 및
    상기 대상 선박의 내항성능평가 결과인 최종 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 기설정된 고속 소형 선박의 내항성능 평가기준과 비교하는 판단부
    를 포함하고,
    상기 CFD 프로그램부는,
    상기 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험 및 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 해석을 수행할 수 있고,
    상기 포텐셜 프로그램부는,
    상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용한 해석의 결과와 동일한 운동응답함수(RAO)를 갖도록 정적 상태(static condition) 및 운항 중 동요 감쇠계수를 구하며, 상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하고 최종 운동응답함수(RAO)를 구하는 것
    을 특징으로 하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 운동응답함수(RAO)는,
    횡동요(roll), 종동요(pitch) 그리고 상하동요(heave)에 대한 운동응답함수(RAO)인 것
    을 특징으로 하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템.
  9. 평가하고자 하는 대상 선박의 모형시험 또는 컴퓨터 유체 역학(Computational Fluid Dynamics; CFD) 프로그램을 사용하여 선박의 정적 상태(static condition)에서 자유동요 감쇠 시험을 수행하는 자유동요 감쇠 시험부;
    상기 자유동요 감쇠 시험 결과로부터 초기 동요 감쇠계수를 추정하여 포텐셜 프로그램에 적용하고 운동해석을 수행하여 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 구하는 운동응답함수부;
    운동해석의 결과인 상기 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 선체운동 응답스펙트럼을 구하고, 상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 위치의 선속, 조우각 및 주파수를 구하는 응답스펙트럼부;
    상기 선체운동 응답스펙트럼의 최대값을 갖는 선속, 조우각 및 주파수 조건에서 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램을 사용하여 운항 중 선박의 거동을 해석하는 조건 CFD 해석부; 및
    상기 포텐셜 프로그램을 이용하여 상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램으로부터 획득한 상기 운항 중 선박의 거동 결과와 동일한 운동응답함수(RAO)를 갖도록 운항 중 동요 감쇠계수를 구하는 운항 동요 감쇠 추정부;
    상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하여 운동해석을 재수행하고 최종 운동응답함수(RAO)를 구하는 최종 운동응답함수부
    를 포함하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 대상 선박의 내항성능평가 결과인 상기 최종 운동응답함수(RAO)에 해양 스펙트럼을 적용하여 기설정된 고속 소형 선박의 내항성능 평가기준과 비교하는 판단부
    를 더 포함하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 운동응답함수부는,
    추정한 상기 초기 동요 감쇠계수를 3차원 패널 방식(Panel method)의 포텐셜 프로그램에 적용하고, 운항조건하에서 운동해석을 수행하여 선박의 6자유도 운동에 대한 운동응답함수(Response Amplitude Operator; RAO)를 구하는 것
    을 특징으로 하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 운항 동요 감쇠 추정부는,
    상기 컴퓨터 유체 역학(CFD) 프로그램 및 상기 포텐셜 프로그램의 운동응답함수(RAO)가 일치하도록 운항 중 동요 감쇠계수를 추정하여 상기 포텐셜 프로그램에 적용하는 것
    을 특징으로 하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 최종 운동응답함수부는,
    상기 운항 중 동요 감쇠계수를 상기 포텐셜 프로그램에 적용하고, 상기 운항조건하에서 운동해석을 재수행하여 최종 운동응답함수(RAO)를 구하는 것
    을 특징으로 하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 운동응답함수(RAO)는,
    횡동요(roll), 종동요(pitch) 그리고 상하동요(heave)에 대한 운동응답함수(RAO)인 것
    을 특징으로 하는, 응답을 기반으로 한 소형 선박의 안정성 평가 시스템.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111539149A (zh) * 2020-04-29 2020-08-14 重庆交通大学 舰船模型建立及模态分析方法
CN112131653A (zh) * 2020-08-10 2020-12-25 智慧航海（青岛）科技有限公司 船舶仿真平台姿态解析方法与机构
CN116432504A (zh) * 2023-05-16 2023-07-14 中国船舶集团有限公司第七一九研究所 一种浮球阵列摇摆特性分析方法、系统和存储介质
CN117556623A (zh) * 2023-11-21 2024-02-13 中国舰船研究设计中心 一种基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180046480A (ko) * 2016-10-28 2018-05-09 한국해양대학교 산학협력단 내부 파 저감을 위한 시추용 선박의 문풀 구조

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180046480A (ko) * 2016-10-28 2018-05-09 한국해양대학교 산학협력단 내부 파 저감을 위한 시추용 선박의 문풀 구조

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Prini, F., S. Benson, R. W. Birmingham, R. S. Dow, H. J. Phillips, P. J. Sheppard and J. M. Varas(2015), Seakeeping Analysis of a High-Speed Search and Rescue Craft by Linear Potential Theory, International Conference on Lightweight Design of Marine Structures, Glasgow, UK, pp. 87-96.
Repulic of Korea Navy(2004), Guideline for Seakeeping.

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111539149A (zh) * 2020-04-29 2020-08-14 重庆交通大学 舰船模型建立及模态分析方法
CN111539149B (zh) * 2020-04-29 2023-08-08 重庆交通大学 舰船模型建立及模态分析方法
CN112131653A (zh) * 2020-08-10 2020-12-25 智慧航海（青岛）科技有限公司 船舶仿真平台姿态解析方法与机构
CN112131653B (zh) * 2020-08-10 2024-03-29 智慧航海（青岛）科技有限公司 船舶仿真平台姿态解析方法与机构
CN116432504A (zh) * 2023-05-16 2023-07-14 中国船舶集团有限公司第七一九研究所 一种浮球阵列摇摆特性分析方法、系统和存储介质
CN116432504B (zh) * 2023-05-16 2023-09-05 中国船舶集团有限公司第七一九研究所 一种浮球阵列摇摆特性分析方法、系统和存储介质
CN117556623A (zh) * 2023-11-21 2024-02-13 中国舰船研究设计中心 一种基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法
CN117556623B (zh) * 2023-11-21 2024-04-09 中国舰船研究设计中心 一种基于数字孪生的大型船舶航行运动学模型构建方法

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