KR19990057437A - Resistive dynamometer for catamaran vessels in circulating tank - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고속쌍동선의 저항을 회류수조상에 측정할 수 있게 하는 저항동력계를 개시한다.The present invention discloses a resistive dynamometer which makes it possible to measure the resistance of a high speed catamaran on a swash tank.
고속선의 저항 측정은 예인수조의 한계로 어려운 바, 본 발명에서는 고속쌍동선의 저항을 회류수조장에서 측정할 수 있도록 웨이트로 밸런싱되는 측정포스트 하단에 가이드빔을 연장하여 그 가동블록에 지지되는 검력부에 두 선체를 각각 연결함으로써 고속쌍동선의 저항측정과 동시에 조종특성도 측정가능하게 하였다.Measurement of the resistance of a high speed vessel is difficult due to the limitation of a towing tank. In the present invention, an inspection unit is supported on the movable block by extending a guide beam at a lower end of a measuring post that is balanced with weight so that the resistance of the high speed catamaran can be measured in a circulating tank. By connecting the two hulls to each other, it was possible to measure the steering characteristics as well as the resistance of the high-speed catamarans.
Description
본 발명은 회류(回流)수조(水槽) 시험에 관한 것으로, 더 상세하게는 쌍동선(catamaran)의 저항동력계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circulating water tank test, and more particularly to a resistive dynamometer of a catamaran.
선박의 설계에 있어서, 선체의 강도와 재화(載貨)능력, 그리고 소요 엔진마력을 결정하는 것은 주로 선박의 수선(水線) 하부의 선형(船形)에 따라 결정된다. 그런데 선박이 운행할 해수등의 물은 고차원의 자유도를 가져 방대한 연산량을 요구하므로, 그 설계는 수치적방법에 의존하기 보다는 해당 선형을 축소한 모형선을 수조내에서 시험하여 이를 상사(相似)법칙에 의해 확대함으로써 실선(實船)의 유체력을 예측하는 방법이 주로 사용되고 있다.In the design of ships, the determination of the hull strength, the cargo capacity, and the required engine horsepower is mainly determined by the linearity below the ship's waterline. However, since water such as seawater to be operated by ships has a high degree of freedom and requires a large amount of computation, the design does not rely on numerical methods, but rather tests model ships with reduced linearity in the tank and applies them to the law of similarity. The method of predicting the fluid force of a solid line by enlarging by is mainly used.
이와 같은 모형선에 대한 시험수조는 도 1(A)에 도시된 바와 같은 예인(曳引)수조와 도 1(B)에 도시된 바와 같은 회류수조로 대별된다.The test tank for such a model ship is roughly divided into a towing tank as shown in FIG. 1 (A) and a return tank as shown in FIG. 1 (B).
먼저 예인수조는 수조 외측에 레일(rail;R)을 설치하여 이 레일(R)상에 예인전차(D)를 주행시켜 모형선(M)이 물(W)에 대해 전진하게 구성한 것이다.First, the towing tank is provided with a rail (R) outside the tank to drive the towing tank (D) on the rail (R) so that the model ship (M) moves forward with respect to the water (W).
예인전차(D)에는 모형선(M)에 인가되는 유체력을 측정하는 검력부(檢力部; L)가 설치되는 측정포스트(P1)와, 모형선(M)의 가감속시 이를 고정지지하는 클램프(clamp;K)가 설치되는 고정포스트(P2)가 구비되며, 모형선(M)의 전후에는 그 종변위(trim)의 제한을 위한 트림 가이드(trim guide;G)가 설치된다.The towing tank D is provided with a measuring post P1 in which an arming portion L for measuring the fluid force applied to the model ship M is installed, and it is fixed when the model ship M is accelerated and decelerated. A fixed post P2 is provided to which a clamp K is installed, and a trim guide G for front and rear of the model ship M is provided for limiting its longitudinal displacement.
이러한 예인수조는 모형선(M) 예인시의 저항을 측정하여 실선의 속도에 따른 소요 마력을 추정하도록 함으로써, 주로 선박의 엔진출력과 선형의 유효성등 추진성능을 파악하는데 사용되고 있다.These towing tanks are used to determine the propulsion performance, such as the engine output of the ship and the effectiveness of the linearity by measuring the resistance of the model ship (M) to estimate the required horsepower according to the speed of the real ship.
한편 도 1(B)의 회류수조는 고정된 측정프레임(F)상에 설치된 측정포스트(P)상에 모형선(M)을 설치하고 회류펌프등에 의해 물(W)을 운동시켜 모형선(M)에 대한 유체력을 측정하도록 한 것이다.On the other hand, the circulating water tank of FIG. 1 (B) has a model ship M installed on a measurement post P installed on a fixed measurement frame F, and the water ship W is moved by a circulating pump. It is to measure the fluid force for).
이러한 회류수조는 일반적으로 선박에 인가되는 전체적 유체력보다는 조타(操舵)등에 변화되는 유체력을 측정하기에 적합하여, 주로 선박의 조정성능의 파악에 사용되고 있다.Such a circulating water tank is generally suitable for measuring a fluid force that changes in steering, etc., rather than the overall fluid force applied to a ship, and is mainly used for grasping the control performance of a ship.
이에 따라 종래에는 회류수조용 시험설비를 별도로 설계 제작하는 대신, 도 2에 도시된 바와 같이 예인수조에 사용되는 시험설비를 거의 그대로 전용(轉用)하여 사용하는 것이 일반적이었다.As a result, in the related art, instead of separately designing and manufacturing the test facility for the return tank, it was common to use the test facility used for the towing tank almost as it is, as shown in FIG. 2.
도 2에서, 프레임(F)에 설치된 측정포스트(P) 하부에는 지지빔(B)이 연장되고, 그 하부에 로드셀(load cell)등으로 구성되는 검력부(L)가 요크(yoke;Y)로 지지되어 모형선(M)과 볼조인트(ball joint) 또는 유니버셜(universal)조인트등의 조인트(J)로 연결된다.In FIG. 2, a support beam B extends below the measurement post P installed in the frame F, and an undercutting part L formed of a load cell or the like is located below the yoke. It is supported by a model line (M) and a joint (J), such as a ball joint (ball joint) or universal (universal) joint.
그런데 최근 컨테이너선등, 선박의 대형화, 고속화에 따라 수조시험에 사용되는 모형선(M)도 대형화, 고속화되고 있다. 이에 따라 예인수조도 수백 m 이상으로 대형화되어 그 건조원가가 비약적으로 상승되고 있을 뿐만 아니라, 예인전차(D)가 주행할 레일(R)의 정밀도도 100m당 1, 2mm 정도의 고정밀도로 제작되어야 하는 바, 이러한 고정밀도는 온도변화만으로도 쉽게 틀어지므로 빈번한 재조정(calibration) 작업이 필요하여 수조의 가동율이 매우 낮은 문제가 있다.However, in recent years, container ships, such as container ships, have become larger and faster as model ships M used for water tank tests have become larger and faster. As a result, the towing tank has also been enlarged to more than several hundred meters, and the construction cost has increased dramatically. Furthermore, the precision of the rail (R) on which the towing tank (D) will run should be manufactured with high precision of about 1 and 2 mm per 100 meters. Bar, because such high precision is easily changed only by temperature change, frequent calibration work is required, and thus the operation rate of the tank is very low.
이에 따라 최근에는 회류수조에서 저항등의 유체력을 함께 측정하고자 하는 제안들이 이루어지고 있으나, 아직 실용화되고 있지는 못한 실정이다.Accordingly, in recent years, proposals have been made to measure a fluid force such as resistance in a circulating water tank, but it has not been put into practical use.
한편 선체를 쌍동선으로 구성하는 경우에는 횡안전성이 크게 증가하여 더욱 고속화가 가능한 바, 이러한 쌍동선은 두 선체에 작용하는 유체력이 상호작용(interation)을 일으킬 뿐만 아니라, 두 선체를 연결하는 브리지(bridge) 하면에도 유체력이 작용하게 되므로 그 추진 및 조정특성이 더욱 복잡하게 된다.On the other hand, when the hull is composed of a catamaran, the lateral safety is greatly increased, so that the speed can be increased. In addition, the catamaran vessel not only causes interaction between the two hulls, but also a bridge connecting the two hulls. When the force is applied to the lower surface, the propulsion and adjustment characteristics are more complicated.
종래에는 도 2와 같은 시험설비에는 쌍동선을 시험하고자 하는 경우, 도 3에 도시된 바와같이, 두 선체(H)간을 브리지(V)로 연결하고 이 브리지(V) 중간을 측정포스트(P)의 조인트(J)에 연결하였던 바, 고속주행하는 두 선체(H)의 상호작용과 브리지(V) 하면에 작용하는 유체의 충격력등에 의해 모형선(M)이 쉽게 경사되어 정확한 측정이 불가능한 실정이었다.Conventionally, when a catamaran is to be tested in a test facility as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 3, the two hulls H are connected by a bridge V, and the middle of the bridge V is a measurement post P. It was connected to the joint (J), and the model ship (M) was inclined easily due to the interaction between two hulls (H) running at high speed and the impact force of the fluid acting on the lower surface of the bridge (V). .
이와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 본 발명의 목적은 고속으로 주행하는 쌍동선의 유체력 측정에 적절한 저항동력계를 제공하는 것이다.In view of such conventional problems, an object of the present invention is to provide a resistive dynamometer suitable for measuring a fluid force of a catamaran that runs at high speed.
도 1(A) 및 (B)는 수조의 종류 및 작용을 나타내는 시스템도들,1 (A) and (B) are system diagrams showing the type and operation of a water tank,
도 2는 종래의 회류수조용 저항동력계의 구성을 보이는 측면도,Figure 2 is a side view showing the configuration of a conventional dynamometer resistance dynamometer,
도 3은 도 2를 쌍동선 측정에 적용하는 예를 보이는 정면도,3 is a front view illustrating an example of applying FIG. 2 to a catamaran measurement;
도 4는 본 발명 저항동력계의 구성을 보이는 사시도이다.Figure 4 is a perspective view showing the configuration of the resistance dynamometer of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
M : (쌍동선의) 모형선H : 선체M: Model ship (catamaran) H: Hull
V : 브리지(bridge)1 : 측정포스트V: Bridge 1: Measurement Post
2 : 리니어 가이드(linear guide)5 : 웨이트(weight)2: linear guide 5: weight
6 : 포텐쇼미터7 : (브리지의) 슬롯(slot)6 Potentiometer 7 (Bridge) slot
8 : 지지빔9 : 가동블록8: support beam 9: movable block
12 : 검력부(檢力部)16 : 로드셀(load cell)12: detection unit 16: load cell (load cell)
상술한 목적의 달성을 위해 본 발명에 의한 저항동력계는The resistance dynamometer according to the present invention for achieving the above object is
회류수조의 측정프레임에 지지되는 측정포스트와,A measuring post supported by the measuring frame of the circulating tank,
이 측정포스트의 하단에 지지되며 좌우로 연장되어 두 가동블록을 좌우로 안내하는 가이드빔(guide beam)과,A guide beam supported at the bottom of the measurement post and extending from side to side to guide the two movable blocks from side to side;
가이드빔이 양 가동블록에 각각 지지되어 하방으로 연장됨으로써 모형선의 양 선체의 각각 연결되는 두 검력부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The guide beams are respectively supported by both movable blocks and extends downward, so that the guide beams are provided with two force portions respectively connected to both hulls of the model ship.
이와 같은 구성에 의하면 쌍동선의 양 선체는 수평 또는 소정의 설정각으로 유지된 상태에서 계측이 이루어질 수 있으며, 두 선체간의 간격도 임의로 조정할 수 있게 되어 고속쌍동선에 인가되는 유체력의 정확한 측정이 가능하게 된다.According to such a configuration, both hulls of the catamaran can be measured in a state of being maintained horizontally or at a predetermined set angle, and the distance between the two hulls can be arbitrarily adjusted to enable accurate measurement of the fluid force applied to the high speed catamaran. do.
[실시예]EXAMPLE
이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예들의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.Such specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
회류수조는 운동할 물(W)을 수납하여 소정의 경로를 형성해주는 양 측벽(T)을 가지는 바, 이 측벽(T)상의 한 위치, 즉 측정포지션에는 측정프레임(F)이 설치되어 이에 본 발명 저항동력계가 설치된다.The circulating water tank has both side walls T for receiving a water W to be moved to form a predetermined path, and a measurement frame F is installed at one position on the side walls T, that is, the measurement position. Inventive resistance dynamometer is installed.
측정프레임(F)에 설치되는 측정포스트(1)는 바람직하기로 상하이동이 가능하도록 측정프레임(F)과 리니어 가이드(linear guide;2)를 통해 상하 이동가능하게 지지되고, 이 측정포스트(1)의 후단에는 와이어(wire;3) 및 풀리(puller;4)를 통해 웨이트(weight;5)가 설치되어 측정포스트(1)를 밸런싱(balancing)하게 된다.The measuring post 1 installed on the measuring frame F is preferably supported by the measuring frame F and the linear guide 2 so as to be movable up and down so as to be movable. A weight 5 is installed at a rear end of the wire 3 through a wire 3 and a puller 4 to balance the measurement post 1.
더욱 바람직하기로 와이어(3)의 경로상에는 포텐쇼미터(potentio meter;6)가 구비되어 와이어(3)의 이동을 통한 측정포스트(1)의 수직변위, 즉 모형선(M)의 수직변위를 측정하게 된다.More preferably, a potentio meter 6 is provided on the path of the wire 3 to measure the vertical displacement of the measuring post 1, ie the vertical displacement of the model line M, through the movement of the wire 3. do.
모형선(M)은 서로 소정간격 이격된 두 선체(H)와 그 사이를 연결하는 브리지(V)로 구성되는 바, 바람직하기로 브리지(V)는 선체(H)의 전후단에 2개 구비되고, 브리지(V)의 양단에는 각각 슬롯(slot; 7)이 형성되어 선체(H)간의 간격을 조정할 수 있게 한다.Model ship (M) is composed of two hulls (H) spaced apart from each other and a bridge (V) connecting therebetween. Preferably, two bridges (V) are provided at the front and rear ends of the hull (H) Slots 7 are formed at both ends of the bridge V, respectively, so that the interval between the hulls H can be adjusted.
측정포스트(1)의 하단에는 이에 직교하도록 수평으로 좌우연장되는 가이드빔(8)이 구비되는 바, 가이드빔(8)의 양측에는 각각 한 가동블록(9)이 볼스크류(10)에 의해 이동가능하게 지지된다. 이 볼스크류(10)는 중앙에 대해 서로 반대의 나사산을 가져 어느 일측 핸들(11)의 회전으로 두 가동블록(9)을 동시에 이동시키게 된다.The lower end of the measuring post 1 is provided with a guide beam 8 horizontally extended horizontally orthogonally to the lower end of the measuring post 1, and on each side of the guide beam 8, one movable block 9 is moved by a ball screw 10. Possibly supported. The ball screw 10 has the opposite threads with respect to the center to move the two movable blocks 9 at the same time by the rotation of one of the handles 11.
각 가동블록(9)에는 검력부(12)가 하방으로 연장지지되는데, 검력부(12)의 상단은 가동블록(9)과 나사결합되는 나사부(13) 및 핸들(14)를 구비하여 그 상대적 높이의 조절이 가능하며, 하단에는 볼조인트등의 조인트(15)가 구비되어 모형선(M)의 양 선체(H)에 각각 피봇(pivot) 결합되는 것이 바람직하다. 검력부(12)의 중간에는 로드셀(load cell;16)이 구비된다.Each of the movable blocks 9 is supported with a tracing portion 12 extending downward, and an upper end of the tracing portion 12 is provided with a threaded portion 13 and a handle 14 which are screwed to the movable block 9 and the relative portions thereof are provided. It is possible to adjust the height, the lower end is provided with a joint (15), such as a ball joint is preferably pivoted (pivot) to both hulls (H) of the model ship (M). In the middle of the detection unit 12, a load cell 16 is provided.
한편 양 선체(H)를 연결하는 전후의 브리지(V) 중간에는 필요에 따라 트림 가이드(G)가 설치되어 모형선(M)의 종변위(trim)를 제한하게 된다.On the other hand, in the middle of the bridge (V) before and after connecting both hulls (H), the trim guide (G) is installed as necessary to limit the longitudinal displacement (trim) of the model ship (M).
이와 같은 본 발명 저항검력계의 동작은 다음과 같다.Such operation of the resistance tester of the present invention is as follows.
먼저 양 선체(H)와 브리지(V)간의 고정을 해제한 상태에서 가이드빔(8)의 핸들(11)을 돌려 양 가동블록(9)을 이동시킨 뒤 브리지(V)와 선체(H)를 다시 고정함으로써 양 선체(H)간의 간격을 조절한다.First, both movable blocks 9 are moved by turning the handle 11 of the guide beam 8 while the fixing between the two hulls H and the bridge V is released. Then, the bridge V and the hull H are moved. By fixing again, the gap between both hulls (H) is adjusted.
다음 웨이트(5)의 가감으로 측정포스트(1)의 높이를 조절하여 물(W)에 대한 선체(H)의 기준 수직변위, 즉 흘수(吃水)를 조절한다. 그리고 양 검력부(12)의 핸들(14)을 조절하여 양 선체(H)를 수평상태로 설정하거나 필요에 따라 횡경사를 부여함으로써 설비의 설정을 완료한다.Next, by adjusting the height of the measurement post 1 with the addition or subtraction of the weight 5, the reference vertical displacement of the hull H relative to the water W, that is, the draft. Then, by adjusting the handles 14 of the two force parts 12 to set both hulls (H) in a horizontal state or to give the lateral inclination as necessary, the setting of the equipment is completed.
그러면 회류펌프를 가동하여 물(W)을 운동시키고 이에 따라 선체(H)에 인가되는 저항이 검력부(12)의 로드셀(16)에 휨으로 작용하여 전기적으로 측정된다.Then, by operating the flow pump to move the water (W) and accordingly the resistance applied to the hull (H) acts as a deflection on the load cell 16 of the tracing portion 12 is electrically measured.
이상과 같이 본 발명에 의하면 고속으로 주행하는 쌍동선의 추진저항을 회류수조상에서 측정할 수 있게 될 뿐만 아니라, 그것도 선체간의 간격이나 경사를 조절하여 임의 상태의 추진성능의 측정이 가능하게 된다.As described above, according to the present invention, not only the propulsion resistance of the catamaran boat traveling at high speed can be measured on the circulating water tank, but also the propulsion performance in any state can be measured by adjusting the spacing and the slope between the hulls.
뿐만 아니라 본 발명 동력계는 양 선체의 유체력을 별도로 측정하므로 타력(舵力)의 인가등에 따른 선체의 운동등도 함께 측정할 수 있어 그 자체로 조정성능의 측정까지 함께 수행할 수 있게 된다.In addition, the dynamometer of the present invention measures the fluid force of both hulls separately, so that the motion of the hull, etc., can be measured together with the application of the inertia force.
이와 같이 본 발명은 고속 쌍동선의 설계에 특히 우수한 효과를 발휘하게 된다.As described above, the present invention is particularly effective in designing a high-speed catamaran.
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