KR20230015036A - 가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치 - Google Patents

가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시험수조 시설에서 선박이나 해양 구조물의 파랑 중 성능을 확인하는 실험을 할 수 있도록 해양상태를 시험수조에서 적합한 규모로 모사하는 복합식 파랑 발생 장치에 관한 것으로서, 조파판의 위쪽과 아래쪽에 힌지를 배치하고 위쪽 힌지와 아래쪽 힌지 각각의 위치를 구동장치로 제어하여 조파판이 왕복운동을 일으키며 물을 교란하여 파도를 발생시키는 장치에서, 조파판의 운동은 위쪽과 아래쪽 힌지가 아닌 가상의 힌지를 중심으로 각 운동을 일으키며 왕복운동 하도록 조파판 운동을 제어하는 복합식 파랑 발생 장치에서, 동력을 공급하는 모터와; 상기 모터의 출력축과 결합하여 조화 왕복운동을 일으키는 구동장치와; 구동장치의 왕복운동이 조파판을 구속하지 않도록 하는 연결봉으로 구성하여 조파판 위쪽 힌지와 아래쪽 힌지를 독립적으로 제어하여 가상의 힌지를 중심으로 조파판이 주기적 각 동요를 일으키며 유체를 교란하여 파랑을 발생하는 것이 특징인 시험 수조용 복합식 파랑 발생 장치에 관한 것이다.

Description

가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치{Hybrid wave generator actuated by wave board on virtual hinge point}
본 발명은 물이 채워진 시험수조 시설에서 모형실험에 적합한 파도를 발생시키기 위한 복합식 파랑 발생 장치에 관한 것이다.
자연현상으로 발생하는 파도는 일반적으로 불규칙하므로 파랑 중에서 사용하는 선박이나 해양 구조물의 성능을 모형시험으로 확인하려면 실험시설에서 모형시험에 적합한 규모의 불규칙한 파랑을 모사할 수 있어야 성능평가를 할 수 있다. 불규칙 파랑은 다양한 규칙 파가 합성되어 형성된 것이므로 성분 규칙 파를 발생하여 선형중첩하면 불규칙 파도를 얻을 수 있다. 불규칙 파랑 중 성능평가 실험에서는 규칙 파랑 중 성능 평가실험이 기본이 된다. 그러므로 엄밀한 규칙 파랑의 발생은 파랑 중 성능평가의 출발점이므로 파랑 발생 장치 설계에서 규칙 파 발생을 우선하여 고려한다.
무한한 유체 영역을 규칙적으로 교란하면 수면에 규칙적인 변형이 일어나 파형이 형성된다. 규칙 파를 발생하려면 규칙적인 교란을 주어야 하지만 시험수조는 깊이에 제한이 있고 둘레가 벽으로 막혀 있어서 파형이 바닥과 벽면의 영향을 받는다. 깊이의 영향은 피할 수 없으나 벽면의 영향은 평활하고 평행한 면으로 시공하면 이상 유체일 때는 시험수조의 공간은 벽면 반사 효과로 무한 유체영역과 동등한 특성을 나타내므로 무한 유체영역에서의 영향을 실험할 수 있다.
자연환경과 다른 실험시설에서 공간적인 제약을 받으며 선박모형을 실험하므로 시설과 모형에 적합한 축척으로 파도를 발생시켜야 한다. 제한된 유체 영역 내에서 효과적으로 파랑을 발생하려면 파랑 중 유체입자 운동특성과 같은 교란을 주는 것이 필요하다. 따라서 파랑 중에서 수면 아래에 있는 유체입자 운동의 속도분포는 최대 속도가 수면 근처에 나타나고 깊이 증가에 따라 지수함수적으로 감쇄하는 속도 분포로 유체를 교란할 수 있어야 한다. 그런데 현재 사용하고 있는 조파판과 같이 힌지를 한 위치에 고정하고 구동하면 적절한 속도 분포로 교란하기 어렵다. 따라서 유체를 자연현상에 가깝게 교란할 수 있도록 조파판 위쪽과 아래쪽에 힌지를 배치하고 이들 각각을 독립적으로 교란하여 조파판이 가상의 힌지점을 중심으로 동요하도록 하여 유체를 교란할 수 있는 복합식 파랑 발생 장치를 제안하고자 한다.
본 발명에서는 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로서, 복합식 파랑 발생 장치의 조파판 위쪽과 아래쪽에 배치된 힌지를 독립적으로 제어하였을 때 위쪽 힌지의 운동과 아래쪽 힌지의 운동이 연성운동을 일으켜 형성되는 가상의 힌지점을 중심으로 조파판이 운동하며 유체를 교란하도록 개선하여 조파판이 자연현상에 좀 더 가깝게 유체를 교란할 수 있는 모형시험용 복합식 파랑 발생 장치에 관한 것이다.
본 발명은 유체를 하나의 조파판으로 교란하여 파랑을 발생시키는 종래의 방법에서 조파판은 병진 조화 왕복운동 하거나 하나의 고정 힌지 점을 중심으로 각 변화가 조화 왕복운동을 일으키지만 힌지 점을 조파판의 위쪽과 아래 쪽으로 분리하여 배치하고, 힌지 점을 독립적으로 제어하였을 때 조파판이 가상의 힌지점을 중심으로 동요를 일으키므로 유체를 자연현상에 좀 더 가깝게 교란할 수 있는 이중 동요 복합식 파랑 발생 장치를 창안하여 효과적으로 파도를 발생시키려는 것이 본 발명의 목적이다.
조파판(30)에 위쪽 힌지(25)와 아래쪽 힌지(35)가 설치된 복합식 파랑 발생 장치(100)는 위쪽 모터(10)의 동력을 위쪽 축이음부(15)로 위쪽 구동장치(20)와 연결하여 위쪽 구동장치(20)가 운동할 때 위쪽 힌지(25)가 수평 방향으로 조파판(30)을 직선 조화 운동하도록 하고 조파판(30) 뒷면에 붙여진 아래쪽 힌지(35)는 연결봉(40)과 연결되어 있고 연결봉(40)의 반대쪽 끝은 연결 힌지(45)가 달려있어서 아래쪽 구동장치(50)의 운동을 전달받아 직선 조화 왕복운동을 일으키도록 하며, 아래쪽 구동장치(50)는 아래쪽 축이음부(55)로 아래쪽 모터(60)의 동력을 전달받아 구동할 수 있어서 조파판(30)의 위쪽 힌지(25)와 아래쪽 힌지(35)가 각각 독립적으로 조화 왕복운동할 때 형성되는 가상의 힌지점을 중심으로 조파판(30)이 플랩 운동이나 그네 운동을 동시에 일으키도록 하여 조파판(30)이 다양한 교란운동을 일으킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
위쪽 구동장치(20)는 위쪽 축이음부(15)로 위쪽 모터(10)와 연결되어 있어서 위쪽 모터(10)의 동력을 전달 받아 직선 왕복 조화운동을 생성하는 특징이 있다.
위쪽 구동장치(20)의 운동을 위쪽 힌지(25)에 전달하여 조파판(30)이 수평 방향으로 조화 왕복운동을 일으키도록 하여 아래쪽 구동장치(50)가 정지되어 있을 때는 조파판(30)이 아래쪽 힌지(35)를 중심으로 각운동을 일으키므로 플랩 운동을 일으키고, 조파판(30)의 위쪽 구동장치(20)가 정지하고 있을 때 조파판(30)에 아래쪽 힌지(35)와 연결봉(40)이 연결되어 있으므로 연결 힌지(45)에 전달되는 아래쪽 구동장치(50)의 직선 조화 왕복운동이 아래쪽 힌지(35)를 왕복시키므로 조파판(30)이 그네 운동을 일으키는 특징이 있다.
조파판(30)의 위쪽 힌지(25)와 아래쪽 힌지(35)를 독립적으로 동시에 구동하면 플랩 운동과 그네 운동이 연성된 운동을 일으키므로 두 힌지의 운동의 주기와 진폭 그리고 위상차를 조절하므로 조파판(30)이 가상의 힌지점을 중심으로 그네 운동이나 플랩운동 또는 피스톤 운동을 일으킬 수 있을 뿐만 아니라 그네 운동이나 플랩 운동이 증강된 피스톤 운동을 일으킬 수 있는 특징이 있다.
본 발명은 시험수조에서 사용하는 복합식 파랑 발생 장치의 조파판을 위쪽과 아래쪽에 설치된 두 개의 힌지를 독립적으로 제어하여 이들의 연성운동으로 생성되는 가상의 힌지점을 중심으로 조파판이 동요를 일으킴으로 조파판이 그네 운동이나 플랩 운동을 일으킬 수 있으며, 두 운동을 결합하면 피스톤 운동을 일으키는 것은 물론이고 피스톤 운동을 플랩 운동이나 그네 운동으로 증강하여 파랑 발생을 할 수 있다.
본 발명을 활용하는 하나의 예를 설명하면, 동력을 공급하는 위쪽 모터(10)의 동력을 위쪽 구동장치(20)에 전달하여 필요한 스트로크의 직선 조화 왕복운동을 발생한다. 위쪽 구동장치(20) 끝부분의 운동을 전달받아 위쪽 힌지(25)는 수평 방향으로 직선 조화 왕복운동을 한다. 이때 조파판(30)의 아래쪽 힌지(35)가 정지되어 있으면 조파판(30)은 아래쪽 힌지(35)를 중심으로 각 운동하는 플랩 운동으로 파랑을 발생시킨다.
위쪽 힌지(25)가 정지하고 있을 때, 조파판(30)의 아래쪽 힌지(35)는 연결봉(40)과 연결되고 연결봉(40)의 끝부분은 연결 힌지(45)로 아래쪽 구동장치(50)와 연결된다. 연결봉(40)의 양단에는 각각 아래쪽 힌지(35)와 연결 힌지(45)가 달려있어서 아래쪽 구동장치(50)의 직선 조화 왕복운동이 연결봉(40)에 전달되면 조파판(30)은 위쪽 힌지(25)를 중심으로 각운동을 일으키는 그네 운동으로 파랑을 발생시킨다.
위쪽 구동장치(20)와 아래쪽 구동장치(50)을 동시에 독립적으로 구동하면 조파판(30)은 플랩 운동과 그네 운동이 중첩된 운동을 일으킨다. 그네 운동과 플랩 운동의 진폭과 주기가 같을 때는 두 운동을 합성하여 피스톤 운동으로 파랑을 발생시킬 수 있으며 위쪽 힌지(25)의 진폭이 아래쪽 힌지(35)의 진폭보다 클 때는 피스톤 운동에 플랩 운동이 증강된 운동으로 파랑을 발생하고 반대로 위쪽 힌지(25)의 진폭이 아래쪽 힌지(35)의 진폭보다 작을 때는 피스톤 운동에 그네 운동이 증강된 운동으로 파랑을 발생한다.
위쪽 힌지(25)를 위쪽 구동장치(20)로 구동하여 기본 파형이 생성되도록 하고, 아래쪽 힌지(35)를 아래쪽 구동장치(50)로 연계하여 구동하여 기본 파형을 바로잡는 종속적 보조 파랑 발생 장치로 사용하면 실제 파형을 좀 더 정확하게 모사할 수 있다. 당연히 수조에서 아래쪽 힌지(35)를 구동하여 기본 파형을 생성하고 위쪽 힌지(25)가 파형을 바로잡는 역할을 하도록 할 수도 있다.
위쪽 힌지(25)와 아래쪽 힌지(35)를 각각을 독립적으로 제어하며 불규칙 파를 발생시키면 기존의 파랑 발생 장치가 생성하는 불규칙 파보다 스펙트럼 특성이 우수한 불규칙 파를 발생시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 플랩 식 파랑 발생 장치의 개념도이다.
도 2는 종래기술에 따른 피스톤 식 파랑 발생 장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 조파판에 힌지가 위쪽과 아래쪽에 배치된 이중동요 파랑 발생 장치의 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따르는 가상 힌지 생성을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 본 발명에서 생성되는 가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 파랑 발생 장치의 파랑 발생 성능을 확인하기 위하여 이론 계산으로 구한 무차원 파고(파고/스트로크)와 무차원 파수(kh)의 관계의 개략적 예시도이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래기술에 따른 플랩 식 파랑 발생 장치의 개념도이다. 도 2는 종래기술에 따른 피스톤 식 파랑 발생 장치의 개념도이다. 도 3은 본 발명에 따른 조파판에 힌지가 위쪽과 아래쪽에 배치된 이중동요 파랑 발생 장치의 예시도이다. 도 4는 본 발명에 따르는 가상 힌지 생성을 설명하기 위한 설명도이다. 도 5는 본 발명에서 생성되는 가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 파랑 발생 장치의 파랑 발생 성능을 확인하기 위하여 이론 계산으로 구한 무차원 파고(파고/스트로크)와 무차원 파수(kh)의 관계의 개략적 예시도이다.
종래의 기술에서는 도 1에 보인 것처럼 조파판(30)의 하단이 아래쪽 힌지(35)와 연결되고 상단이 왕복 각 운동을 일으키는 플랩 식 파랑 발생 장치, 또는 도 2에 보인 바와 같이 조파판(30)이 수평 방향으로 병진 왕복운동 하는 피스톤 식 파랑 발생 장치를 사용하고 있다. 이들 두 가지 방식은 모두 구동장치(20)로부터 얻어지는 직선 조화 왕복운동으로 힌지 부분을 운동시켜 조파판(30)이 유체를 교란하고 있다. 조파판(30)이 일으킨 교란은 유체 영역으로 전파되며 특정 점에서는 시간에 따라 수면이 상하 방향으로 변화하여 파형을 형성한다. 발생한 파형은 전파하며 수면의 상하 방향 운동을 일으키므로 유체입자는 궤도운동을 한다. 수심이 충분히 깊을 때 유체입자는 원형 궤도운동을 일으키고 수면으로부터 깊어질수록 원형 궤도의 직경은 수심에 따라서 지수함수로 줄어든다. 얕은 물일 때 입자의 운동은 타원형 궤도를 이루며 수심이 얕을수록 타원 궤도의 장축과 단축의 차이가 늘어나 바닥에서는 직선운동을 일으키게 된다. 따라서 효과적으로 파도를 발생시키려면 파도의 유체입자의 속도특성에 근접한 교란을 주는 것이 바람직하다.
수심이 일정한 실험시설에서는 발생하는 파도의 파장이 수심의 2배보다 작을 때는 파도는 깊은 물에서 발생하는 파도의 특성을 가지며 파장이 물 깊이의 2배보다 커지면 얕은 물의 특성이 나타나게 된다. 따라서 실험시설의 수심과 발생시키려는 파도의 파장에 따라서 적합한 조파판의 운동 형태가 결정된다. 실제로 사용하는 파랑 발생 장치의 조파판은 직선적인 속도분포로 유체를 교란하므로 일반적으로 피스톤 식 파랑 발생 장치는 수심이 얕을 때 유리하고 수심이 깊을 때는 조파판이 왕복 조화운동으로 각 변화를 일으키는 플랩 식 조파판이 유리하다.
그러나, 깊은 물에서 사용하는 단일 플랩 식 파랑 발생 장치는 수면으로부터 깊어질수록 지수함수적인 속도 분포로 유체를 교란하기에는 불충분하여 발생하는 파랑이 조파판 근처에서 충분한 정밀도를 가지지 못한다.
본 발명에서는 조파판(30) 전방의 위쪽 모터(10)로 위쪽 구동장치(20)를 구동하여 조파판(30)의 위쪽 힌지(25)를 수평 방향으로 조화 왕복운동 하도록 제어하고, 조파판(30) 후방의 아래쪽 구동장치(50)로 아래쪽 힌지(35)가 원활하게 연속운동하도록 연결봉(40)을 수평 방향으로 제어하여 조파판(30)이 조화 왕복운동으로 유체를 파랑의 입자 운동에 좀 더 가깝게 교란하며 파랑을 발생하는 장치를 창안하고자 하였다.
이하, 본 발명에 따른 "가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치(100)"는 조파판(30)에서 파도를 발생하여 왼쪽으로 전파하도록 하는 장치로서 도 3으로 나타내고, 복합식 파랑 발생 장치(100)에서 동력이 전달되며 운동이 변환되는 파랑이 발생하는 과정을 설명한다. 본 발명의 가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치(100)는, 위쪽 모터(10)를 위쪽 축이음부(15)로 위쪽 구동장치(20)와 연결하여 구동하면, 위쪽 힌지(25)가 수평 방향으로 직선 조화 왕복운동을 조파판(30)에 전달한다. 그 다음 조파판 아래쪽 힌지(35)는 연결봉(40)과 연결되어 있고 연결봉(40)의 반대쪽 끝은 연결 힌지(45)가 달려있어서 아래쪽 구동장치(50)의 운동을 전달받아 직선 조화 왕복운동을 일으키며, 아래쪽 구동장치(50)는 아래쪽 축이음부(55)로 아래쪽 모터(60)의 동력을 전달받아 구동하므로 조파판의 위쪽 힌지(25)와 아래쪽 힌지(35)가 각각 독립적으로 조화 왕복운동을 할 수 있어서 운전조건을 설정하여 조파판(30)이 가상의 힌 지점을 중심으로 각운동을 일으킬 수 있다. 이에 조파판(30)을 플랩 운동이나 그네 운동을 동시에 일으킬 수 있을 뿐만 아니라 운동을 합성하여 피스톤 운동 또는 그네 운동이나 플랩 운동으로 증강된 피스톤 운동을 일으킬 수 있는 특징이 있는 "가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치(100)"에 관한 것이다.
위쪽 모터(10)는 동력을 공급받아 적정한 회전속도로 조화운동을 일으킬 수 있도록 제어가 가능한 것으로서 수시로 운전조건을 바꾸어 제어할 수 있는 특성을 가진 것이어야 한다. 이러한 위쪽 모터(10)의 출력축은 위쪽 축이음부(15)로 위쪽 구동장치(20)와 연결되어 있어서 위쪽 구동장치(20)에서 직선 조화 왕복운동으로 변환된다. 위쪽 구동장치(20)의 형식에는 특별한 제한이 없어 볼 스크루 이용방식, 유압실린더 방식, 벨트 구동 방식 모두 채택할 수 있으며 설치의 조건과 요구 정밀도에 적합한 것을 사용할 수 있다. 위쪽 구동장치(20)에서 얻어진 직선 조화 왕복운동이 위쪽 힌지(25)에 전달되었을 때, 조파판(30)은 아래쪽 힌지(35)을 중심으로 각운동 하는 플랩 운동을 일으킨다.
위쪽 모터(10)가 정지하면 위쪽 힌지(25)도 일정 위치에 고정되고 아래쪽 힌지(35)는 연결봉(40)과 연결되어 있고 연결봉(40)의 반대쪽 끝은 연결 힌지(45)가 달려있다. 이에 의해 아래쪽 구동장치(50)의 운동을 전달받아 직선 조화 왕복운동을 일으키므로 조파판(30)은 위쪽 힌지(25)를 중심으로 각운동이 일으키며 그네 운동을 한다. 이때 아래쪽 구동장치(50)는 아래쪽 축이음부(55)로 아래쪽 모터(60)와 연결되어 있어서 연결 힌지(45)에 수평 방향 직선 조화 왕복운동을 전달하므로, 조파판(30)은 위쪽 힌지(25)를 중심으로 각 운동을 일으키는 그네 운동을 하게 된다. 이때 연결봉(40)은 연결 힌지(45)를 중심으로 각 변위를 일으키며 그네 운동으로 인한 수직 변위를 허용하게 된다. 결과적으로 조파판(30)은 위쪽 힌지(25)가 정지되어 있을 때 아래쪽 힌지(35)로부터 직선 조화 왕복운동을 전달받아 그네 운동을 일으킨다.
위쪽 구동장치(20)와 아래쪽 구동장치(50)가 모두 독립적으로 직선 조화 왕복운동을 일으키면 조파판(30)은 플랩 운동과 그네 운동이 연성된 운동을 일으키므로 조파판(30)이 다양한 교란 운동을 일으킬 수 있다. 위쪽 구동장치(20)와 아래쪽 구동장치(50)의 주기와 진폭이 같을 때 조파판은 피스톤 운동을 한다.
피스톤 운동 상태에서 위쪽 구동장치(20)의 진폭을 증가시키면 조파판(30)은 아래쪽 힌지(35) 보다 아래쪽에 형성되는 가상의 힌지 점을 운동 중심으로 각운동을 일으키게 된다. 이 상태는 아래쪽 힌지(35)의 진폭과 같은 진폭으로 동요하는 피스톤 운동에 위쪽 힌지(25)의 진폭과 아래쪽 힌지(35)의 진폭 차이만큼의 진폭을 가지는 플랩 운동으로 증강된 피스톤 운동과 같아진다.
피스톤 운동 상태에서 아래쪽 구동장치(50)의 진폭을 증가시키면 조파판(30)은 위쪽 힌지(25)보다 위쪽에 형성되는 가상의 힌지 점을 운동 중심으로 각운동을 일으키게 된다. 이 상태는 위쪽 힌지(25)의 진폭과 같은 진폭으로 동요하는 피스톤 운동에 아래쪽 힌지(35)의 진폭과 위쪽 힌지(25)의 진폭 차이만큼의 진폭을 가지는 그네 운동으로 증강된 피스톤 운동과 같아진다.
피스톤 운동을 일으키는 상태는 가상의 힌지 점이 무한 상방에 있거나 무한 하방에 있을 때이며 위쪽 힌지(25)와 아래쪽 힌지(35)를 제어하며 진폭을 조절함으로써 가상의 힌지 점을 원하는 위치에 생성하며 조파판을 동요시킬 수 있는 것이 “가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치(100)”의 특징이다.
조파판(30)이 직립상태에서 위쪽 힌지(25)는 수면보다 a만큼 위쪽에 있는 A점에 있으며 진폭
Figure pat00001
만큼 수평 이동하여 A’으로 옮겨 갔을 때, 아래쪽 힌지(35)는 수면보다 b만큼 위쪽에 있던 B점은 진폭
Figure pat00002
만큼 수평 이동하여 B‘점으로 옮겨가면 도 4(a)에 보인 것처럼
Figure pat00003
의 관계가 있으므로 수면 아래쪽으로
Figure pat00004
인 위치에 가상의 힌지 C점이 생성되어 조파판은 힌지 점을 중심으로 각 운동하는 나비 운동을 한다.
도 4(b)와 같이 수면상에 가상의 힌지 점C가 생성되도록 진폭
Figure pat00005
와 진폭
Figure pat00006
를 선정하면 조파판(30)은 수면상의 가상의 힌지 점을 중심으로 순수한 그네 운동을 한다.
도4(c)와 같이 수조 바닥에 가상의 힌지 점C가 생성되도록 진폭
Figure pat00007
와 진폭
Figure pat00008
를 선정하면 조파판(30)은 가상의 힌지 점을 중심으로 순수한 플랩 운동을 한다.
도4(d)와 같이 진폭
Figure pat00009
와 진폭
Figure pat00010
를 같이 선정한 경우로서 가상의 힌지 점C가 무한히 떨어져 있을 때이고 조파판(30)은 피스톤 운동을 하며 피스톤 운동은 그네 운동과 플랩 운동을 합성하여 얻어지는 것을 그림으로도 확인된다.
도 4(e)는 진폭
Figure pat00011
와 진폭
Figure pat00012
를 가상의 힌지 점C가 수조 바닥보다 아래쪽에 생성되도록 선정한 때이고 조파판(30)은 진폭이
Figure pat00013
인 피스톤 운동에 진폭이
Figure pat00014
인 플랩 운동이 중첩된 운동을 일으키는 것을 확인할 수 있다.
도 4(f)는 진폭
Figure pat00015
와 진폭
Figure pat00016
를 가상의 힌지 점C가 수면보다 위쪽에 생성되도록 역 위상으로 운전한 때로서 조파판(30)은 진폭이
Figure pat00017
인 피스톤 운동에 진폭이
Figure pat00018
인 그네 운동이 중첩된 운동을 하는 것을 확인할 수 있다.
새로이 고안된 “가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치(100)”를 구동하며 얻어지는 각각의 운동 조건에 대하여 발생하는 파고와 스트로크의 비 H/S를 발생하는 파랑의 파수(波數, wave number)
Figure pat00019
에 따라서 섭동이론(攝動理論)을 사용하여 1차 근사해를 구하면 H/S와 파수
Figure pat00020
사이에는 도 5와 같은 관계가 있다. 이 관계를 사용하면 복합식 파랑 발생 장치를 운전하는데 필요한 정보를 확인할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: 복합식 파랑 발생 장치
10: 위쪽 모터
15: 위쪽 축이음부
20: 위쪽 구동장치
25: 위쪽 힌지
30: 조파판
35: 아래쪽 힌지
40: 연결봉
45: 연결 힌지
50: 아래쪽 구동장치
55: 아래쪽 축이음부
60: 아래쪽 모터

Claims (4)

  1. 동력을 발생시키는 위쪽 모터 및 아래쪽 모터;
    상기 위쪽 모터와 위쪽 축이음부에 의해 연결된 위쪽 구동장치;
    상기 아래쪽 모터와 아래쪽 축이음부에 의해 연결된 아래쪽 구동장치;
    상기 위쪽 구동장치가 위쪽 힌지를 통해 연결되어 수평방향으로 조화 왕복운동을 일으키고, 상기 아래쪽 구동장치가 연결힌지, 연결봉 및 아래쪽 힌지를 통해 연결되어 수평방향으로 조화운동을 일으키는 조파판;을 포함하되,
    상기 조파판에 연결된 상기 위쪽 힌지와 상기 아래쪽 힌지를 독립적으로 구동하여 가상의 힌지점이 원하는 위치에 형성되도록 진폭을 선정하고 운전할 수 있는 것이 특징인 가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    가상의 힌지점이 형성되는 위치를 조절하여 그네 운동이나 플랩 운동을 일으킬 수 있고, 그네 운동이나 플랩 운동을 합성 운전하여 피스톤 운동을 일으킬 수 있으며, 피스톤 운동, 그네 운동 또는 플랩 운동을 추가로 합성하여 강화된 피스톤 운동을 일으킬 수 있는 것이 특징인 가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 위쪽 힌지와 상기 아래쪽 힌지 중 하나를 사용하여 파랑을 발생하고, 다른 하나를 종속적으로 구동하여 파형을 다듬도록 운전할 수 있는 것이 특징인 가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 위쪽 힌지와 상기 아래쪽 힌지를 동시에 사용하여 불규칙 파를 발생하여 스펙트럼 특성이 향상될 수 있는 것이 특징인 가상 힌지 점에서 조파판이 각 동요하는 복합식 파랑 발생 장치.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5670437A (en) * 1979-11-13 1981-06-12 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Wave-generating device
JPS58219431A (ja) * 1982-06-16 1983-12-20 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ダブルフラツプ式造波装置
JPS58221144A (ja) * 1982-06-17 1983-12-22 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 造波装置
JPS62179631A (ja) * 1986-02-03 1987-08-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 造波装置
CN103528794A (zh) * 2013-10-29 2014-01-22 中山大学 垂向多板造波机
CN105758617A (zh) * 2016-03-03 2016-07-13 中山大学 一种非线性多向不规则波和内波造波系统及其控制方法
KR20190082555A (ko) * 2018-01-02 2019-07-10 주식회사 케이에이치시스텍 조파판에 플랩이 붙여진 선박모형 시험용 파랑발생장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5670437A (en) * 1979-11-13 1981-06-12 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Wave-generating device
JPS58219431A (ja) * 1982-06-16 1983-12-20 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ダブルフラツプ式造波装置
JPS58221144A (ja) * 1982-06-17 1983-12-22 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 造波装置
JPS62179631A (ja) * 1986-02-03 1987-08-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 造波装置
CN103528794A (zh) * 2013-10-29 2014-01-22 中山大学 垂向多板造波机
CN105758617A (zh) * 2016-03-03 2016-07-13 中山大学 一种非线性多向不规则波和内波造波系统及其控制方法
KR20190082555A (ko) * 2018-01-02 2019-07-10 주식회사 케이에이치시스텍 조파판에 플랩이 붙여진 선박모형 시험용 파랑발생장치

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