Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety (해양환경안전학회지)

The Korean Society of Marine Environment and safety (해양환경안전학회)
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Experimental Study on Hydrofoil Arrangement and Longitudinal Moment Characteristics for Navigation Safety of High Speed Craft

고속선 운항 안정성을 위한 수중익 배치 및 종모멘트 특성에 관한 실험적 연구

  • Park, Hwa-Pyeong (Ship & Ocean R&D Institute, DAEWOO SHIPBUILDING & MARINE ENGINEERING CO.,LTD.) ;
  • Kim, Sang-Hyun (Dept. of Naval Architecture & Ocean Engineering, School of Mechanical Engineering, INHA University) ;
  • Lim, Geun-Nam (Dept. of Naval Architecture & Ocean Engineering, Graduate School, INHA University)
  • 박화평 (대우조선해양 선형연구소) ;
  • 김상현 (인하대학교 공과대학 조선해양공학과) ;
  • 임근남 (인하대학교 대학원 조선해양공학과)
  • Received : 2014.06.19
  • Accepted : 2014.08.27
  • Published : 2014.08.31
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Abstract

In this study, we have discussed about the effect of hydrofoil arrangement and longitudinal moment characteristic on longitudinal motion stability of fully-submerged hydrofoil by the experiment of tandem hydrofoil model. First of all, tandem hydrofoil model that has canard wing arrangement has been made and characteristics of lift force and drag force by performing the lift force and drag force measuring experiment has also been estimated. Besides, tandem hydrofoil model's wing arrangement which has the initial stability and self stability of longitudinal motion has also been determined. In longitudinal stability experiment of tandem hydrofoil model, the motion characteristic of pitch and heave and the longitudinal stability of foil borne condition by variation of self stability of longitudinal moment and longitudinal distance are estimated. The result from the experiment and it's important conclusion can be described as below; Increase the self stability for longitudinal moment, the higher self stability for pitch motions in a constant pitch angles. By increasing the self stability for longitudinal moment, the range of fluctuation of pitch motion and heave motion for pitch angle also will change relatively small and longitudinal stability is excellent. Lastly, when the lift force of hydrofoil is remain constants, we can conclude that securing the enough self stability for longitudinal moment is essential for stable foil borne condition of tandem hydrofoil.

본 연구에서는 수중익 배치와 종모멘트 특성이 전몰형 수중익선의 종방향 운동 안정성에 미치는 영향에 대하여 Tandem 수중익 모형의 시험을 통하여 고찰한다. 먼저, Canard 날개배치를 가지는 Tandem 수중익 모형을 제작하고 수중익의 양력 및 항력 계측 실험을 수행하여 양력 및 항력 특성을 평가하였다. 또한 종방향 운동의 초기 안정성과 자기 안정성을 가지는 Tandem 수중익 모형의 날개 배치를 결정하였다. Tandem 수중익 모형의 종안정성 시험에서는 선수 및 선미 수중익의 종방향 간격 변화와 종모멘트의 자기안정성 변화에 따른 Pitch 및 Heave 운동 특성, 익주 상태의 종안정성을 평가하였다. 먼저, Canard 날개배치를 가지는 Tandem 수중익 모형을 제작하고 수중익의 양력 및 항력 계측 실험을 수행하여 양력 및 항력 특성을 평가하였다. 또한 종방향 운동의 초기 안정성과 자기 안정성을 가지는 Tandem 수중익 모형의 날개 배치를 결정하였다. Tandem 수중익 모형의 종안정성 시험에서는 선수 및 선미 수중익의 종방향 간격 변화와 종모멘트의 자기안정성 변화에 따른 Pitch 및 Heave 운동 특성, 익주 상태의 종안정성을 평가하였다. 실험 수행 결과 본 연구의 주요 결론의 다음과 같다. 종 모멘트 자기 안정성이 클수록 주어진 고정 pitch 각에서 pitch운동에 대한 자기안정성이 높다. 다음 종모멘트 자기 안정성이 클수록, pitch각도 변화에 따른 pitch운동 및 heave운동의 변동 폭이 상대적으로 작으며 종방향 안정성이 우수하다. 마지막으로 종모멘트 자기안정성이 클수록, 수중익 양력이 동일한 경우, Tandem 수중익의 안정적인 익주를 위해서는 충분한 종모멘트의 자기안정성을 확보하는 것이 필수적인 것을 시험을 통하여 확인하였다.

Keywords

References

  1. Choi, J. K. and H. T. Kim(2009), Evaluation of Longitudinal Static Stability of Human Powered Hydrofoil Boat, Journal of the Society of Naval Architects of Korea, Vol. 46, No. 4, pp. 391-397. https://doi.org/10.3744/SNAK.2009.46.4.391
  2. Itoko, T., S. Higashino, Y. Yamagami and T. Ikebuchi(1991), The Development of an Automatic Control System for a Submerged Hull and Foil Hybrid Super-High-Speed Liner, FAST, '91, Trondheim. 1st Intl Conf on Fast Sea Transportation, pp. 17-21.
  3. Kim, S. H. and H. Yamato(2004a), An Experimental Study of the Longitudinal Motion Control of a Fully Submerged Hydrofoil Model in Following Seas, Ocean Engineering, Vol. 31, No. 5-6, pp. 523-537. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2003.10.003
  4. Kim, S. H. and H. Yamato(2004b), On the Design of a Longitudinal Motion Control System of a Fully-Submerged Hydrofoil Craft Based on the Optimal Preview Servo System, Ocean Engineering, Vol. 31, No. 13, pp. 1637-1653. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2004.02.004
  5. Min, K. S., S. H. Kang and K. B. Lee(2004), Design of 4-Person Human Powered Vessel, Proceeding of the Annual Autumn Meeting, SNAK, pp. 702-708.
  6. Miyata, H., E. Yokoyama, D. Dakahashi and J. Nagai(2006), Science of Yacht. Translated by Hong, S.W. 1st Ed. Jisung Press : Seoul. pp. 98-103.
  7. Seo, D. W., J. K. Oh and S. H. Lee(2010), A Study for Improvement of Loft Performance of A Horn-type Rudder with the Coanda Effect, Journal of the Society of Naval Architects of Korea, Vol. 47, No. 4, pp. 543-552. https://doi.org/10.3744/SNAK.2010.47.4.543
  8. Tadanori, K., U. Makoto and N. Eiichi(2000), Performance of a Hydrofoil Travelling Near a Water Surface, The Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers, No. 233, pp. 17-22.
  9. Weist, W. R. and W. I. Mitchell(1976), The Automatic Control System for the Boeing Commerical "JETFOIL", IEEE, NAECON' 76 Record, pp. 366-375.