구상선수가 저항에 미치는 영향

소개글

구상선수가 저항에 미치는 영향에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적 2

2. 실험 주제 2

3. 실험 방법 및 장비 소개 6

4. 관련 이론 8
1) ITTC 57 8
2) 구상선수와 저항에 관련된 이론 9

5. 실험 분석 12
1) ITTC57 방법을 이용한 벌브가 없는 선형의 유효마력 추정 12
2) ITTC57 방법을 이용한 벌브가 있는 선형의 유효마력 추정 14
3) 결과값 비교
♣ 벌브 유무에 따른 전저항과 유효 마력 비교 16
♣ FN 에 따른 RTM, CTM, CR, EHP 그래프 작성 16

6. 결과 검토및 고찰 19

7. 참고 문헌 21

본문내용

. 결과 검토및 고찰 19
7. 참고 문헌 21
1. 실험 목적
Havelock은 선수근처 수면 아래쪽에 구를 달아주게 되면 선체에 의하여 나타나는 선수파를 줄여줄 수 있는 가능성이 있음을 보여주었고, Wigley는 1935년으로부터 1936년에 걸쳐 Havelock의 방법에 따라 선측파형과 조파저항에 관련된 계산을 하였으며 구상선수에 관련된 구체적 이론을 발표하게 되었다. 즉, 구상선수를 부착한 선박은 낮은 속도에서는 마찰저항과 형상저항의 증가로 인하여 전 저항을 증가시키게되고, 속도가 증가하면 선체와 구의 파계가 상호간섭을 일으켜서 조파저항을 줄여줄 수 있게 되고 조파저항의 감소가 마찰저항과 형상저항의 증가를 능가하여 궁극적으로는 전 저항의 감소를 가져온다는 것이다.
우리가 이번에 하는 term project 에서는 바로 이러한 구상선수의 영향에 대해서 알아 볼 것이다. 즉, 구상선수가 없는 선형과 구상선수가 있는 선형을 비교해 봄으로써 구상선수가 선체의 저항과 유효마력에 미치는 영향을 알아보자.
2. 실험 주제
벌브를 가지는 선수가 저항에 미치는 영향에 대한 실험적 및 이론적 고찰
Bulb는 D.W.Taylor가 개발하고 1907년에 전함 USS Delaware호에 처음으로 붙여저 뛰어난 효과를 입증한 이후 오늘날은 보편적인 선수 모습으로 인식되고 있다. Bulb가 없는 선형(Original S60)을 조파저항을 목적함수로 하여 최적화하면 Bulb가 있는 선형(Optimum S60)으로 최적화 된다. Fig1과 Fig2는 두 선형의 정면도와 횡단면적곡선의 비교이며 Fig3은 모형 사진이다.
1) 표1은 두 선형의 주요제원과 모형 시험에서 계측된 저항(RTM)값이다. ITTC57방법을 이용하여 실선(=60)의 유표 마력을 구하시오. 설계속도에서 두선형의 유효마력을 비교하고 그 차이점에 대해서 자세히 논하시오.
2)FN에 따른 RTM, CTM, CR, EHP 그래프를 작성하시오.
3)벌브를 가지는 선수가 저항에 미치는 영향을 위에서 작성한 그래프를 이용하여 논하시오.
벌브가 없는 선형 Original S60
벌브가 있는 선형 OptimumS60
실
선
수선간 길이 LWL(m)
180
182.88
폭(m)
24
24
흘수(m)
9.6
9.6
방형계수
0.597
0.609
설계 프루드수(LWL기준)
0.316
0.316
침수표면적(m2)
5454
5591
배수량(m3)
24840
25272
모
형
선
λ
60
60
수선간 길이 (m)
3
3.048
폭(m)
0.4
0.4
흘수(m)
0.16
0.16
수조온도(℃)
15
14
밀도(kg/m3)
999
999.1
동점성계수(10-6m2/s*106)
1.139
1.17
실험결과 데이터
벌브가 없는 선형 Original S60
벌브가 있는 선형 OptimumS60
Model Speed VM(m/s)
RTM(N)
Model Speed VM(m/s)
RTM(N)
1.03
3.426
1.04
4.09
1.07
3.783
1.09
4.33
1.18
4.518
1.2
4.99
1.29
5.461
1.31
5.89
1.39
6.466
1.42
6.97
1.52
8.919
1.52
7.961
1.63
11.233
1.64
9.74
1.71
12.476
1.73
10.82
1.84
14.822
1.86
13.33
1.90
16.75
1.91
14.85
3. 실험 방법 및 장비 소개
이번 실험에는 60:1의 동일한 축척비를 가진 2대의 모형선 Original S60과 Optimum S60이 사용되었다. Original S60의 경우 Bulb가 없는 선형을 가진 모형선이고, Optimum S60은 Original S60의 선형을 조파저항을 목적함수로 하여 최적화하여 계산해내 Bulb가 있는 최적화된 선형을 가진 모형선이다. Fig1과 Fig2는 두 선형의 정면도와 횡단면적곡선의 비교이며 Fig3은 모형 사진이다.
Original S60에 대해서는 1.03, 1.07, 1.18, 1.29, 1.39, 1.52, 1.63, 1.71, 1.84, 1.90 m/s의 일정속도에 관하여 전 저항을 측정하고, Optimum S60에 대해서는 1.04, 1.09, 1.20, 1.31, 1.42, 1.52, 1.64, 1.73, 1.86, 1.91 m/3의 일정속도에 관한 전 저항을 측정하였다.
<저항측정방법>
저항값에 대한 전압을 측정하기 위해서 스트레인 게이지를 선박에 부착시키고 예인 전차의 컴퓨터에서 세팅을 준비한다.
이후에 예인 전차가 이동을 시작하면서 선박이 이동하게 되면서 선박이 항주하기 시작하고 스트레인 게이지로 저항이 측정되며 이 값은 전차의 컴퓨터 내부에서 일정 간격의 전압이 들어오게 된다.
이로 인해서 전압값을 변환하여 저항값을 측정할 수 있고 그에 대한 상사선인 실선에 대한 저항을 예측할수 있다.
4. 관련 이론
(1) ITTC 57방법
ITTC는 선박의 마찰저항을 추정하기 위하여 다음과 같은 마찰저항 식을 1957년에 제안하였다.
CF =
ITTC 1957 방법은 이 공식을 사용하고 기본적인 계산과정은 Froude방법에 기초를 두었다.
(a) 일정한 축적비 λ로 만들어진 모형선을 사용하여 실선의 속도에 대응하는 Froude 수와 모형선의 Froude 수가 같은 속도 범위에서 전 저항 RTM 을 측정한다.
(b) 모형선의 전 저항 계수는 다음으로 구한다.
(c) 모형선의 잉여 저항 계수를 다음 식으로 구한다.
*여기서 CFM은 위식에서 구할수 있다.
(d) 모형선의 Froude 수와 같은 실선의 Froude 수에서는 모형선과 실선의 잉여저항계수가 같다. 즉 CRM=CRS
(e) 실선의 전 저항 계수는 다음에 의해 구한다.
CTS = CFS + CRM + CA
*CA는 실선의 표면 거칠기등을 반영하는 모형선-실선 상관수정계수(model-ship correlation allowance)이다.
(f) 최종적인 실선의 저항은 다음으로 주어진다.
(2) 구상선수와 저항의 관계에 관한 이론들
Havelock(1928)은 일정한 유속을 가지는 흐름 속에 잠겨있는 구주위에서 나타나는 자유수면파를 계산하였다. 이 파형의 가장 중요한 특성은 구의 바로

키워드

구상선수,   조선,   저항