In this study, a 30ft class high speed catamaran cruise boat is designed and resistance performances are investigated by model test at a circulating water tank. Design speed of the boat is 17knots(8.7m/s) and maximum speed is 20knots(10.3m/s) using 330ps twin engine. Each single bodies are designed unsymmetric planing hull considering high speed-length-ratio(Froude number) and wave interaction at inner part of the hull. Small size fins like chine are attached near free surface at each outside of the hull to separate wave along the hull side. The results show that the small chine plays a big role in separating the wave flowing along the hull. However, in the case of relatively heavy boat such as the developed hull, such a small power due to chine can not cause additional lift and cause resistance increase.

본 연구에서는 쌍동형 카페리에 다수 존재하는 유공판의 좌굴강도 설계 수행 결과 및 개선사항을 논의하고 있다. 카페리와 같이 길이가 50미터 이상이고, 길이/폭의 비가 12보다 큰 중/소형 고속선박은 상대적으로 두께가 얇고 연강을 사용함으로서 좌굴강도가 취약해질 가능성이 농후하다. 특히, 작업자의 접근 및 통로로 활용되는 유공판에서 좌굴강도가 취약해질 가능성이 있다. 안전한 구조설계를 위해서는 유공주위의 면내 하중 재 분포에 의한 좌굴강도 및 최종강도에 대한 명확한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 유공판의 좌굴 및 최종강도 특성에 영향을 미치는 매개변수의 영향을 종합적으로 고려하기 위하여 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 활용한 비선형시리즈 해석을 수행하였으며, 주요 변수(종횡비, 유공비, 유공형상)들에 대한 영향을 검토하였다. 이 결과를 바탕으로 하여, 유공판의 좌굴강도를 결정짓는 가장 큰 인자는 유공비였으며, 종횡비와 유공의 형상은 그 영향이 미비하였다.

쌍동선의 경우 선미의 형상적인 특이성으로 인하여, 두 개의 선체를 연결하는 부위는 선박의 항해 시 발생되는 피칭운동에 의한 손상이 자주 발생하고 있으며, 이로 인하여 주변부에 대한 구조보강 설계가 필요하다. 이러한 국부 보강에 대한 구조설계 지침이 명확하지 않기 때문에, 엔지니어는 판 두께, 보강재 변경 및 프레임 간격을 줄이는 방법으로 대응을 하고 있다. 그러나 이러한 부위는 선 박의 길이방향으로 약 85 % 이상 위치하고 있기 때문에, 최소 구조부재를 국부 보강하여 중량 증가를 최소화하고, 이에 따른 건조비 증 가 및 건현확보의 문제를 해결해야 한다. 따라서 본 연구에서는 KR(한국선급)의 고속경구조선 규칙을 바탕으로, 쌍동형 카페리 구조설 계 절차를 분석하고 추가가 필요한 항목을 발굴하여 쌍동형 구조설계 프로그램을 개발하였다. 좌굴강도 평가 절차서 및 프로그램에 대 한 신뢰성을 확보하기 위하여, 타 선급의 기준과 비교 검토를 수행하여 6 %내 차이가 발생함을 확인하였다.

본 논문에서는 쌍동형 카페리에 대한 기본구조설계 및 구조해석을 위한 기법을 제시한다. 카페리와 같이 길이가 50미터 이상이 고, 길이/폭의 비가 12보다 큰 중/소형 고속선박의 강도해석에 대한 규정이나 방법론은 아직까지 명확하게 제시되지 않고 있다. 따라서 본 논문에서는 한국선급 규정을 이용하여 부재 스캔틀링을 수행하였고, 설계안에 대한 구조강도 검증을 위해서 카페리 전용선박 기준을 추 가적으로 적용하여 검토하였다. 특히, 카페리 전용선박 기준을 이용하여, 선체거더 최종강도를 추가적으로 수행하였으며, 기존 기준에 의 한 설계의 모호성을 극복하도록 제안하였다. 본 연구를 통해 도출된 연구 결과는 앞으로 고속 쌍동형 카페리의 구조설계 및 구조해석에 관련된 기본적인 자료로 유용하게 활용될 것으로 예상되며, 현재 설계된 쌍동형 카페리의 부재 치수는 한국선급 기준에 충분히 만족하면 서 구조적으로 안전하다.

본 연구에서는 쌍동형 카페리에 대한 기본 구조 설계 및 구조 해석을 위한 기법을 제시한다. 카페리와 같이 길이 50미터 이상 길이와 폭/ 비가 12보다 큰 중/소형 고속 선박의 강도 해석에 대한 규정이나 방법론은 아직까지 명확하게 제시되지 않고 있다. 따라서 본 논문에서 부재의 스캔 틀링은 한국선급기준을 적용하였고, 설계안에 대한 구조강도 검증을 위해서 카페리 전용선박 기준에 의해 추가적으로 검증하였다. 특히, 카페리 전 용선박 기준을 적용하여, Hull girder ultimate strength를 추가적으로 수행하여, 현재 기준에 의한 설계의 모호성을 극복하도록 제안하였다. 본 연구를 통해 도출된 연구 결과는 앞으로 고속 쌍동형 카페리의 구조설계 및 구조해석에 관련된 기본적인 자료로 유용하게 활용될 것으로 예상된다.

In this study, electric propulsion leisure boat with 9 meters length is designed and the performances are investigated by CFD analysis and model test. Maximum speed of the developed boat is 15knots(7.7 m/s) using 80Kw electric motor. Catamanan type hull form with slender body is adopted considering high Froude number and large deck area. Two kinds of hull forms are designed and the performances are compared in resistance point of view. Wave patterns are observed to make clear the relationship between resistance performance and wave characteristics. The results show that not only wave interaction due to shoulder waves but also stern waves have a strong influence on resistance performance and CFD analysis including free surface can give useful informations at initial ship design stage for high Froude number catamaran boat.

본 연구에서는 연안의 해저면에 누적된 퇴적오염물을 효율적으로 수거할 수 있는 저속 쌍동형 정화선에 대한 선수선형의 개념설계에 대해 수행하였다. 선형설계는 선체건조가 용이하도록 단순화하였으며, 쌍동선 선형의 선수 Water line, 선수각 등의 변화에 따른 저항성능의 영향을 검토하였다. Ansys CFX를 이용한 수치시뮬레이션과 회류수조에서의 모형시험결과와의 비교/분석 등을 통하여 선수부 선형변화에 따른 저항성능과 자유표면 유동특성 사이의 관계를 고찰하였으며, 그 결과 선수재 위치와 어깨부 체적의 선수부 이동에 따른 파형개선으로 조파저항이 감소하는 등 저항성능의 향상을 확인하였다.

Hull forms for catamaran type small fishing boat powered by electric motor are newly developed by experimental approaches. Model tests for two hull forms having different length are made at circulating water channel. Resistance performance and wave patterns are compared to carry out an analysis of the effect of extension of main body. The results show that the extension of main body can give better resistance performance above a certain velocity.

쌍동형 메가요트의 파랑 중 운동특성은 선체길이와 간격의 변화뿐만 아니라 선저형상에 따라 다양하게 나타난다. 이러한 요트에 대한 운동특성에 대한 국내연구는 아직까지 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 기존선박에 대해 자료를 분석하고 선내배치 및 선행연구사례를 배경으 로 선형을 선정하였다. 상용프로그램을 이용하여 쌍동형 메가요트의 종운동 특성을 해석하였다. 조우각 변화에 따라 설계선의 주된 운동응답을 알 수 있다.

The small catamaran leisure boat which is 4.1m length, 1.9m breadth and 0.7 ton displacement was designed. To decide optimum breadth, four sets of distances between hulls were considered. CFD analysis using FLUENT was performed to examine flow patterns, pressure distribution and wave height between two hulls. Model test at CWC in INHA Technical College was also carried out to get the resistance for final hull form at design speed 5 knots. The feature of flow pattern among four different distances between hulls were compared and discussed. The optimum breadth of design vessel was decided depending on the CFD results and comments of expertise that has experience on board the small demihull. The design procedure to choose optimum breadth, especially small change of the hull distance, using CFD was described in this paper

Dynamic Positioning (DP) is used to automatically maintain the position and heading of a floating structure subjected to environmental disturbances. A DP control system is composed of a motion controller to compute the desired force and moment and a thrust allocator to distribute the computed force and moment to multiple thrusters considering mechanical and operational constraints. Among various thruster configurations, azimuth thrusters or propeller/rudder pairs tend to make the allocation problem difficult to solve, because these types of propulsion systems include nonlinear constraints. In this paper, a dynamic positioning strategy for a twin-thruster ship that is propelled by two azimuthing thrusters is addressed, and a thrust allocation method which does not require a numerical optimization solver is proposed. The applicability of the proposed method is demonstrated with an experiment using an autonomous boat.

본 연구에서는 18미터급 쌍동형 선형의 선수벌브 유무에 따른 운동응답특성을 선형 스트립이론에 기초한 상용코드(Seakeeper)를 이용하여 추정하였다. 계산조건으로는 ITTC 파스펙트럼에 기초한 뷰포트 풍력계급 3 (T=2.98s, H1/3 =0.6m), 4 (T=3.85s, H1/3 =1m) 및 5 (T=5.44, H1/3 =2m)의 파스펙트럼을 산출하였고, 조우각은 선수파, 선수사파 및 횡파를 적용하여 종동요의 선체운동응답스펙트럼을 해석하였다. 선수벌브가 적용된 쌍동선 선형은 선수파와 선수사파에서 최대 20%의 종동요 응답이 감소하는 효과를 나타냈다.