In recent years, there have been concerted efforts toward predicting ship maneuvering in shallow water since the majority of ship’s accidents near harbors commonly occur in shallow and restricted waters. Enhancement of ship maneuverability at the design stage is crucial in ensuring that a ship navigates safely. However, though challenging, establishing the mathematical model of ship maneuvering motion is recognized as crucial toward accurately predicting the assessment of maneuverability. This paper focused on a study on sensitivity analysis of the hydrodynamic coefficients on the maneuverability prediction of KVLCC2 in shallow waters. Hydrodynamic coefficients at different water depths were estimated from the experimental results conducted in the square tank at Changwon National University (CWNU). The simulation of standard maneuvering of KVLLC2 in shallow waters was compared with the results of the Free Running Model Test (FRMT) in shallow waters from other institutes. Additionally the sensitivity analysis of all hydrodynamic coefficients was conducted by deviating each hydrodynamic derivative from the experimental results. The standard maneuvering parameters including turning tests and zig-zag maneuvers were conducted at different water depths and their effects on the standard maneuvering parameters were assessed to understand the importance of different derivatives in ship maneuvering in shallow waters.

최근 국내외적으로 수중 유도무기체계 개발로 다양한 형태의 수중운동체 기술이 발전되고 있다. 특히 수중운동체 중 하나인 잠수함 은 한국의 특수한 상황에서 최적의 선형설계를 위한 신뢰도 높은 조종성 평가 기술이 요구되며, 이를 위한 정확한 동유체력 계수의 추정 또한 중요한 연구 분야라 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 잠수함 모형을 대상으로 구속모형시험인 VPMM (Vertical Planar Motion Mechanism) 시험을 실시하여 정밀도 높은 동유체력 계수를 추정하였다. 그리고 추정된 연직면 운동에 대한 선형 (Linear) 동유체력 계수 (Hydrodynamic derivatives)들을 이용하여 동안정성 (Dynamic Stability)을 판별하였다. 그 결과, 이론추정치와의 비교를 통해 동유체력 계수의 타당성이 검증 되었으며, 잠수함의 연직면 동안정성도 양호한 것으로 평가되었다. 즉, 무한수심으로 정의되는 심도 6.0의 깊은 수심으로 갈수록 주기에 따른 변화가 작아지며, 이론추정치에 근사함을 확인할 수 있었다. 한편 연직면 동안정성 판별에 있어서는, 0보다 큰 양(+)의 값을 가짐으로서 연직면 운동에 대한 동안정성을 만족하는 것으로 나타났다.

최근 들어 전 세계적으로 항공모함과 첨단 구축함 등 대규모의 최신 함정위주의 해상전력을 강화하는 상황에서 잠수함의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이에 따른 잠수함의 조종성능 향상을 위한 정밀한 동유체력 미계수 값이 요구된다. 본 논문에서는 VPMM(Vertical Planar Motion Mechanism) 실험을 위하여 연직 강제 동요시험(VPMM)장비를 이용하였고, 이를 통해 동유체력을 측정하였다. 심도, 주기, 속도 등을 변화시키며 다양한 환경에서 실험을 실시하였다. 잠수함 모형을 속도 U로 예인하면서 동시에 순수 상하동요(Pure heave), 순수 종동요(Pure pitch) 운동을 각각 주었고, 이때 부가되는 힘과 모멘트를 잠수함 모형의 선수·선미 부분에 장착된 로드셀을 이용하여 각각 획득하였다. 그 결 과, 푸리에 해석을 통한 잠수함 모형의 선형 유체력 미계수들을 추정할 수 있었다.

Manta형 무인잠수정(Manta-type Unmanned Undersea Test Vehicle, 이하 MUUTV라 함)은 Naval Undersea Warfare Center의 Manta Test Vehicle의 설계 및 운용 개념을 기초로 하여 제안되었다(손 등, 2006). 본 연구에서는 Feldman(1979)과 손 등(2006)의 6자유도 운동 수학모델을 이용하여 MUUTV의 조종운동 특성에 미치는 유체력미계수의 민감도 해석을 수행하였다. 민감도 해석 기법으로는 Sen(2000)이 제안한 방법을 채택하였다. 본 연구를 통하여 각각의 유체력미계수가 MUUTV의 조종운동 특성에 미치는 영향을 정량적으로 파악할 수 있었으며, 상대적으로 영향을 작게 미치는 유체력미계수가 포함된 항을 제거하여 조종운동 수치 시뮬레이션을 수행하여도 운동 추정이 가능함을 알 수 있었다.

In marine transportation of bulk cargoes such as crude oil. ore, coal etc., a lot of full form ship which have poor manoeuvrability were presented in many countries. Since ship manoeuvrability depends upon many parameters namely hydrodynamic derivatives, interference factors etc., as external forces, it is of great importance that we investigate these values of parameters on analysis of manoeuvrability. In this paper, we investigated and analyzed interaction coefficients among hull-propeller-rudder for a full form ship by captive model test in circulating water channel, and then compared with experimental results by PMM test. A tanker model ship which has 0.83 as block coefficient and MMG mathematical models were used in this experiment. Almost same tendencies were found in qualitative analysis, even though more serial experiments were demanded in quantitative analysis.