유체항력 계산을 통한 자율무인잠수정의 운동성능 예측과 실험
Motion Performance Prediction and Experiments of an Autonomous Underwater Vehicle through Fluid Drag Force Calculations
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초록
본 연구는 자율무인잠수정의 운동성능을 예측하기 위한 동역학모델에 관한 연구이다. 이 모델은 선체의 동역학 상태변수들과 잠수정의 운동을 결정하는 힘들의 항으로 구성되어 있다. 힘에 영향을 주는 항은 유체정역학적 힘, 부가질량에 의한 힘, 유체동역학적 감쇠력, 그리고 양력과 항력으로 구성된다. 이 힘의 항들을 이론식과 유체동역학해석법에 의해 구하였다. 수중운동 시뮬레이션에는 PD제어기를 사용하였다. 또한 유체항력은 수조시험을 통해서 검증하였고, 무인잠수정의 운동성능은 인근 실해역에서의 경유점 추종시험을 통해서 부분적으로 검증하였다.
Abstract
In this study, a dynamics model was developed to predict the motion performance of an Autonomous Underwater Vehicle (AUV). The dynamics model includes basic dynamic state variables of the hull and force terms to determine the motion of the AUV. The affecting terms for the forces are hydrostatic force, added mass, hydrodynamic damping, lift and drag forces. The force terms can be calculated using analytical and Computational Fluid Dynamics methods. For the underwater motion simulation, a simple PD controller was used. Also, the AUV was tested in a water tank and near sea for the partial verification of the fluid drag force coefficients and way-point tracking motions.
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