콴다효과를 적용한 고정식 핀 안정기의 성능개선에 관한 연구
A Study to Improve the Performance of a Fixd Type Fin Stabilizer with Coanda Effect
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초록
거친 바다를 운항하는 선박의 경우 횡 동요로 인해 선박 내의 장비운영 문제 및 탑승객들에게 큰 불편함을 초래한다. 따라서 횡 동요 감쇠를 위한 목적으로 빌지 킬, 핀 안정기, 자이로스코프, ART(Anti-Rolling Tank), 타, 플랩 등 다양한 횡 동요 감쇠장치들이 사용되고 있다. 콴다효과는 콴다제트가 곡면의 표면을 따라 흐르며 주위 유동의 순환을 증가시켜 양력을 효과적으로 발생시키는 방법으로 핀의 양력성능을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 모형시험 및 수치계산을 통해 콴다효과를 적용한 고정식 핀 안정기의 사용가능성을 검토하였다. 그 결과 받음각이 0˚에서, 제트모멘텀을 Cj = 0.25 만큼 공급할 때, 기준 핀의 최대 작동각(26°)에서 발생되는 양력과 동일하게 발생되는 것으로 나타났다. 즉 받음각을 변화시키는 기존의 핀 안정기와 달리 받음각을 고정하고, 콴다효과를 통한 제트유동제어만으로 선박의 횡 동요를 능동적으로 제어 할 수 있을 것으로 보인다.
Abstract
A ship operating in rough sea may suffer from an undesirable motion which may severely degrade the performance of equipment onboard and give a person an uncomfortable feeling. Hence, roll stabilization received a considerable attention and various devices including bilge keels, stabilizing fins, gyroscopic, anti-rolling tanks, rudders and flaps have been conceived and utilized for the purpose. The Coanda effect is evident when a jet stream is applied tangential to a curved surface of a hydrofoil since then the jet increases the circulation around the foil and consequently the lift. Model tests and numerical simulation have been conducted to examine the practicality of a fixed type fin stabilizer augmented by the Coanda jet. The results show that the lift coefficient of the modified Coanda fin at the zero angle of attack identically coincides with that of the original fin at α = 26° when Coanda jet is supplied at the rate of Cj = 0.25. It is also shown that fixed type fin stabilizers for active control of the motions of ships and the other mobile units without rotation can be put to practical use if the Coanda effect is applied.
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