수상함 설계단계의 추정 저항과 실선 저항 비교 연구
Comparative Study of Estimated Resistance at Design Stage and Full Scale Ship Resistance of Surface Ship
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초록
해군 함정의 속력는 주어진 작전 임무 수행에 필요한 핵심 성능이다. 함정 무기체계의 경우 시제함은 선도함으로 운용되기 때문에 설계 단계에서 요구되는 속도를 실현하기 위해 필요한 추정 마력에 대해 엄격한 품질관리가 필요하다. 민간 분야에서는 선박에 필요한 마력 추정의 정확도를 높이기 위해 모형시험과 선박 운항 데이터를 반영한 통계 분석 방법에 대한 연구가 진행 중이지만, 해군 함정의 경우 해상 시운전을 통해 실선 마력 측정 자료가 있음에도 불구하고, 이를 활용하기 위한 연구는 미흡하다. 본 연구에서는 수상함 설계단계에서 품질관리를 위한 자료확보를 위해 4척의 수상함을 선정하여, 모형시험을 통해 추정된 저항과 수상함의 실선 마력 계측자료에서 도출된 저항을 비교분석하는 연구를 수행하였다. 분석 결과, 프루드수 0.15 이상에서 추정된 저항은 실선의 저항과 일치하는 경향이 있으나, 그 이하 구간에서는 예측 정확도가 낮은 경향을 보였다. 대한민국 해군이 운용하는 주력 전투함들의 저속구간 운용비율이 전체 운용시간의 약 80%인 점을 고려하면, 설계단계에서 이를 반영한 추진기관 선정 시 운용 및 유지비 절감 효과가 있다. 효율적인 함 운용을 위해서는 함정 설계 단계에서 저속의 저항을 정확하게 추정해야 할 필요가 있다. 본 연구결과를 바탕으로 수상함들의 저항과 실선 측정데이터를 추가로 수집 및 비교분석하여 기본설계단계에서 품질관리에 활용할 수 있는 결과를 도출하기 위한 후속연구를 진행 중이다.
Abstract
A naval ship's speed is a key required performance for a given operational mission. Since the prototype is put into operation as the leading ship, strict quality control is required for the estimated horsepower required in the design stage to realize the required speed. In the private sector, research is underway on statistical analysis methods that reflect model tests and ship operational data to increase the accuracy of estimating horsepower required, In the case of naval ship, however, there are data on horsepower measurement through sea trial, but research to utilize them is insufficient. In this study, four surface ships were selected to secure data for quality control in the ship design phase, and a study was conducted to compare and analyze the resistance estimated through the model test and the resistance derived from the measurement data of the full scale surface ship. As a result of the analysis, the estimated resistance in the section above Froude number 0.15 tends to coincide with the resistance of the full scale ship, but the prediction accuracy tends to be low in the section below Froude number 0.15. The low-speed operation ratio of the Republic of Korea Navy's main battleship is about 80% of the total operating time, and when selecting a propulsion system considering this, it can be expected to reduce operation and maintenance costs. Therefore, the resistance at low speed must be accurately estimated at the design phase. Based on the results of this study, a follow-up study is in progress to derive results that can be used for quality control in the basic design stage by converting the resistance measurement values of surface ships into a database.
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