소요마력 추정방법

1) Admiralty 계수에 의한 산정 : P = Δ2/3  * V3  /Cadm , Δ 배수량, Vk 속도

   유사한 선형, scale과 속력을 갖는 선박의 경우 Admiralty이 같다고 가정하여
     배수량과 속력이 주어 졌을 때  추진에 필요한 소요 마력을 구하는 방법

 

 

2) 자항시험 결과의 전달 동력(DHP)에 축(shaft)효율 가정하여 제동 동력(BHP) 산정함

 

 

 

 

 

 

 

3) 저항시험, 혹은 유사선의 저항자료를 활용 유효동력(Pe)를 구하고 추진효율을 추정하여

전달동력, 제동동력을 산정함.

-       저항 시험에 의한 유효 동력(Effective Power)  추정 
1) Froude의 2차원 방법

- 축척비 λ(= Ls/Lm, Ls 실선 길이, Lm 모형선 길이)인 모형선을 제작하고, 대응속도

Vm = Vs /√λ로 예인하여 모형선의 전저항 Rtm을 계측하고 전저항계수 Ctm을 산정.

.Ctm = Rtm / (1/2pSV²)

‐ ITTC‐1957년 모형선 실선 상관공식을 이용하여 모형선의 마찰저항계수 Cfm을 산정함.

Cfm = 0.075 / (log Rn‐2)²,

Rn : 모형의 Reynolds의 계수 = (Lm * Vm) /νm, ν물 점성계수)

‐ 모형선의 잉여저항계수를 산정함 : Crm(잉여저항) = Ctm – Cfm(마찰저항)

‐ Fn이 동일하면 실선과 모형선의 잉여저항계수가 동일하다고 가정함. : Crs = Crm

‐ 실선의 마찰저항계수 Cfs를 산정함 : Cfs = 0.075 / (log Rn‐2)², 실선 Reynolds 계수

‐ 실선의 전저항 계수 Cts를 산정함 : Cts = Cfs + Crs + Ca, Ca 거칠기 계수 0.0004

‐ 실선의 전저항 Rts와 유효마력 Pe를 구함

Rts = Cts * (1/2pSV²),     Pe = Rts * Vs = EHP(유효마력)

 

   2) Huges의 3차원 방법

    - 축척비 λ(= Ls/Lm, Ls 실선 길이, Lm 모형선 길이)인 모형선을 제작하고 대응속도

Vm = Vs /√λ로 예인하여 모형선의 전저항 Rtm을 계측하고 전저항계수 Ctm을 산정.

.Ctm = Rtm / (1/2pSV²)

- ITTC‐1957년 모형선 실선 상관공식을 이용하여 모형선의 마찰저항계수 Cfm을 산정함.

.Cfm = 0.075 / (log Rn‐2), Rn : 모형의 Reynolds의 계수 = (Lm * Vm) /νm, ν물 점성계수)

 

 

 

‐ Prohaska의 방법으로 형상계수 k를 구함

.Ct = Cv(점성저항) + Cw,(조파저항)

.Cv = Cf(평판마찰저항) + Cform(형상저항) = (1+k) * Cf

.조파저항계수 Cw = cFn⁴의 실험식을 적용

.Ct = (1+k) * Cf + cFn⁴

.Ct/Cf = (1+k) * Cf + cFn⁴/Cf

 

‐ 모형선의 조파저항계수를 산정함 : Cwm = Ctm – (1+k) *Cfm

‐ Fn이 동일하면 실선과 모형선의 조파저항계수가 동일하다고 가정함. : Cws = Cwrm

‐ 실선의 마찰저항계수 Cfs를 산정함 : Cfs = 0.075 / (log Rn‐2)², 실선 Reynolds 계수

‐ 거칠기 고려한 Ca, 공기저항계수 Caa를 산정함.

.Ca = (105 * (Kaa/L)⅓ ‐ 0.64) * 10 , Caa = 0.001 * Ar/S,

(Kaa는 평균 거칠기의 평균 높이로 ITTC는 150micron을 대표값으로 제시,

Ar 실선의 수면위 정면 투영면적, S 선체침수 표면적)

‐ 실선의 전저항 계수 Cts를 산정함 : Cts = (1+K) * Cfs + Cws + Caa(공기저항계수) +Ca

‐ 실선의 전저항 Rts와 유효마력 Pe를 구함

.Rts = Cts * (1/2pSV²), Pe = Rts * Vs = EHP(유효마력)

 

4) CFD에 의한 소요 마력 추정

- 유체 및 선박의 물리적 움직임을 수학함수로 표시하는 전산유체역학의 발달로

선박의 선형개발 시 모형시험에 의존하던 부분들이 줄어들고 많은 부분이

전산유체역학을 이용한 연구로 대체되고 있음

- 상용 전산유체역학 소프트웨어로는 한국의 해양연구원에서 개발한WAVIS[1,2],

스웨덴 FLOWTECH에서 개발한 SHIPFLOW, 범용 소프트웨어인 FLUENT[3‐8],

STAR‐CCM+, CFX 등이 사용되고 있음.

- CFD 모델이 모형시험 및 실선과의 비교연구를 통해 정밀하게 교정되어야 함