선체와 추진기 후류에서의 타 주위의 유동특성에 대한 기초 연구

초록

선박의 대형화가 진행되면서 초대형 유조선과 같은 저속비대선형의 경우 기존의 타 장치로 충분한 양력을 얻지 못하는 경우가 있다. 그로 인해 IMO에서는 저속비대선의 조종안정성에 관한 규제를 강화하였고, 각 조선소에서도 저속비대선에 필요한 조종성능 확보를 위해 고 양력 타 설계의 필요성이 점차 증대되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 고 양력 타를 설계하기 위해 선체와 프로펠러가 타에 미치는 영향을 알아보고자 타 단독, 프로펠러-타의 경우에 대한 수치시뮬레이션을 수행하였으며 타 단독, 선체와 타의 경우에 대한 모형 시험을 수행하였다. 모형 시험은 고 양력 효과를 얻을 수 있는 Coanda 효과를 적용하였다. 모형 시험의 대상선형은 저속비대선형인 47K PC선형을 선정하였고, 선박이 항해중일 때 조종성을 확보하기 위해 필요한 타각 5도와 항만 입출항 시에 조종성을 확보하기 위한 타각 0~30도를 선정하였다. 선박의 고속화 추세에 따라 일반적으로 사용되고 있는 혼타에도 과도한 부하가 발생되며 이로 인해 발생되는 캐비테이션은 침식 및 진동 등의 문제를 발생시킨다. 이를 해결하기 위해 고속선형인 8000TEU 컨테이너 선형을 선정하여 타 단면 형상 변화에 따른 수치시뮬레이션을 수행하였다. 그리고 그 결과들을 바탕으로 타 단면의 형상설계에 있어서 참고자료를 제시하였다. 실선에 대한 고 양력 타 장치인 Coanda 효과의 성능을 추정하기 위해 실선 크기에서 타각 0도, 5도, 10도에 대한 타 단독 상태의 수치시뮬레이션을 수행하였으며, 대상 선형은 운동 조종 성능에 대한 실험 결과들이 공개되어있는 KVLCC2를 선정하였다.