경항모 내항성능 평가 연구

Abstract

경항모는 일반 함정에 비해 함재기의 운용이 주기능이기 때문에 내항성능의 지표가 타 함정에 비해 광범위하며 그 기준도 엄격하다. 따라서 기본적인 해석결과의 정확도와 함께 다양한 내항성능지표의 산출이 가능한 해석 툴이 필요하다. 이를 위해 주파수 영역 해석 프 로그램인 3차원 고차경계요소법(HOBEM) 기반의 AdFLOW-Navy를 개발하였다. AdFLOW-Navy는 3차원 고차경제요소법기반의 zero-speed 그린함수를 적용하므로 2차원 스트립이론과 유사한 조우주파수 개념의 전진속도 효과를 고려하지만 2차원 방법에 비해 선 수, 선미부의 함정 형상을 정교하게 반영할 수 있고, 전후동요를 정확하게 해석할 수 있는 장점을 가지고 있다. 함정의 6자유도 운동 중 에서 횡동요(Roll motion)가 임무별 성능지표에 가능 큰 영향을 미치며, 다른 운동보다 파랑 감쇠력이 적기 때문에 설계관점에서 빌지킬, 안정핀(Fin) 등과 같은 부가물의 감쇠력 평가가 중요하다. 이를 위해 2차원 스트립방법에서 작용해온 경험식을 3차원 형상으로부터 2차 원 단면을 자동으로 추출하여 근사적하여 적용하였다. 또한 경항모는 이·착함에 필요한 갑판 면적 확보를 위해 타함정에 비해 선수부에 큰 플레어 형상을 가지고 있기 때문에 높은 해상상태에서 수선면 변화로 인해 발생하는 비선형운동효과의 검토가 필요하다 이를 위해서 는 시간영역에서의 운동해석이 필요하므로 Cummins 방법을 도입하여 AdFLOW-Navy 해석결과를 시간영역으로 변환하여 해석하는 KIMAPS-Navy를 개발하였다. 대상선형으로 자체설계 선형인 KRISO-CVX1 선형에 대해서 해석을 수행하였다. 최종적으로 안전임무수행 범주 해석을 위해서는 MII(Motion Induced Interruptions), MSI(Motion Sickness Index)와 같은 파생지표의 산출이 필요하므로 본 해석의 결과부터 임무별 안전임무 및 운항효율 해석을 수행 가능하도록 AdFLOW-SOE와 AdFLOW-OPR에 연동이 되어 있다. 주파수영역 및 시간영역 해석결과는 전진속도를 수치적으로 엄밀히 고려할 수 있는 랭킨페널법과 비교하였으며 모형시험 결과와도 비교하였다. 이로부터 항모의 작전임무 수행 해상상태 파주기 범위에서 내항성능 해석 결과들은 양호한 일치를 보였다