고속 활주선 선형과 동적 불안정성 관계에 대한 몇 가지 사례

Abstract

해양수산부 연구과제 “다목적 지능형 무인선 국산화 개발(2011.07.~2019.06.)” 에서 3톤급 소형 고속 활주선의 다양한 선형 설계 및 유체성능시험, 그리고 이를 반영한 설계 개선이 이루어졌다. 특히 5차, 6차수정, 8차 선형은 각각 아라곤1호, 2호, 3호 실선으로 건조되었다. 아라곤1호(5차선형)는 선저경사각이 22도이고 선폭이 비교적 좁으며 무게중심이 높아서 35노트 이상 고속에서 부상할 때 횡복원암이 0에 가까워지고 roll-yaw 연성 불안정성 현상이 발생하였다. 6차선형에서 선폭 증가, 선저경사각 감소,무게중심 하강 등이 반영되었으나 워터젯 배치 과정에서 유입구 주변 선저 평탄면이 과도하게 넓어서 30노트 이상에서 직진 불안정함을 자유항주모형시험으로 확인하였다. 유입구 평탄면을 최소화 한 아라곤2호(6차수정선형)이 건조되었다. 선저경사각이 16~24도로 작은 상태에서 유입구 평탄면만 최소화되면서 항주 트림이 커지고, 이로 인하여 40노트 부근에서 porpoising 현상이 포착되었다. 선저경사각을 19~25도로 증가시키고 대신 선폭을 늘려서(선저면 종횡비 증가) 저항 증가를 최소화 한 8차선형이 설계되었고, 최종 시제선인 아라곤3호 건조하여 40노트 이상 고속에서도 안정적인 항주가 가능함을 확인하였다.