엑셀로 계산할 수 있는 주상체 고속 활주선의 SAVITSKY 성능 예측

소개글

본 자료는 Savitsky의 고속정 성능 추정 방법에 대하여 계산 절차와 관련 수식들에 대하여 설명하고 엑셀로 수식화하여 설계 초기 단계에서 간편하고 쉽게 성능을 예측할 수 있도록 하였다.

목차

1 활주정의 저항
1.1 양력과 항력
1.1.1 양력
1.1.2 항력
1.2. 경사면에 놓인 물체의 마찰력
1.3 선박의 저항
1.3.1 항력
1.3.2 저항계수
1.4 활주선의 저항
1.4.1 점성저항
1.4.2 공기저항
1.5 활주정의 유체력
1.5.1 압력저항
1.5.2 마찰저항
1.6 Savitsky의 활주선의 양력계수 및 압력 중심 위치
1.6.1 양력계수
1.6.2 압력 중심 위치

2. 활주선 성능 추정 절차
2.1 선체 저항 및 평형 모멘트
2.2 스프레이저항
2.3 공기저항

3. Savitsky 근사 해설
3.1 활주선의 선체 기하
3.2 활주선의 양력계수
3.3 평균선저속도
3.4 활주선의 압력 중심
3.5 활주선의 선체 저항

4. 엑셀 프로그램 사용 설명

본문내용

개요
활주선의 속도-저항 관계를 예측하는 가장 보편적이고 널리 확산된 방법은 1964년 Savitsky에 의해 제안되었다. 오늘날 Savitsky 방법의 많은 버전이 이용 가능하다. [Savitsky 1964], [Savitsky & Brown 1976], [Savitsky & Koebel 1993], [Savitsky & Delorme 2007], 뿐만 아니라 관련이 있는 Hadler의 방법 [Hadler 1966] 등 여러 다른 방법들이 있다. 역사적인 관점에서, 단동 선체의 활주성능을 예측하기 위한 방법을 발하려는 첫 번째 시도가 Murray [Murray 1950]에 의해 개발되었다. Murray의 방법은 Sottorf의 작업 [Sottorf 1932]과 Korvin-Kroukovsky의 작업 [Korvin-Kroukovsky et al 1949] 에 기반을 두었다. 몇 년 후 Savitsky [Savitsky 1964]는 Murray의 예측 방법의 개선 된 버전을 제안했다.

<중 략>

4. 엑셀 프로그램 사용 설명
고속 활주형선의 설계는 선택(choice),절충(compromise),그리고 균형(balance) 3가지의 중요한 요소들을 수반한다. 폭을 넓게 할 것인지 좁게 할 것인지, 선저 경사 각도를 크게 할 것인지 작게 할 것인지 (폭이 정해졌다면 차인의 높이에 따라 선저 경사각도가 달라 진다), 중량 분포를 어떻게 할 것인지 등 각각의 선택은 상충되는 사항들의 절충을 통해 설계자는 이러한 상충되는 요구들 사이에서 저항(유효 마력), 항주 자세, 흘수 등에 대한 최적의 설계를 위해 균형을 찾아야 한다. V 자 모양 또는 선저 경사는 선체가 파도에 덜 민감하게 만든다. 그러나 충분한 양력을 발생시키기 위해서는 더 많은 접수 면적이 필요하기 때문에 마찰저항(항력)도 증가한다. 약 4,000-10,000kg의 무게와 10-14 미터의 빠른 보트는 일반적으로 2025 °의 선저 경사 각을 갖는다. 활주형 선체는 유체정역학적 압력이 아닌 유체동역학적 압력으로부터 거의 모든 양력을 발생시킨다. 이와 같은 선체를 설계함으로써 얻는 이득은 물에서 부분적으로 상승하여 침수 면적을 크게 줄여 더 높은 속도를 가능하게 하는 마찰저항을 크게 줄이는 것이다.

참고 자료

Savitsky D., Hydrodynamic Design of Planing Hulls, Marine Technology 1, 1964
Savitsky D., et al, Procedures for Hydrodynamic Evaluation of Planing Hulls in Smooth and Rough Water. Marine Technology 13, 1976.
Savitsky D., et al, Inclusion of Whisker Spray in Performance Prediction, Marine Technology 44, 2007
Faltinsen M., Hydrodynamics of High-Speed Marine Vehicles, Cambridge University Press. 2005.
Sottorf W., Experiments With Planing Surfaces, NACA TM 739, 1933
Sottorf W., Analysis Experimental Investigations of the Planing Process on the Surface of water, NACA TM 1061, 1944
Korvin-Kroukovsky, et al, Wetted Area and Center of Pressure of Planing Surfaces, Davidson Laboratory Report No. 360, August 1949.