Showing papers in "Journal of The Society of Naval Architects of Korea in 2019"

Determination of Ship Collision Avoidance Path using Deep Deterministic Policy Gradient Algorithm

Abstract: The stability, reliability and efficiency of a smart ship are important issues as the interest in an autonomous ship has recently been high. An automatic collision avoidance system is an essential function of an autonomous ship. This system detects the possibility of collision and automatically takes avoidance actions in consideration of economy and safety. In order to construct an automatic collision avoidance system using reinforcement learning, in this work, the sequential decision problem of ship collision is mathematically formulated through a Markov Decision Process (MDP). A reinforcement learning environment is constructed based on the ship maneuvering equations, and then the three key components (state, action, and reward) of MDP are defined. The state uses parameters of the relationship between own-ship and target-ship, the action is the vertical distance away from the target course, and the reward is defined as a function considering safety and economics. In order to solve the sequential decision problem, the Deep Deterministic Policy Gradient (DDPG) algorithm which can express continuous action space and search an optimal action policy is utilized. The collision avoidance system is then tested assuming the 90°intersection encounter situation and yields a satisfactory result.

Uncertainty Analysis for Speed and Power Performance in Sea Trial using Monte Carlo Simulation

Abstract: 최근 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO) 에서는 해상오염 방지를 위한 규제 중 하나로, 설계단계의 평가지 수인 선박에너지 효율 설계지수(Energy Efficiency Design Index, EEDI)와 운항단계의 평가지수인 에너지효율 운항지표(Energy Efficiency Operational Indicator, EEOI), 선박 에너지 효율관리계 획(Ship Energy Efficiency Management Plan, SEEMP)등을 강제 화 하였다. 이에 따라 선박의 선속-동력 시운전은 선주, 조선소, 선급 등 모든 기관에게 중요한 관심사항이 되었으며, 국제표준화 기구(ISO)에서는 선속-동력 시운전의 해석법을 표준화하여 제정 한 바 있다(ISO 15016, 2015). 시운전 시 실제해상에서 계측된 선속-동력을 정수 중에서의 선 속 성능으로 치환하여 평가하기 위해서는 실제 해상조건의 외력항 을 보정해주는 과정이 필요하다. 이러한 일련의 과정이 바로 ISO 15016에서 제시한 시운전 해석법이다. 따라서 실제 해상 상태에 서 계측된 자료의 신뢰도에 따라 정수중 환경조건으로 보정된 선 속-동력성능의 불확도가 큰 차이를 보일 수 있다(Insel, 2008). 실선의 선속-동력 시운전 시험에서 계측해야 할 물리량은 상당 히 많으며, 계측 값들 각각의 신뢰도 수준에 따라 선속-동력 성능 의 불확도가 결정된다. 선속-동력 결과의 불확도를 낮추기 위해서 는 계측기의 오차를 줄이고, 이상적인 시험환경(정수 중)에서 계측 하는 것이 추천되나 실제 해상에서 이뤄지는 시운전의 경우 이상 적인 시험환경조건에서 수행하기가 쉽지 않다. 따라서 모든 시운 전 계측결과에는 계측 장비가 가지는 불확도와 시운전 환경조건에 기인하는 불확도가 모두 포함되어 있다고 할 수 있다. 실험실 단위에서 이루어지는 시험에 대해서 국제수조협회 (ITTC)에서는 저항시험, 프로펠러 단독 성능시험 등 다양한 유체 역학 실험의 불확실성 해석 지침을 제안하고 있다(ITTC 2002, 2005). 이를 바탕으로 Park et al.(2003, 2015), Han et al.(2017) 은 저항 및 자항 모형실험에 대한 불확실성 해석을 수행한바 있으 며, Park et al.(2012), Seo et al.(2016)은 운동 및 저항 해석에 사용된 수치계산 기법에 대한 불확실성 해석을 수행한 바 있다. 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 시운전 선속-동력

Influence of Thru Holes Near Leading Edge of a Model Propeller on Cavitation Behavior

Abstract: 함정 프로펠러에서 발생하는 수중방사소음은 함정의 피탐 율을 높여주는 주요 원인 중에 하나이며 함 생존성 및 해상 작전 성능에 큰 영향을 준다. 따라서 함정 실선 프로펠러에 캐비테이션 발생으로 인한 소음수준의 감소 및 예측정도 향 상을 위하여 실험적 또는 수치해석적 방법으로 많은 연구들 이 진행되어 왔다 (Seol et al., 2002, 2005). 실선 함정 프로펠러 경우에는 프로펠러 날개 앞날 근처 스 팬 방향으로 공기분사구 (prairie hole)가 있는 경우가 많다. 이 경우에는 날개의 압력면과 흡입면 양면에 위치한 공기분 사구는 날개별로 설치된 챔버(chamber)에 연결된다. 함의 운항 조건에 따라 챔버로 공급되는 공기는 날개 양면의 분사 구를 통하여 프로펠러 날개표면으로 분사된다. 이와 같이 날 개 앞날근처에서 공기분사는 발생한 캐비테이션이 깨어지고 (breakup) 떨어져 분리(shedding) 및 붕괴(collapse)하는 반 복되는 일련의 과정에서 비정상(unsteady)상태의 압력 및 소 음수준 저감 효과를 갖는다(Kim, 2000a, 2017; Wang, 2018). Reisman(1997)과 Kim(2000b)은 물속에서 진동하는 3차원 균일류에서 프로펠러 앞날 근처 관통구가 모형 프로펠러 캐비테이션에 미치는 영향 안종우1・박일룡2・박영하1・김제인2・설한신1・김기섭1,† 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소 동의대학교

Cfd 기법을 활용한 공기층에 의한 마찰항력 감소 현상 연구

Abstract: The flow pattern of air layers and skin-friction drag reduction by air injection are investigated to find the suitable multiphase flow model using unstructured finite-volume CFD solver for the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. In the present computations, two different multiphase flow modeling approaches, such as the Volume of Fluid (VOF) and the Eulerian Multi-Phase (EMP), are adopted to investigate their performances in resolving the two-phase flow pattern and in estimating the frictional drag reduction. First of all, the formation pattern of air layers generated by air injection through a circular opening on the bottom of a flat plate are investigated. These results are then compared with those of M kiharju’s experimental results. Subsequently, the quantitative ratios of skin-friction drag reduction including the behavior of air layers, within turbulent boundary layers in large scale and at high Reynolds number conditions, are investigated under the same conditions as the model test that has been conducted in the US Navy"s William B. Morgan Large Cavitation Channel (LCC). From these results, it is found that both VOF and EMP models have similar capability and accuracy in capturing the topology of ventilated air cavities so called‘air pockets and branches’. However, EMP model is more favorable in predicting quantitatively the percentage of frictional drag reduction by air injection.

Real Time Transporter Locating System for Shipyard through GNSS and IMU Sensor

Abstract: 조선소에서는 대형 건물 및 철골구조물 등으로 인해 위성항 법시스템(GPS, Global Positioning System)의 신호가 도달하지 못하거나, 왜곡되어 도달하는 현상이 발생한다. 현재 트랜스포 터(Transporter)에 부착되어 있는 GPS도 이런 이유로 인해 현 장 적용할 때 많은 오류가 발생하고 있다. 본 연구에서는 조선소 환경에 강건한 위치 정보 수집 장치를 고안하여 GPS 음영 및 왜곡 현상을 극복하고자 하였다. 이렇게 수집된 트랜스포터의 위치 정보를 활용하여 모바일 기기를 통 해 보다 간단하게 블록 이동 실적을 관리할 수 있는 시스템을 개발하였다. GPS의 신호 음영 및 왜곡 문제를 해결하기 위해 글로벌 내비 게이션 새틀라이트 시스템(GNSS, Global Navigation Satellite GNSS와 IMU센서를 활용한 실시간 트랜스포터