무인잠수정 추진기의 다물리 모델 (Multi-Physics Model for Unmanned Underwater Vehicle Thrusters)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보기술학회
· 수록지 정보 : 한국정보기술학회논문지 / 14권 / 6호 / 17 ~ 26페이지
· 저자명 : 안용석, 백운경

초록

무인잠수정의 설계 초기단계에서는 무인잠수정의 수중 운동성능 예측이 중요하다. 수중운동에서의 주요설계요소는 프로펠러, 배터리 용량, 수중에서의 저항 등이다. 일반적으로 무인잠수정은 모터와 프로펠러로 구성된 소형수중추진기가 사용된다. 본 연구에서는 추진기의 추진성능을 예측하기 위해 전기-기계, 유체동역학적인 특성을 종합한 다물리 모델을 제안하였다. 제안된 모델의 적용성을 보이기 위하여 실제 추진기의 물리적 모델을 사용한 수식을 정립하고, 프로펠러를 3차원 형상데이터에 대하여 전산유체역학 프로그램인 ANSYS/CFX을 사용하여 필요한 양력 및 항력계수를 구하였다. 마지막으로는 Matlab/simulink 프로그램을 사용하여 모터의 전압/전류 제어 입력으로부터 추진기의 추력성능에 관한 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 통해 얻은 추진력특성 곡선들은 Yoerger와 Healey의 연구결과와 유사한 것을 확인하였다.

영어초록

In the early design stage of underwater vehicles, it is important to estimate the vehicle’s underwater motion performance. The key design elements for the motion are propellers, battery power, and underwater resistance of the vehicle. Small thrusters with motor and propeller are usually used for the UUV(unmanned underwater vehicles). In this study, a multi-physics thruster model combining electro-mechanical and hydrodynamics characteristics was proposed to estimate the thruster performance. To show the applicability of the model, an existing thruster was used to derive the electro-mechanical and hydrodynamics equations with known parameters. Hydrodynamic parameters were calculated for a 3D geometry model of the propeller by ANSYS/CFX program. Finally, Matlab/simulink program was used for the numerical simulation to predict the thruster performance from the given voltage/current input to the motor. The thruster performance curves obtained from this simulation were confirmed to be similar with those results by Yoerger and Healey.

참고자료

· 없음