Suezmax급 선박에 최적화된 Eco-Ring Stator 설계 및 성능 해석 연구 = Eco-Ring Stator Design and Performance Analysis Optimized for Suezmax

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In response to the strengthening environmental regulations by the International Maritime Organization (IMO), the development of Energy Saving Devices (ESD) is actively progressing. This study was conducted to design an Eco-Ring Stator (ERS) suitable for the Suezmax-class hull form. By comparing and analyzing the wake field in the bare hull condition, the flow characteristics of the wake shape including the hook shape formed by the influence of the bilge vortex were confirmed to be similar, and the vector distribution also appeared consistent with the model test results. Prior to the full-scale ERS design, an asymmetric stator was designed, confirming an efficiency increase of over 3%. For the ERS design, the main design parameters considered were the ring diameter, the number of stator blades, the chord distribution by stator radius, and the pitch angle based on the equivalent angle of attack distribution, all referenced to the Stock ERS. As a result, the propulsion efficiency was improved when an asymmetric stator configuration featuring a chord length that is 5% of the propeller diameter and an equivalent angle of attack of -11° was applied. Ultimately, an efficiency improvement of 5.1% was confirmed compared to the bare hull condition.

국문 초록 (Abstract)

국제해사기구(IMO)의 환경 규제 강화에 대응하여 에너지 저감장치(Energy Saving Device, ESD)의 개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 Suezmax급 선형에 적합한 Eco-Ring Staor(ERS) 설계를 위해 나선 상태(Bare Hull)에서의 반류를 비교, 분석하여 빌지 볼텍스의 영향으로 형성된 훅 형태(Hook Shape)를 포함한 반류 형상의 유동 특성이 서로 유사하게 학인 되었고, 벡터 분포 또한 모형 시험 결과와 비슷하게 나타났다. 본격적인 ERS 설계에 앞서 비대칭 전류고정날개를 설계하여 3% 이상의 효율증가를 확인하였다. ERS를 설계할 때는 Stock ERS를 기준으로 링의 직경, 고정날개의 개수, 스테이터 반경별 코드 분포, 등가입사각 분포에 따른 피치각 등을 주요 설계 변수로 고려하였다. 그 결과, 코드 길이가 프로펠러 직경의 5%이고, 등가입사각이 -11인 비대칭 전류고정날개 형태를 적용하였을 경우 추진 효율이 향상되었으며, 최종적으로 나선 상태 대비 5.1%의 효율 향상을 확인 하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 2
• 2. 대상 선박 및 프로펠러 5
• 3. 대상선 프로펠러 단독 성능 및 자항, 저항 해석 7
• 3.1. 해석 방법 7
• 3.2. 프로펠러 단독 성능 해석 8
• 3.3. 대상선 저항해석 및 반류분석 11
• 3.4. 대상선 자항해석 15
• 4. 전류고정날개 설계 16
• 4.1. 전류고정날개 개념 및 해석 16
• 4.2. 전류고정날개 설계 19
• 5. ERS 설계 23
• 5.1. ERS 개념 및 설계 과정 23
• 5.2. ERS 해석 결과 26
• 6. 실험 및 반류 비교 42
• 6.1. ERS 실험 42
• 6.2. 반류 분석 43
• 6.3. ERS 재설계 45
• 7. 결론 46
• 참고문헌 48
• Abstract 49