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무인선의 조종제어체계 개발을 위한 RIB의 운전자 조종입력패턴 분석
윤근항(Kun-Hang Yun),윤현규(Hyeon-kyu Yoon),박인홍(In-Hong Park) 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.추계
RIB(Rigid Inflatable Boat)는 우수한 조종성능을 바탕으로 다양한 용도로 사용되고 있다. 한국해양연구원에서는 무인선(USV, Unmanned Surface Vehicle)개발을 목적으로 RIB를 제작하여 시험운항 중에 있다. RIB의 운항특성은 운전자의 조종기술에 의존적이기 때문에 숙련된 운전자의 조종입력패턴을 활용하여 USV의 무인조종체계를 구성하면 보다 향상된 운항성능을 기대할 수 있다. 본 논문에서는 두 명의 운전자가 4개의 경유점을 따라가는 조종을 각각 하고, 그에 따른 운전자의 조종입력과 RIB의 운항특성을 분석하였다. 이 데이터를 바탕으로 향후 USV의 경유점을 추종하는 무인조종체계를 구성할 시, RIB의 최적화된 운항을 위한 조종입력조건을 제안하였다. RIB(Rigid Inflatable Boat) is widely used for various purpose because of it's good manoeuvring performance. KORDI builded RIB to develop USV. Because motion of RIB is dependent on pilot's skill, applying steering pattern of expert pilot to the control system of USV, makes better manoeuvring performance of USV. In this paper, two pilots steered RIB chasing 4 waypoints and analyzed data from steering input and motion of RIB are represented. In addition, optimal steering input based on man's experience is suggested for design of control system of USV.
윤근항(Kun-Hang Yun),김연규(Yeon-Gyu Kim) 한국항해항만학회 2012 한국항해항만학회지 Vol.36 No.8
부선이 선미 예인되는 상황에서의 예부선 통합시뮬레이션을 수행하기 위하여, 본 연구에서는 부선 단독 조종성능 추정을 위한 구속모형실험을 수행하였다. 구속모형실험결과로부터 부선 실선의 저항성능을 추정하였고, 도출된 유체력 미계수를 이용하여 선회시뮬레이션을 수행하였다. 부선의 선회시뮬레이션을 위해 부선에 작용하는 예인력의 힘과 방향을 단순히 모델링하고, 예인줄 방향각 변화에 따른 선회시뮬레이션 결과 비교와 실선시운전시험결과와의 선회직경 비교를 통하여 수학모델을 검증하였다. 그 결과 예인줄 방향각이 커질수록 선회직경이 작아지는 정성적인 경향을 확인하였고, 실선시운전결과와 비교 시 배수량 차이 등에 의하여 선회직경이 작게 추정되는 결과를 확인하였다. For the tug-barge simulation, captive model test(Horizontal Planar Motion Mechanism) of the barge model is carried out. From the result of HPMM test, a resistance coefficient, maneuvering coefficients of the barge are obtained. A mathmatical model of the barge is validated by turning simulations with different angle of towing line applied a simple towing line model and the tactical diameter compared to sea trial data. As a result, the tactical diameter of the barge is smaller as the angle of towing line is bigger. The tactical diameter from simulations is smaller than that from sea trial data, may be caused by increased displacement of the barge.
윤근항(Kun-Hang Yun),김연규(Yeon-Gyu Kim),여동진(Dong-Jin Yeo) 한국항해항만학회 2012 한국항해항만학회지 Vol.36 No.1
예선이 부선을 선미예인하고 있는 상황에서의 예부선 조종특성을 확인하기 위하여, 예선 단독 실선시운전과 예부선 통합 실선시운전 시험을 수행하였다. 속력시험, 가감속시험, 10도 선회시험, 20도 선회시험, 10도 지그재그시험, 20도 지그재그시험을 통하여 다양한 상황에서의 예선과 부선의 운항 특성을 확인하였다. 그 결과, 부선이 선미예인되는 경우, 예선의 전술선회직경은 예선 단독운항일 때보다 증가하며, 선수동요각 변화율이 낮음을 확인하였고, 침로 변경을 함에 있어 부선의 선수동요각 변화가 늦고, 오버슈트각이 큰 것을 확인하였다. 또한 선회나 침로 변경 시, 부선의 선회궤적이 예선의 선회궤적 안쪽에도 존재할 수 있음을 확인하였다. 따라서 부선을 선미예인하는 운항자는, 선회 및 침로변경 시 예부선의 선회궤적, 예부선의 선수동요각 변화시간 및 오버슈트각이 증가하는 것을 충분히 인지하고 운항해야 할 것으로 판단된다. In order to investigate the maneuverability of tug-barge, sea trial tests such as speed, acceleration/deceleration, 10 ˚ turning, 20 ˚ turning, 10 ˚/10 ˚ zigzag and 20 ˚/20 ˚ zigzag were conducted with both tug and tug-barge. From the result of turning test, longer tactical diameter and lower rate of turn of tug-barge than those of tug are obtained. From the result of the zigzag test, bigger overshoot angle of tug-barge than that of tug is obtained. When they turned or changed a course, it showed that the barge turned inner side of the trajectory of tug. For the safe navigation, the helmsman of tug-barge should be aware of these maneuvering characteristics.