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선박저항추진론

하정수 , 서정화, 이신형 지음 | 예문사 | 2019년 03월 05일 출간

ISBN 9788927430131

쪽수 256쪽

크기 188 * 256 mm

※ 도서특징 ※

조선공학에서 가장 중요한 분야 중 하나인 저항·추진에 관해서는 이미 깊이 있고 훌륭한 내용의 책들이 많다. 그 중에는 해외에서 발간된 것으로서 국내에 번역본으로 출간되었거나 기라성 같은 우리의 선배들이 저술한 것들도 있다. 아마도 이 책의 서문을 읽는 독자라면 이러한 실정은 잘 알고 있으리라 생각한다. 

그럼에도 불구하고 이 교재를 기획한 이유는 아주 간단하다. 조선공학, 또는 기계공학의 전공기초과목을 이수한 학부생들이 수강하는 저항·추진 과목에 맞춤한 교재를 찾기가 생각보다 쉽지 않다는 것이다. 시중의 교과서들은 워낙 방대한 내용을 담고 있기도 하고, 일부 내용은 학부에서 다루기에는 수준이 너무 높다. 그러다 보니 학생들은 교과서를 보는 순간부터 기가 죽고, 가르치는 입장에서는 교과서와 학생 사이의 접점을 만들기에 곤혹스러운 면이 있다. 

또한 저항·추진 과목의 특성상, 모형시험을 반드시 다루어야 하는데, 실험에 관한 원론적 수준에 머물거나 이론만 늘어놓은 교재로는 이해하는 데 한계가 있다. 최근에는 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션이 저항·추진성능 추정에 많이 활용되는데 이 부분 역시 지나치게 어렵거나 지나치게 단순하게 다룬 경우가 많다. 

이러한 현실적 이유들로 하여 필자들은 한 학기(15주) 동안 실제로 학부생들을 대상으로 진행하는 과목에 가장 적합한 교재를 만들기로 했다. 우선 서울대학교 조선해양공학과에서 저항·추진 과목에 사용되었던 교과서들의 핵심 내용을 포함시키고 서울대학교 예인수조에서 수행되는 저항시험, 프로펠러 단독성능시험, 자항시험의 실제 진행 내용을 상세하게 기술하되, 사진과 그림을 곁들임으로써 이해도를 높이는 방식을 택하였다. 아울러 저항·추진성능 추정에 이용되는 전산유체역학(CFD) 방법의 소개와 그 적용 예를 별도의 장으로 정리하였다. 

무엇보다 학부생들 수준에 알맞은 내용을, 그들이 가장 이해하기 쉬운 방식으로 기술하는 데 초점을 두었으므로, 다른 교과서들에 비해 분량도 적고 내용도 단촐해 보일 수 있지만, 기초 교재로는 매우 효율적으로 쓰일 수 있을 것이다.

※ 목 차 ※

Chapter 1 선박의 저항 

1.1 선박의 역사

1.2 저항성능 추정연구의 역사

1.3 추진성능 추정연구의 역사

1.4 동력 추정

Chapter 2 선박저항추진론 학습에 필요한 유체역학 

2.1 검사체적 & 레이놀즈 수송정리(Reynolds Transport Theorem) 

2.1.1 검사체적 내 질량보존법칙

2.1.2 검사체적 내 운동량 보존법칙

2.2 경계층(boundary layer)의 개념

2.3 항력과 양력

2.3.1 항력

2.3.2 양력

Chapter 3 선체 저항의 성분과 그 특성 

3.1 저항의 성분

3.2 선체 주위 유동의 운동량 변화로부터 저항 성분의 계산

3.3 파형저항에 있어서 파계의 간섭효과

3.4 부가물에 의한 저항

3.5 기타 저항에 영향을 미치는 요소들

Chapter 4 모형시험 결과를 이용한 실선 저항의 추정 

4.1 2차원 외삽법

4.2 3차원 외삽법

4.3 Geosim series(Telfer의 방법)

4.4 ITTC 1978 방법

Chapter 5 모형선 저항시험 

5.1 상사성(similarity)

5.2 차원 해석

5.3 모형시험 전 준비

5.3.1 모형선

5.3.2 저항동력계

5.3.3 클램프(clamp)

5.3.4 트림 가이드(trim guide)

5.3.5 데이터 획득 시스템

5.4 모형시험 수행

5.4.1 예인속도 설정

5.4.2 실험 중 물리량 계측 지점

5.4.3 장비 사용법 및 계측

Chapter 6 국부유동 계측을 통한 저항 성분의 측정과 유동장 파악 

6.1 마찰저항 계측

6.2 압력저항 계측

6.3 유동장 측정

Chapter 7 전산유체역학 방법을 이용한 선박 저항의 예측 

7.1 CFD의 발전

7.2 CFD 해석 소프트웨어의 3요소

7.3 유체역학의 지배 방정식

7.4 난류 유동장 해석을 위한 방법

7.5 격자 생성 

7.6 CFD 연구는 어떻게 할 수 있을까

Chapter 8 프로펠러의 기하학 

8.1 프로펠러 날개 단면 용어

Chapter 9 프로펠러 이론과 공동현상 

9.1 프로펠러 이론

9.1.1 운동량 이론

9.1.2 날개 요소 이론 

9.2 POW 시험 해석 

9.3 공동현상

Chapter 10 기타 선박용 추진기 

10.1 고정 피치 프로펠러(Fixed Pitch Propeller, FPP)

10.2 가변 피치 프로펠러(Controllable Pitch Propeller, CPP)

10.3 중첩 프로펠러(overlapping propeller)

10.4 덕트 프로펠러(duct propeller)

10.5 이중 반전 프로펠러(Contra-Rotating Propeller, CRP)

10.6 직렬 프로펠러(tandem propeller)

10.7 Z-드라이브(Z-Drive unit)

10.8 포드 프로펠러(podded propeller)

10.9 워터젯(waterjet)

10.10 사이클로이달 프로펠러(cycloidal propeller)

10.11 외륜

10.12 사이드 스러스터(side thruster)

Chapter 11 모형 프로펠러 단독성능 시험 -실습교재 

11.1 모형시험 전 준비

11.1.1 프로펠러

11.1.2 POW 동력계

11.1.3 데이터 획득 시스템

11.1.4 예인전차에 POW 장비 장착

11.2 모형시험 수행

11.2.1 상사성

11.2.2 예인속도 설정

11.2.3 실험 중 물리량 계측 지점

11.2.4 장비 사용법 및 계측

11.2.5 ITTC 1978 방법을 이용한 실선 프로펠러의 추력계수와 토크계수 추정

Chapter 12 프로펠러-선체 상호작용 

12.1 반류비

12.2 추력 감소

12.3 상대회전효율

12.4 선체효율과 준추진효율

12.5 자항시험법

Chapter 13 모형선 자항시험-실습교재 

13.1 모형시험 전 준비

13.1.1 모형선 및 프로펠러

13.1.2 저항동력계과 예인봉

13.1.3 자항동력계와 AC 모터

13.1.4 클램프 13.1.5 트림가이드

13.1.6 데이터 획득 시스템

13.1.7 예인전차 모형선 장착

13.2 모형시험 수행

13.2.1 예인속도 설정

13.2.2 실험 중 물리량 계측 지점

13.2.3 장비 사용법 및 계측

13.2.4 ITTC 1978 방법을 이용한 실선 자항성능 추정

Chapter 14 선형 설계에 활용되는 선박저항론의 주요 내용 

14.1 선수부 설계

14.2 선미부 설계

14.3 기타 매개변수

14.3.1 방형계수 

14.3.2 중앙 최대 횡단면 계수 

14.3.3 주형계수 

14.3.4 길이-배수량 비 

14.3.5 길이-폭 비 

14.3.6 폭-흘수 비 

Chapter 15 선박 동력의 구성 및 추정방법 

참고문헌