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영어

This study proposes a Hybrid Controllable Pitch Propeller (HCPP)system to mitigate the surge in underwater radiated noise observed in naval vessels equipped with conventional CPPs during low-speed operations (6–10 knots). In typical CPP systems, the trade-off between maintaining a minimum RPM for bearing lubrication and reducing propeller pitch for speed control often leads to partial pitch cavitationnear the propeller root. Previous investigations have reported noise increases of up to 20 dB at 8 knots, thereby constraining operational performance. The proposed HCPP introduces a dual-mode operation concept, fixing the pitch at 100% and regulating speed through RPM variation in low-speed ranges. By incorporating a forced lubrication systemthat ensures stable lubrication at 25–40 RPM, the system effectively suppresses cavitation and achieves a 15–20 dB reduction in underwater noise. Moreover, it enhances propulsion efficiency and minimizes thrust fluctuations. The HCPP concept can be realized by upgrading control logic and lubrication systems while retaining existing CPP hardware, offering excellent economic feasibility. This technology enables quiet operation across the entire 0–15 knot range, significantly improving the vessel’s anti-submarine warfare (ASW) capability.

한국어

본 연구에서는 저속 운항 구간(6∼10노트)에서 가변피치 프로펠러(CPP)를 탑재한 군함의 수중 방사소음 급증 문제를 해결 하기 위해 Hybrid Controllable Pitch Propeller (HCPP)시스템을 제안한다. 기존 CPP 시스템에서는 베어링 윤활을 위한 최소 회전수를 유지하면서 속도 저감을 위해 피치를 감소시켜야 하는 운용상의 충돌로 인해, 프로펠러 루트 부근에서 부분 피 치 공동(cavitation)이 발생한다. 선행 연구에 따르면 8노트 운항 시 소음이 최대 20 dB까지 증가하는 것으로 보고되어, 저속 운용 성능에 제한이 발생하고 있다. 제안된 HCPP는 저속 구간에서 피치를 100%로 고정하고 회전수(RPM) 제어를 통해 속도 를 조절하는 이중 운용 모드(dual-mode operation)개념을 도입하였다. 또한, 강제 윤활 시스템(forced lubrication system)을 적용하여 25∼40 RPM 구간에서도 안정적인 윤활을 보장함으로써 공동 발생을 근본적으로 억제하고, 15∼20 dB 의 소음 저감 효과를 달성하였다. 이와 함께 추진 효율이 향상되고 추력 변동이 감소하는 효과도 확인되었다. HCPP는 기존 CPP 하드웨어를 유지한 채 제어 로직과 윤활 시스템의 개선만으로 구현이 가능하므로 경제성이 높다. 이를 통해 0∼15노트 전 구간에서 정숙 운항(quiet operation)이 가능해지며, 함정의 대잠전(ASW) 운용 능력을 크게 향상시킬 수 있다.