선박이 파랑중에 충격력을 받거나 불규칙한 외력을 받았을 경우에 시간영역에서의 운동방정식을 해석하는 것이 편리하다. 본 연구에서는 주파수영역에서 3차원 Green함수를 이용한 패널방법을 사용하여 부가질량, 파랑감쇠계수, 1차항 파강제력과 시간평균된 표류력을 계산하였고, 기억효과를 포함한 시간영역의 운동방정식에서 Newmark-$\beta$방법을 사용하여 수치적분하였다. 계산 예로 계열 60 선박($C_B=0.7$)을 선정하여 불규파중에서 전진할 때의 6자유도 운동, 선수미에서의 가속도, 갑판침수 횟수 및 선저 노출 횟수 등을 계산하였다. 또한 2차항 파강제력을 운동방정식에서 고려하여 파도중에서 추력증가에 대해서 검토하였다.
선박이 파랑중에 충격력을 받거나 불규칙한 외력을 받았을 경우에 시간영역에서의 운동방정식을 해석하는 것이 편리하다. 본 연구에서는 주파수영역에서 3차원 Green함수를 이용한 패널방법을 사용하여 부가질량, 파랑감쇠계수, 1차항 파강제력과 시간평균된 표류력을 계산하였고, 기억효과를 포함한 시간영역의 운동방정식에서 Newmark-$\beta$방법을 사용하여 수치적분하였다. 계산 예로 계열 60 선박($C_B=0.7$)을 선정하여 불규파중에서 전진할 때의 6자유도 운동, 선수미에서의 가속도, 갑판침수 횟수 및 선저 노출 횟수 등을 계산하였다. 또한 2차항 파강제력을 운동방정식에서 고려하여 파도중에서 추력증가에 대해서 검토하였다.
When a ship advancing in waves is subjected to impact forces or irregular forces, the motion analyses for ship are convenient for being calculated in the time domain. The added mass, wave damping coefficients, wave exciting forces and mean drift forces are calculated by 3-Dimensional panel method us...
When a ship advancing in waves is subjected to impact forces or irregular forces, the motion analyses for ship are convenient for being calculated in the time domain. The added mass, wave damping coefficients, wave exciting forces and mean drift forces are calculated by 3-Dimensional panel method used the translating pulsating Green function in the frequency domain and the motion equations which are considered by the memory effect due to waves are numerically solved by using the Newmark-$\beta$ method in the time domain. The motion analyses are carried out for a Series 60($C_B=0.7$) moving in irregular waves. The items of calculation are 6-degree motions, accelerations at the fore and after position, numbers of deck wetness and numbers of exposure at ship-bottom, etc. Moreover, the thrust addition in waves is examined by considering the time mean drift forces in the motion equations of time domain.
When a ship advancing in waves is subjected to impact forces or irregular forces, the motion analyses for ship are convenient for being calculated in the time domain. The added mass, wave damping coefficients, wave exciting forces and mean drift forces are calculated by 3-Dimensional panel method used the translating pulsating Green function in the frequency domain and the motion equations which are considered by the memory effect due to waves are numerically solved by using the Newmark-$\beta$ method in the time domain. The motion analyses are carried out for a Series 60($C_B=0.7$) moving in irregular waves. The items of calculation are 6-degree motions, accelerations at the fore and after position, numbers of deck wetness and numbers of exposure at ship-bottom, etc. Moreover, the thrust addition in waves is examined by considering the time mean drift forces in the motion equations of time domain.
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제안 방법
시간 영역 해석법의 유효성을 검토하기 위하여 이용하여 규칙파 중에서의 운동응답을 계산하여, 그 결과를 주파수 영역에서 계산한 값과 비교하였다. 또한 불규칙파 중에서의 운동응답과 선수에서의 수직 상 대변위를 이용하여 갑판 침수, 선저노출 횟수, 충격력의 의한 선박의 운동응답 및 표류력에 의한 추력 증가를 수치계산 하였다.
시간 영역 해석법의 유효성을 검토하기 위하여 이용하여 규칙파 중에서의 운동응답을 계산하여, 그 결과를 주파수 영역에서 계산한 값과 비교하였다. 또한 불규칙파 중에서의 운동응답과 선수에서의 수직 상 대변위를 이용하여 갑판 침수, 선저노출 횟수, 충격력의 의한 선박의 운동응답 및 표류력에 의한 추력 증가를 수치계산 하였다.
본 논문에서는 3차원 패널법을 사용하여 선박에 대한 시간 영역 운동 해석을 수행해서 다음과 같은 결론을 도출하였다.
4) 전후 방향의 표류력을 계산하여 추력 증가를 계산하였고, 또한 비선형 운동도 수치모사하였다.
불규칙파중에서 운동응답을 계산하기 위해서 ITTC 스팩트럼을 사용하여 조우주파수에 관한 스펙트럼으로 변환하고 아래의식(13)을 이용해서 파형을 생성하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 계열 60선박(Cb=0.7)의 수면하 선체 표면에 246개의 패널을 분포시켰으며 Fn = 0.2인 맞파도에서의 부가 질량. 파랑 감쇠계수.
이론/모형
국내의 연구로는 홍사영 등(1999)은 스트립 방밥으로 동유체력을 구하여 충격력에 대한 운동응답을 구한 바 있으나 본 논문에서는 주파수 영역에서 3차원 Green함수를 이용한 패널 방법을 사용하여 무가 질 량’ 감쇠계수. 1차 항 파강제력과 시간 평균된 표류력을 계산하고 시간 영역에서의 운동방정식을 Newmark-g방법을 사용하여 수치적 분하였다.
시간 영역에서 운동을 수치 모사하기 위해 부가 질 량. 파랑 감쇠계수, 1차 항 파 강제력 및 시간평균 된 표류력은 주파수 영역에서 전진하며 동요하는 3차원 그린함수를 이용한 3차원 패널법을 사용하여 계산하였다 (Chan 1990, 이호영/ 염덕준 1994, 이호영 등 1997). Cummins(1962)가 도출한 시간 영역에서 운동방정식은 다음과 같이 표 현된다.
식(16)에서는 Newman(1974)5] 근 사법을 사용하여 2차 항 파강제력을 계산하고 식(8)에 대입하여 전후 방향의 비선형 운동을 수치 모사 하였 다.
성능/효과
3에 식(3)으로 표현된 시간기억 효과함 수의 계산 결과를 보였다. 계산 결과 시간기억 효과 함수가 시간이 지남에 따라서 0에 수렴되는 것을 알 수 있다.
13은 해상상태 5와 8인 경우에 대하여 전후 동요, 상하동요 및 종동요에 대한 운동응답을 계산하여 결과를 도시하였다. 계산 결과로부터 해상상태가 5에서 8로 증가함에 따라 운동응답이 현저히 커지는 것을 알 수 있다.
1) 시간영역 해석과 주파수 영역해석 결과는 공진 주파수 근처를 제외하고 거의 일치하였다.
2) 수직상 대변위를 이용하여 불규칙파 중에서의 갑판침수 횟수와 선저 노출 횟수 등을 알 수 있 었다.
3) 선박에 충격력이 가해졌을 때 선박의 운동 음답을 체계적으로 수치 계산 할 수 있었다.
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