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문제 정의
- 본 연구에서는 이러한 요구에 대응하기 위하여도크-게이트에 빌지-킬을 부착하여 파랑 중 플로팅 상태에서의 운동성능을 수치적으로 예측하고 모형시험을 통한 검증을 수행하였다. 수치해석은해양구조물 관련 범每 소프트웨어인 MOSES 를 사 每하여 빌지-킬의 유무에 따른 파랑 중 운동 응답을 계산하였고, 모형시험은 1:20 상사 비를 갖는 모형을 이每하여 파랑 중에서의 운동시험을 수행하였다.
제안 방법
- E이. (2)를 이용하여 칙파의 운동응답과 불칙파의 운동응답 스펙트럼을 비교하였다. 단, 회전운동의 운동응답은。/ kA 로 정의하였다(Jung et al.
- Figs. 4~9 는 모형시험과 수치해석(MOSES)에 의한 빌지-킬 폭에 따른 칙파와 불칙파의 운동 응답을 파입사각 별로 구분하여 비교하였다. 단, 수치해석의 불칙파에 대한 운동응답 스펙트럼은 단위 파고에 의한 운동응답과 거의 일치하므로칙파에 대한 운동응답만을 Figs.
- 한다. Fig. 2 와 같이 파고계를 설치하여 도크-게이트가 없는 상태에서 칙파 및 불칙파의파고와 주기를 계측하고 확인하였다. 또한 운동시험 중 표류하지 않도록 Fig.
- 파랑조건은 주기 2~25 초 사이의 단위파고에 대한 운동응답과 해당 불칙파에 대한 운동응답 스펙트럼을 계산하였다. 각각은 빌지-킬 유무에 따라 선수각 0°, 45°, 90°에 대하여 수치해석을 수행하였다.
- 도크-게이트의 형상은 선수, 선미 부분을 제외하면 폭이 일정하므로 Plane 으로 3차원 모델링하였다. 메쉬 간격은 3m, 수심은 모형 시험 결과와 비교를 위하여 모형의 흘수와 수조 깊이를 상사 비에 맞추어 50m 로 하였다.
- 수치해석은해양구조물 관련 범每 소프트웨어인 MOSES 를 사 每하여 빌지-킬의 유무에 따른 파랑 중 운동 응답을 계산하였고, 모형시험은 1:20 상사 비를 갖는 모형을 이每하여 파랑 중에서의 운동시험을 수행하였다. 또한 빌지-킬의 폭을 달리하여 수행한 횡동요 자유감쇠시험을 통해 얻은 등가 감쇠 계수를 비교하였다. 마지막으로 수치해석과 모형 시험의 결과를 비교하고 빌지-킬에 따른 횡동요의 감쇠 효과를 논한다.
- 또한 빌지-킬의 폭을 달리하여 수행한 횡동요 자유감쇠시험을 통해 얻은 등가 감쇠 계수를 비교하였다. 마지막으로 수치해석과 모형 시험의 결과를 비교하고 빌지-킬에 따른 횡동요의 감쇠 효과를 논한다.
- 메쉬 간격은 3m, 수심은 모형 시험 결과와 비교를 위하여 모형의 흘수와 수조 깊이를 상사 비에 맞추어 50m 로 하였다. 파랑조건은 주기 2~25 초 사이의 단위파고에 대한 운동응답과 해당 불칙파에 대한 운동응답 스펙트럼을 계산하였다.
- 빌지-킬 폭에 따른 등가감쇠계수를 얻기 위하여 횡동요 자유감쇠시험을 수행하였다. 시험 조건은 빌지—킬 없을 때와 폭0.
- 설계된 도크-게이트의 빌지-킬 유무에 따른 운동성능을 확인하고자 횡동요 자유감쇠시험과 파랑 중 운동성능 평가를 위한 모형시험을 울산대학교 해양 공학 광폭수조(30m X 20m x 2.5m)에서 수행하였다.
- 수치해석은해양구조물 관련 범每 소프트웨어인 MOSES 를 사 每하여 빌지-킬의 유무에 따른 파랑 중 운동 응답을 계산하였고, 모형시험은 1:20 상사 비를 갖는 모형을 이每하여 파랑 중에서의 운동시험을 수행하였다. 또한 빌지-킬의 폭을 달리하여 수행한 횡동요 자유감쇠시험을 통해 얻은 등가 감쇠 계수를 비교하였다.
- 시험은 빌지-킬의 유무에 따른 횡동요의 차이를 비교하기 위하여 빌지-킬 없을 때와 1.0m, 1.5m 빌지-킬을 부착하였을 때로 나누어 세 가지 경우로 수행하였다.
- 파는 설계조건에 맞도록 ISSC 스펙트럼을 사용하여 불m칙파를 구현하였고, m칙파는 주어진 ISSC 스펙트럼의 평균주기를 기준으로 5개의 주기를 일정한 간격으로 선택하였으며, 각 파의 조건에 따라 운동응답을 계측하였다.
- 메쉬 간격은 3m, 수심은 모형 시험 결과와 비교를 위하여 모형의 흘수와 수조 깊이를 상사 비에 맞추어 50m 로 하였다. 파랑조건은 주기 2~25 초 사이의 단위파고에 대한 운동응답과 해당 불칙파에 대한 운동응답 스펙트럼을 계산하였다. 각각은 빌지-킬 유무에 따라 선수각 0°, 45°, 90°에 대하여 수치해석을 수행하였다.
대상 데이터
- 시험 조건은 빌지—킬 없을 때와 폭0.5m, 1.0m, 1.5m 의 빌지—킬을 부착한 네 가지 경우이며, 초기 각5~15° 범위에서 시험하였다.
이론/모형
- E이. (1)의 선형(B"印)과 비선형(Bquadec) 감쇠 계수를 고려하여 최소자승법으로 추정하였다 (Kim 2002, Journee and Massie 2001).
- 수치해석은 부유식 해양구조물의 분석과 설계과정에서 널리 사每 되는 범每 해석시스템인 MOSES(Multi-Operational Structural Engineering Simulator; Ult「ama「ine 2005)를 이每하였다.
성능/효과
- 8 에서 나타내었다. 모형시험과 수치해석의 결과를 비교해 볼 때, roll 은 시험결과에 비해 최고점이 단주기 방향으로 다소 치우쳐 있으나 최고점과 전체적인 경향을 잘 나타내며, roll 이외의 5 자유도에 대한 운동응답에서도 잘 일치한다. 그러나 Table 3 에서 나타낸 Reg 4와 Reg 5 의 운동 응답이 불칙파에 대한 결과와 차이를 보이고 있으며, 특히 0°의 pitch, 45°의 heave, yaw, 90°의 roll 에서 다소 큰 차이가 발생한다.
- 보통의 선박에 비해 길이가 길고 폭이 좁은 도크-게이트의 파랑 중 운동응답을 예측하기 위해 수치해석을 실시하고, 빌지-킬의 부착유무에 따른횡동요 감쇠효과를 모형시험을 통해 확인하였다, MOSES 에 의한 수치해석의 파랑 중 운동 응답은 모형시험 결과와 대부분 잘 일치하며, 횡 동요의 경향을 잘 표현하므로 초기 설계단계에서 유每 하게 사용될 수 있을 것이다.
- 빌지-킬의 폭이 증가할수록 등가감쇠계수가 증가함을 알 수 있고, 특히 빌지-킬 폭 1.5m 일 때 감쇠력이 급격히 증가함을 확인하였다.
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