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문제 정의
- 시 낙하의 가능성이 존재 한다. 따라서 setback area에 대해 검토를 수행하였다.
- shuttle tanker와 같은 원유 운반선이 적재와 하역을 일정한 간격으로 반복하므로 운항상황이나 외부 환경 특히 거친 파도나 바람 등에 의해 서로 충돌할 가능성이 다른 일반 선박보다 높다. 따라서 이러한 부유식 선박에는 위험성 해석을 통해 충돌이나 물체 낙하, 화재, 폭발 등의 가능성이 얼마나 있는지를 평가하고. 발생 가능성이 큰 경우 구조 설계에 이를 반영하는 safety case analyses가 적용되고 있다.
- 본 연구에서는 부유식 선박의 구조 안전성 평가로서 충돌과 물체 낙하를 살펴보았다. 일반적인 설계 하중과 달리 충돌이나 물체 낙하는 accidental 하중에 해당하며 이러한 하중이 발생할 가능성을 검토하기 위해 위험성 평가가 수행되고 그 결과를 바탕으로 safety case analyses가 수행된다.
- 본 연구에서는 선박 충돌과 물체 낙하를 중심으로 당사에서 수행한 해석 방법을 소개하고(Ito, 1984, 1985). 실제의 선체 구조에 대해 충돌 및 물체 낙하 해석을 수행하여 설계에 반영한 예를 살펴보고자 한다.
- 본 해석의 타당성을 검토하기 위해 5000 톤의 선박이 364000 톤의 FPSO와 충돌하는 예를 살펴보았다.
- 실제의 선체 구조에 대해 충돌 및 물체 낙하 해석을 수행하여 설계에 반영한 예를 살펴보고자 한다.
가설 설정
- Drill collar의 최대 무게는 12.3ton이고, DNV의 설계 기준 (DNV Offshore standard, 2000)에 따라 1.5m 높이에서 낙하하는 것으로 가정하였다. 이 경우 impact energy는 18HU이다 재료는 항복 능력이 315MP인 고장력강이고 완전 탄소 성으로 가정하였다.
- 다음의 Fig.3과 같이 삼각형을 형성하면서 판의 수직 방형 변위가 발생한다고 가정하여 기하학적으로 w(x 丫)를 결정한다
- 본 연구에서는, 변위가 증가함에 따라 변형율이 최종 허용 변형률(ultimate allowable strain)에 도달하면 균열이 발생하고 바로 파단이 일어난다고 가정한다.
- 선측 외판은 박막(membrane)으로 이상화하며 일정한 인장력 (tensile force)에 대하여 동일한 거동을 한다고 가정한다. 따라서.
- 5m 높이에서 낙하하는 것으로 가정하였다. 이 경우 impact energy는 18HU이다 재료는 항복 능력이 315MP인 고장력강이고 완전 탄소 성으로 가정하였다.
- 위의 결과는 100mm의 mesh 強가 본 계산에 적절히 사용될 수 있음을 보여준다. 이제 길이 2m의 평판이 20mm 두께에서 355kJ의 strain energy를 흡수한다고 가정하고 이 에너지에 해당하는 maximum plastic strain을 critical plastic strain 으로 가정하였다.
- 11과 같이 4 frame 간격을 고려하여 shell 요소로 모델링하였다. 충돌 선은 강체로 가정하였다.
- 충돌선을 강체(rigid body)로 가정하였고, FPSO의 선 측 외판 두께는 25mm이며, Fig. 8과 같이 횡늑골 FR. 89.
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