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문제 정의
- 따라서 본 논문에서는 자체 개발한 휘핑 해석 프로그램(USLAM)을 이용하여 각기 다른 4척의 컨테이너 선박에 대한 수직운동과 수직 굽힘 모멘트를 계산하고 이를 선급규정의 약산식과 비교 검토를 실시하여, 선체 크기에 따른 기존 약산식의 사용 적합성과 한계를 조사하였다. 또한 이 같은 비교 검토를 통해 대형 선박에 대한 기존 약산식의 보완 및 개선의 필요성을 파악하고자 하였다. 개발된 USLAM 프로그램은 S175선박에 대한 ITTC(2010)의 비교 연구 결과를 통해, 전 세계 다양한 연구기관들의 계산 결과와 비교하여 그 유효성을 검증하였다 (Hwang, et al.
- 선급에서 제시한 약산식(1)과 (2)를 통한 선체의 수직운동 및 수직 굽힘 모멘트의 결과를 비교 검토하기 위해, 스트립 이론을 바탕으로 한 휘핑 해석 프로그램인 USALM의 계산결과와 비교하였다. 본 연구에서는 각기 다른 4개의 컨테이너 선형에 대해 계산을 수행하고 이를 비교하였다. 각 선박의 제원은 Table 2 에서 제시하였으며, 계산 조건은 Table 3 에 나타내었다.
- 본 연구에서는 선급에서 제시하는 약산식을 이용하여 다양한 선형의 선박에 대한 운동 성능을 계산하고, 이를 슬래밍을 고려한 휘핑 수치해석 프로그램 결과와 비교하여 해의 유효성과 약산식의 적용성을 비교 검토하였다.
- 본 연구에서는 선박 설계에 중요한 인자인 선박의 수직운동과 수직 굽힘 모멘트에 대하여 선급에서 제시하고 있는 약산식을 이용하여 계산하고 그 결과를 본 연구의 수치 계산 결과와 비교하고 선체 크기에 따른 약산식의 적용성과 유효성을 검토하였다.
가설 설정
- 본 논문에서 플레어 슬래밍에 의한 충격력 fflare 은 모멘텀 슬래밍 이론을 이용하여 계산하였으며, 선저 충격 슬래밍에 의한 충격력 fbottom 은 Ochi and Motter (1973)의 제안과 같이 선저부터 1/10흘수까지 작용한다고 가정하여 경험식에 근거한 충격 슬래밍 이론을 이용하여 계산하였다.
- 본 논문에서는 선체의 수직운동 및 수직 굽힘 모멘트 계산을 위하여 선체를 길이 방향으로 불균일한 단면을 가지는 Bernouli-Euler beam으로 가정하였다. 이에 따라 길이방향으로 미소 길이에서의 단면 수직방향 변위를 w라고 정의하고 단면에 외력 fe(x,t)가 작용할 때, 전단력과 굽힘 모멘트(식(1),식(2)) 방정식 그리고 평형식의 관계로 부터 지배방정식을 아래의 진동방정식(식(3))으로 할 수 있다.
- 선체는 21개의 단면으로, 수선은 16개로 분할하여 선형을 근사하였다. 선체 길이 방향으로의 중량분포는 무게분포와 부력분 포를 같게 하였고(Balanced distribution) 단면의 2차모멘트(Iy)의 선체 길이방향에 대한 분포는 사다리꼴 형상으로 가정하여 5 station에서 13 station 까지는 일정하고 선수와 선미 방향으로는 선형적으로 0까지 감소하는 것으로 하였다. 선체를 강철로 가정 하고 강철의 탄성계수(E)는 2.
- 선체를 강철로 가정 하고 강철의 탄성계수(E)는 2.1x1010Pa을 사용하였고, 구조감쇠 계수 계산을 위한 대수 감소율(δ)는 S175는 0.056을, 이외 다른 선박에 대하여는 0.05를 사용하였다.
- 여기서 G(x)는 형상계수이며 본 연구에서는 선저 중앙부에서 최대값(=1)으로 가정하고 1/10흘수까지 0의 값으로 줄어드는 선형적인 분포로 가정하였다. K’ 는 선저기울기를 고려한 압력계수 이며 이 값은 Stavovy and Chuang (1976)의 실험을 통해 얻은 무차원화 된 K’ 값을 사용하였다(Fig.
- 이때의 선수파의 설계 파고 (HL-180)는 결과 비교를 위해 선급1의 규정을 따랐으며 파장의 길이는 선박의 길이와 동일(λ/L=1)하다고 가정하였습니다.
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