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항주파의 파봉에 대한 연구
A Study of Ship Wave Crest Pattern 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.28 no.1, 2016년, pp.44 - 52  

이병욱 (세종대학교 건설환경공학과) ,  이창훈 (세종대학교 건설환경공학과)

초록
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항주파 파봉의 위치를 예측하는 Kelvin(1887)의 이론해는 심해에서만 적용 가능한 한계가 있다. 최대파향각을 예측하는 Havelock(1907)의 이론해는 모든 수심에서 적용 가능하지만 파향각에 따라 다르게 나타나는 파봉의 위치를 예측하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서 항주파의 분산관계식을 온전하게 이용하여 모든 수심에 적용 가능한 항주파 파봉식을 개발하고, 이 식을 이용하여 항주파의 최대파향각을 예측하였다. FLOW-3D를 이용하여 Johnson(1958)의 수리모형실험을 수치적으로 재현한 후 본 연구에서 제안하는 최대파향각의 이론해가 모든 수심에서 수치해, 수리실험결과와 유사함을 확인하였다. 여러 조건에서 항주파를 수치적으로 재현한 후 파봉선 간의 거리를 측정하여 이론해와 비교하였다. 그 결과 선박의 속도가 ${\sqrt{gh}}$보다 작은 경우 이론해와 유사하였다. 선박의 속도가 ${\sqrt{gh}}$보다 큰 경우 첫 번째 항주파의 거리를 결정하는 상수 $C_1$은 0에 가까운 값이었고 첫 번째 항주파를 제외한 경우 이론해와 유사하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Kelvin's (1887) theory that predicts position of ship wave crest can be applied only in deep water. Havelock's (1907) theory that predicts cusp locus angle can be applied in whole water depths but cannot predict the position of ship wave crest. In this study, using the linear dispersion fully, we de...

주제어

#항주파 파봉식   #최대파향각   #모든 수심   #FLOW-3D 수치실험  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
항주파란 무엇인가? 항주파는 선박이 이동할 때 선박의 요동으로 발생하는 파랑으로 선박이 정지해 있다면 이 파랑이 360o 모든 방향으로 전파할 것이다. 그리고 선박의 이동속도가 #(여기서, g는 중력가속도, h는 수심임)보다 빠른 경우 횡파는 사라지고, 종파만이 남게 된다.
수심이 얕으면서 위치에 따라 변하는 항주파의 전파 특성 연구가 필요한 이유는? 항주파의 파고는 수심, 선박의 크기, 선박의 속도 등에 따라 다르며(Stoker, 1957; Johnson, 1958; Newman, 1986) 파향은 수심, 선박의 속도 등에 따라 다르다. 항주파에 관한 연구의 대부분은 조선공학 분야에서 수심이 일정한 조건 하에 이루어졌다. 항로의 수역이 넓은 경우 항주 파의 에너지가 원천점(source point)에서 주위로 퍼지면서 에너지가 감소하여 안전성에 문제가 없다. 하지만 항 내나 좁은 수로 등에서는 안전성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 수심이 얕으면서 위치에 따라 변하는 경우의 항주파의 전파 특성에 대한 연구가 필요하다.
항주파의 파고는 무엇에 따라 다른가? 그리고 선박의 이동속도가 #(여기서, g는 중력가속도, h는 수심임)보다 빠른 경우 횡파는 사라지고, 종파만이 남게 된다. 항주파의 파고는 수심, 선박의 크기, 선박의 속도 등에 따라 다르며(Stoker, 1957; Johnson, 1958; Newman, 1986) 파향은 수심, 선박의 속도 등에 따라 다르다. 항주파에 관한 연구의 대부분은 조선공학 분야에서 수심이 일정한 조건 하에 이루어졌다.
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참고문헌 (8)

  1. Havelock, T.H. (1908). The propagation of groups of waves in dispersive media with application to waves on water produced by a travelling disturbance. Proc. Royal Society of London, Series A., 398-430. 

  2. Johnson, J.W. (1958). Ship waves in navigation channels. Proc. of 6th Conf. on Coastal Eng., Florida, 666-690. 

  3. Kelvin (1887). On the waves produced by a single impulse in water of any depth. Proc. Royal Society of London, 42, 80-83. 

    상세보기 crossref

  4. Lamb, H. (1945). Hydrodynamics. Dover Publications, New York. 

  5. Lee, B.W., Lee, C., Kim, Y.J., and Ko, K.O. (2013). Prediction of ship wave crests on varying water depths and verification by FLOW-3D. J. of the Korean Society of Civil Engineers, 33(4), 1447-1454 (in Korean). 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. Lee, C., Lee, B.W., Kim, Y.J., and Ko, K.O. (2011). Ship wave crests in intermediate-depth water. Proc. 6th International Conference on Asian and Pacific Coasts, Hong Kong, 1818-1825. 

  7. Newman, J.N. (1986). Marine Hydrodynamics. The MIT Press, The fifth Edition, Cambridge. 

  8. Stoker, J.J. (1957). Water waves: The Mathematical Theory with Applications. Interscience Publishers, New York. 

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