선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- , 2013a; 2013b)을 이용하여 정수 중 굽힘 모멘트가 최소가 되는 구획배치 안을 찾고자 한다. 또한 종방향 보강재와 이중저 거더(girder) 등 구조 부재 배치의 변화를 주어 선박의 중량을 절감할 수 있는 다양한 구조설계 안을 마련하고 그 중 중앙횡단면 적이 최소가 되는 최종 구조설계안을 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 기존의 CSR-BC 기반으로 극동선박설계에서 설계된 실적선인 38k 산적화물선을 대상으로 하여 목포대학교와 한국선급이 공동으로 개발한 구획배치 자동화 시스템 (Na, et al., 2013a; 2013b)을 이용하여 정수 중 굽힘 모멘트가 최소가 되는 구획배치 안을 찾고자 한다
제안 방법
- 경계조건을 설정하기 위해 서 목표 화물창을 기준으로 전방과 후방에 각각 1개의 화물창을 포함하여 유한요소 모델링을 수행하였다.
- Table 3은 설계변수에 따른 설계영역을 나타낸 표이다. 구획배치 자동화 시스템의 설계변수는 이중저 높이, 호퍼탱크의 너클의 지점과 호퍼 각도로 하였으며, 목적함수는 정수 중 굽힘 모멘트로 하였다. 구획배치 자동화 시스템을 수행한 결과, 294(6*7*7)번의 반복 수행을 하였으며, 그 중 제한조건을 만족하는 설계 안은 124개였다.
- 기존 실적선과 선별된 최종 구조설계안을 한국선급에서 개발한 SeaTrust-Hullscan을 활용하여 통합공통구조규칙에 의한 구조설계를 수행하고, MSC Nastran을 활용하여 직접강도해석을 수행하여 항복 및 좌굴해석에 의한 선박의 구조 안전성을 평가하 고자 한다. 마지막으로 해석 결과를 바탕으로 최종 구조설계 안의 중량 절감 효과를 실적선과 비교 평가하고자 한다.
- 기존 실적선과 선별된 최종 구조설계안을 한국선급에서 개발한 SeaTrust-Hullscan을 활용하여 통합공통구조규칙에 의한 구조설계를 수행하고, MSC Nastran을 활용하여 직접강도해석을 수행하여 항복 및 좌굴해석에 의한 선박의 구조 안전성을 평가하 고자 한다. 마지막으로 해석 결과를 바탕으로 최종 구조설계 안의 중량 절감 효과를 실적선과 비교 평가하고자 한다.
- 위와 같은 이유로 해당 선박은 정수 중 굽힘 모멘트를 감소시켜 선박의 중량을 절감하는 방안에 어려움이 있어, 선박의 중앙 횡단면의 형상은 실적선과 동일한 상태에서 구조배치에 변화를 주어 중량을 절감할 수 있는 3가지 방안을 제시하고자한다. 이에 따른 검증을 위해 목포대학교에서 개발한 통합공통구조규칙 기반 살물선의 구조설계 알고리즘 (Moon, 2015; Jeong, et al.
- 중앙부 형상에 대해 구획배치 자동화를 수행했을 때 침수상태에서 정수 중 굽힘 모멘트에 대해 큰 효과를 확인할 수 없었기에 실적선과 동일한 중앙부 형상을 갖는 상태에서 횡격벽의 위치를 설계변수로 고려하여 다시 한번 구획배치 자동화 시스템을 수행하였다.
대상 데이터
- 124개의 설계 안 중 화물창 용적이 거의 일정한 설계 안을 선별하여 굽힘 모멘트 변화를 비교 평가하였다. 그 결과 Table 4와 같이 침수상태에서 가장 큰 요구치를 보이는 보통의 산적화물선 과 같이 해당 선박도 침수상태에서 정수 중 굽힘 모멘트를 가장 크게 받았다.
- 2에서 보인 것 같이 선박의 중앙부인 3,4번 화물창을 대상으로 수행하였다
- Table 1은 본 연구에서 사용된 CSR-BC를 적용하여 설계가 완료된 실적선 38k급 살물선의 주요치수이다. 대상 선박은 5개의 화물창을 가지며 3번 화물창은 평형수 겸용이다.
- Table 1은 본 연구에서 사용된 CSR-BC를 적용하여 설계가 완료된 실적선 38k급 살물선의 주요치수이다. 대상 선박은 5개의 화물창을 가지며 3번 화물창은 평형수 겸용이다.
- 실적선과 선정된 최종 구조설계 안을 대상으로, 통합공통구조 규칙에 준수하여 항복, 좌굴해석 및 국부강도해석을 선체중앙부 화물창 구역 내의 종방향 선체거더 구조부재와 1차 구조지지부재 및 격벽을 대상으로 수행하여 선박의 구조 안전성을 평가하였다. 평가 후 최종 구조설계안의 중량과 실적선의 중량을 비교하여 최 종 중량 감소량을 확인하였다.
데이터처리
- Fig. 4에서 보인 것 같이 직접강도해석을 수행하여 항복 및 좌굴강도에 대한 통합공통구조규칙의 허용기준 만족여부를 평가하 였으며, 상세 요소분할 해석을 통해 국부구조강도해석을 수행하였다.
- 구획배치 자동화 시스템을 수행한 결과, 81(3*3*3*3)번 반복 수행 하였으며, 그 중 모든 설계 안이 제한조건을 만족하였다. 81개의 설계안 중 화물창 용적이 거의 일정한 설계 안을 선별하여 굽힘 모멘트 변화량과 이때 중앙 횡단면적 변화를 비교 평가하였다. 이때 중앙단면적은 목포대학교에서 개발한 살물선의 구조설계 알고리즘 (Moon, 2015; Jeong, et al.
- 위와 같은 이유로 해당 선박은 정수 중 굽힘 모멘트를 감소시켜 선박의 중량을 절감하는 방안에 어려움이 있어, 선박의 중앙 횡단면의 형상은 실적선과 동일한 상태에서 구조배치에 변화를 주어 중량을 절감할 수 있는 3가지 방안을 제시하고자한다. 이에 따른 검증을 위해 목포대학교에서 개발한 통합공통구조규칙 기반 살물선의 구조설계 알고리즘 (Moon, 2015; Jeong, et al., 2015)을 이용하여 중앙 횡단면적을 도출하여, 제시된 3가지 방안에 대해 경향을 비교 평가하였다. 또한 CSR기반으로 설계된 실적선의 중앙 횡단면과의 비교를 통해 실적선 대비 감소되는 중량을 확인하였다.
이론/모형
- 목포대학교와 한국선급이 공동으로 개발한 구획배치 자동화 시스템 (Na, et al., 2013a; 2013b)을 활용하여 설계변수에 따른 다양한 구획배치를 실시하였다. 본 연구에서 수행된 선박계산은 해당선박의 승인된 적하지침서와 동일한 조건으로 수행되었다.
- 81개의 설계안 중 화물창 용적이 거의 일정한 설계 안을 선별하여 굽힘 모멘트 변화량과 이때 중앙 횡단면적 변화를 비교 평가하였다. 이때 중앙단면적은 목포대학교에서 개발한 살물선의 구조설계 알고리즘 (Moon, 2015; Jeong, et al., 2015)을 이용하여 결정하였다.
성능/효과
- 1) 목포대학교와 한국선급이 공동으로 개발한 구획배치 자동화 시스템을 활용하여 정수 중 최소 굽힘 모멘트를 갖는 구획배치 안을 도출하였으나 굽힘 모멘트의 감소폭에 비해 중앙 횡단면적의 감소폭이 매우 미미하였다. 이는 해당 선박의 길이가 짧아 H-CSR 최소두께요건의 지배를 받고 대부분의 부재 에 사용된 AH36의 효과를 최소두께요건에서 반영하지 못하기 때문이다.
- 2) 중량 절감을 위해서는 종늑골 타입은 기존 bulb에서 built-up으로 변경하는 것이 필요하며, 이중저의 종늑골 간격은 기존 800mm에서 730mm로 좁히는 것이 좋으며 이중저의 거더 개수는 기존 4개에서 3개로 줄이는 것이 바람직하다.
- 3) 학계의 연구결과에 따르면 살물선의 경우 기존 CSR 대비 H-CSR의 선체중량이 약 3~5% 높다고 알려져 있으나, 최종 구조설계 안이 실적선 대비 중량을 감소시킴으로써 약 5% 이상의 중량절감 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
- 따라서, 도출한 최종 구조설계 안의 중량이 실적선보다 오히려 감소했다는 것은 최종 구조설계 안이 중량절감에 있어 5% 이상의 효과가 있다고 볼 수 있다.
- 3번 화물창의 경우 설계선이 실적선 대비 15 ton 감소하였으며, 4번 화물창의 경우 설계선이 실적선 대비 13 ton 감소하였다. 이를 근거로 3번 화물창뿐 아니라 설계선의 모든 화물 창에서 비슷한 중량 감소가 있을 것으로 예상되며, 종합적으로 화물창 전체에 대하여 약 70~75 ton 정도의 중량 감소가 있을 것으로 기대된다. 현재 학계의 연구발표 (Sung & Lee, 2015)에 따르면 살물선의 경우 경험적 최소두께, 화물탱크에 관한 정적 면외압력 계산식의 차이로 인해 CSR-BC 대비 H-CSR의 설계중량이 약 3~5% 높다고 알려져 있다.
- 해석 결과 보강 및 수정이 필요한 구조에 대해서는 각각 지배적인 하중에 대한 보강방안을 수립하여 해석절차에 따라 수차례 반복해석을 수행함으로써 항복 및 좌굴에 대한 구조적 안전성을 확보하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.