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선수파 및 사파조건에서 컨테이너선의 선수 플레어 슬래밍 하중 추정에 관한 수치적 연구
Numerical Study on Prediction of Flare Slamming Load on Container Ship under Head Sea and Oblique Sea Conditions 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.25 no.4, 2019년, pp.489 - 497  

서대원 (한국선급 선박해양연구소) ,  오정근 (군산대학교 조선해양공학과)

초록
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거친 해상 조건에서 운항하는 선박은 파도와의 상대운동으로 인해 슬래밍 하중에 노출된다. 특히 선수가 자유수면으로 입수하는 과정에서 선체부는 일시적으로 큰 슬래밍 충격하중을 받게된다. 일반적으로 대형 컨테이너선박의 경우, 큰 플레어를 가지는 특징이 있으며, 이로 인해 플레어 슬래밍 충격하중으로 인한 구조적 손상이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 슬래밍 수치시뮬레이션을 위해 먼저 신뢰할 만한 실험결과와의 비교검증을 수행하였으며, 선수 및 사파에서 선수플레어 슬래밍 하중을 추정하였다. 그 결과 슬래밍 하중이 발생되는 위치는 0.975st이며, 최대 충격 하중은 선수파 조건에서 약 475kPa임을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A ship operating under rough sea conditions is exposed to a slamming load due owing to its motion relative to encountered waves. In the process of reentering the water, the ship's structure is temporarily subjected to an impact pressure. In particular, bow flare slamming often occurs in large contai...

주제어

#슬래밍 하중   #선수 플레어 슬래밍   #충격하중   #컨테이너 선박   #전산유체역학  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 운동해석을 통해 슬래밍 하중이 가장 클 것으로 예상되는 설계파 조건을 선정하고, 주어진 설계파 조건인 선수파 및 사파 조건에서 수치계산을 수행하여, 슬래밍 압력의 크기 및 발생 위치에 대해서 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수치계산 조건 어떤 기법을 적용하였는가? 수치계산 조건은 6자유도 운동 중 Pitch와 Heave 동적운동 구현이 가능한 DFBI(dynamic fluid body interaction) 기법을 적용하여 선수파 조건에서는 트림과 침하가 가능한 비구속조 건(Free)을 설정하였으며, 사파조건에서는 횡운동을 비구속 조건(Free)으로 추가하였다.
슬래밍 현상에서 입사파가 잘 구현되어야 하는 이유는? 슬래밍 현상은 입사파의 파고 및 파장에 따라 상대적인 운동이 변화될 수 있으므로, 입사파가 잘 구현이 되어야 한다. Abdussamie et al.
대부분 불규칙파를 규칙파로 치환하고, 선수파 또는 추파로 간략화하여 해석하는 것이 현재 일반적인 추세인 이유는 무엇인가? 선박의 큰 운동과 격렬한 자유수면이 상당히 정확하게 계산되어야 추정된 슬래밍 하중의 신뢰도가 높다. 종종 실선 축척에서 불규칙파에 의한 슬래밍 하중을 추정하기 위한 연 구(Chen and Chen, 2014; Wang and Soares, 2016)가 진행된 경우가 있으나, 수치계산 시간을 고려하면 설계단계에서 적용하기에는 무리가 따를 것으로 판단된다. 따라서 대부분 불규칙파를 규칙파로 치환하고, 선수파 또는 추파로 간략화하여 해석하는 것이 현재 일반적인 추세이다(ABS, 2002).
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참고문헌 (15)

  1. 10.1115/OMAE2014-23629 Abdussamie, N. , W. Amin, R. Ojeda, G. Thomas and Y. Drobyshevski (2014), Vertical Wave-in-Deck Loading and Pressure Distribution on Fixed Horizontal Decks of Offshore Platforms, Proceedings of the 24th International Offshore and Polar Engineering, Busan, South Korea. International Society of Offshore and Polar Engineers. 

    crossref

  2. ABS (2002), A Direct Calculation Approach for Designing a ship-shaped FPSO’s Bow Against Wave Slamming Load, Technical Report. 

  3. Chen, C. R. and H. C. Chen (2014), CFD simulation of Extreme Slamming on a Containership in Random Waves, 24th International Ocean and Polar Engineering Conference, June 15-20, 2014, Korea. 

  4. Dobrovol's kaya, Z. N. (1969), On some problems of similarity flow of fluids with a free surface, Journal of Fluid Mechanics, 36, pp. 805-829. 

  5. Hong, S. Y. , K. H. Kim, B. W. Kim and Y. S. Kim (2014), Experimental Study on the Bow-Flare Slamming of a 10,000 TEU Containership, International Society of Offshore and Polar Engineering Conference, Busan, Korea, ISOPE, 3, www.isope.org. 

  6. 10.1115/OMAE2008-57805 Kim, K. , Y. S. Shin and W. Wang (2008), A Stern Slamming Analysis Using Three-Dimensional CFD Simulation. The 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, Estoril Portugal. 

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  7. Kim, K. H. , D. Y. Lee, S. Y. Hong, Y. S. Kim and B. W. Kim (2014), Experimental Study of Water Impact Loads on Symmetric and Asymmetric Wedges, Journal of Ocean Engineering and Technology, 28(3), pp. 209-217. 

  8. Peric, M. and T. Zorn (2015), Simulation of sloshing loads on moving tanks, 24th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, June 12-17, 2015, Greece. 

  9. Rahaman, M. M. and H. Akimoto (2012), Analysis of the Mechanism of Slamming on the Bow Flare Region of a Container Ship by Using RANS CFD Method, 22nd International Ocean and Polar Engineering Conference, June 17-23, 2012, Rhodes, Greece. 

  10. Seo, D. W. , G. Y. Jeon and K. H. Song (2018), A Comparative Study on the Prediction of Bow Flare Slamming load using CFD and Prescript Formula for the Container Ship, Journal of Advanced Research in Ocean Engineering, 4(4), pp. 204-216. 

  11. Von Kármàn, T. (1929), The impact on sea plane floats during landing. National Advisory Committee for Aeronautics. Technical Note No 321, pp. 309-313. 

  12. Wang, S. and C. G. Soares (2012), Analysis of the Water Impact of Symmetric Wedges with a Multimaterial Eulerian Formulation. The International of Journal of Marine Engineering, 154(A4), pp. 191-206. 

  13. Wang, S. and C. G. Soares (2016), Stern slamming of chemical tanker in irregular head waves, Ocean Engineering, 122, pp. 322-332 

  14. Zhao, R. , O. Faltinsen and J. Aarsnes (1996), Water entry of arbitrary two-dimensional sections with and without flow separation, Proceedings of the 21st Symposium on Naval Hydrodynamics, pp. 408-423. 

  15. Zhao, R. and O. Faltinsen (1998), Water Entry of Arbitrary Axisymmetric Bodies With and Without Flow Separation, Proceedings of the 22nd Symposium on Naval Hydrodynamics, Washington D.C., USA, pp. 652-664. 

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