[논문]AFRAMAX TANKER의 CSR 적용에 대한 고찰

김성인; 김영남; 김경래

AFRAMAX TANKER의 CSR 적용에 대한 고찰
Consideration for AFRAMAX TANKER Applied Common Structural Rules 원문보기

김성인 (한진중공업 선체설계팀) , 김영남 (한진중공업 선체설계팀) , 김경래 (한진중공업 선체설계팀)

The IACS Common Structural Rules are to be applied for double hull tanker of more than 150m length with contracted after 1 April 2006. The objectives of the rules are to make more robust, safer ship and to ensure transparency of the technical background. In compliance of CSR, we had carried out prescriptive rules scantling determination and 3-D hold FE analysis of AFRAMAX TANKER. Prescriptive rules scantling determines the minimum required scantling, hull-girder longitudinal bending and shear strength, hull girder ultimate strength, local strength of plate and stiffener, strength of primary supporting member and fatigue assessment of the longitudinal stiffener end connections to the transverse bulkhead. 3-D hold FE analysis assesses the structural adequacy of the vessel's primary hull structure and major supporting members using yielding and buckling failure modes. So we could verify the strength assessment of AFRAMAX TANKER applied CSR.

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문제 정의

본 논문에서는 AFRAMAX TANKER 에 CSR 을 적용하여 PRESCRIPTIVE RULES SCANTLING 을 결정하고 3D HOLD FE ANALYSIS 를 수행한 결과를 소개하고자 한다.
본 논문은 당사에서 현재까지 CSR FINAL VERSION 에 대한 기존 DESIGN 과의 결과를 비교/검토하였으며, 금번 당사의 AFRAMAX TANKER 실선 설계적용 시 이 결과를 토대로 하여 구조적강도 측면에서 최적의 설계가 될 수 있도록 반영할 것이다.
특히 BUCKLING 의 경우 CSR 에 새로이 적용되는 사항으로써 NONLINEAR 해석인 ADVANCED BUCKLING ANALYSIS 를 수행하였다. 이를 통해 CSR 적용에 대한 각 COMPARTMENT 의 SCANTLING 증가 부분을 검토하고 AFRAMAX TANKER 선의 설계개념에 관해 고찰하고자 한다.

제안 방법

3D HOLD FE ANALYSIS 에서는 CSR RULE 에 따라 MODELLING, LOADING, BOUNDARY CONDITION 을 적용하였으며, YIELD 와 BUCKLING CHECK 를 통해 STRENGTH ASSESSMENT g 검토하였다. 특히 BUCKLING 의 경우 CSR 에 새로이 적용되는 사항으로써 NONLINEAR 해석인 ADVANCED BUCKLING ANALYSIS 를 수행하였다.
DYNAMIC LOADS (EXTERNAL) : VERTICAL WAVE BENDING MOMENT AND SHEAR FORCE, HORIZONTAL WAVE BENDING MOMENT, IMPACT LOAD 를 포함한 DYNAMIC WAVE PRESSURE.
FATIGUE ASSESSMENT 에 사용되는 TOTAL COMBINED STRESS RANGE 는 GLOBAL DYNAMIC STRESS COMPONENTS 와 LOCAL DYNAMIC STRESS AMPLITUDES 로 구성되어 있다. GLOBAL DYNAMIC STRESS COMPONENTS 는 VERTICAL WAVE HULL GIRDER BENDING STRESS 와 HORIZONTAL WAVE HULL CARDER BENDING STRESS 를 고려하며, LOCAL DYNAMIC STRESS AMPLITUDES 는 DOUBLE BOTTOM BENDING STRESS, LONGITUDINAL 의 LOCAL BENDING STRESS 그리고 PLATE BENDING STRESS 를 고려한다. 이렇게 구한 값을 식 (2.
구성되어 있다. LONGITUDINAL STIFFENER END CONNECTION 에 대한 FATIGUE ASSESSMENT 는 SIMPLIFIED FATIGUE ASSESSMENT 로서 BEAM THEORY 에 근거한 NOMINAL STRESS APPROACH 를 사용하여 계산하며, DESIGN DRAUGHT 에서의 FULL LOAD CONDITION 과 NORMAL BALLAST DRAUGHT 에서의 BALLAST CONDITON 2 가지 LOADING CONDITION 에서의 DAMAGE RATIO 를 계산한다. DAMAGE RATIO 계산식은 다음과 같다.
PLATE BUCKLING 은 UNI-AXIAL BUCKLING 을 고려하며 X 방향의 COMPRESSIVE STRESS 와 SHEAR STRESS 에 대한 BUCKLING UTILISATION FACTOR 로써 BUCKLING 을 CHECK 하고, COMPRESSIVE AXIAL STRESS 을 이용하여 COLUMN BUCKLING MODE 와 TORSIONAL BUCK 니 NG MODE 를 통해 STIFFENER BUCKLING 을 CHECK 한다. 특히 STIFFENER COLUMN BUCKLING 계산시 LATERAL PRESSURE 가 작용하지 않는 STIFFENER 가 SNIP 처리 된 경우, 식 (2.
PRESCRIPTIVE RULES SCANT 니 NG 에서는 NET THICKNESS APPROACH 를 적용하였으며, DANAMIC LOAD COMBINATION 을 통해 LOCAL RULES SCANTLING 과 FATIGUE, PSM(PRIMARY SUPPORT MEMBERS), SLOSHING 계산을 수행 및 CSR 에서 새롭게 추가된 HULL CARDER ULTIMATE STRENGTH 를 고려하여 설계를 수행하였다. 3D HOLD FE ANALYSIS 에서는 CSR RULE 에 따라 MODELLING, LOADING, BOUNDARY CONDITION 을 적용하였으며, YIELD 와 BUCKLING CHECK 를 통해 STRENGTH ASSESSMENT g 검토하였다.
STRUCTURAL STRENGTH ASSESSMENT 에서는 YIELD 와 BUCKLING(PULS)을 CHECK 하였다. BUCKLING 은 CSR 에서 새로이 적용되는 사항으로써 NON-LINEAR 해석인 ADVANCED BUCKLING ANALYSIS(PULS)이다.
본 연구에서는 AFRAMAX TANKER 선에 대해 CSR 을 적용하여 검토하였다.
선박의 INITIAL SCANTLING 0| PRESCRIPTIVE SCANTLING 에 의해 검증된 후 주요 HULL STRUCTURE 와 MAJOR SUPPORTING MEMBER 의 구조적인 적합성을 결정하기 위해 FE ANALYSIS 를 수행한다. CSR 의 경우 MIDSHIP CARGO REGION 에서 CARGO TANK STRUCTURAL STRENGTH ANALYSIS 는 MANDATORY 사항이며, MIDSHIP CARGO TANK FE MODEL 은 3 CARGO TANK 를 포함해야 한다.
3D HOLD FE ANALYSIS 에서는 CSR RULE 에 따라 MODELLING, LOADING, BOUNDARY CONDITION 을 적용하였으며, YIELD 와 BUCKLING CHECK 를 통해 STRENGTH ASSESSMENT g 검토하였다. 특히 BUCKLING 의 경우 CSR 에 새로이 적용되는 사항으로써 NONLINEAR 해석인 ADVANCED BUCKLING ANALYSIS 를 수행하였다. 이를 통해 CSR 적용에 대한 각 COMPARTMENT 의 SCANTLING 증가 부분을 검토하고 AFRAMAX TANKER 선의 설계개념에 관해 고찰하고자 한다.

후속연구

SPACE & WEB SPACE 에 관한 연구가 필요하다고 본다. 또한 INNER BOTTOM 과 HOPPER PLATE 의 WELDED KNUCKLE 부분 STRESS 를 최소화 할 수 있는 HOPPER 형상에 관한 CASE STUDY도 필요하다고 본다.

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