창의적 선박설계

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경철 추
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1 학부 4 학년교과목 창의적선박설계 (Innovative ship design) 강의교재 Naval Architecture & Ocean Engineering [2009][02] Innovative Ship Design -Freeboard calculation- March 2009 Pro. Kyu-Yeul Lee Department o Naval Architecture and Ocean Engineering, University o College o Engineering

2 Naval Architecture & Ocean Engineering Freeboard Calculation ( 건현계산 ) 서울대학교조선해양공학과 이규열

3 8. 건현계산 (1) - 건현 (Freeboard) 의정의 건현 흘수로부터 Upper Deck 의두께를포함한높이 건현용깊이 건현용깊이 (D ) 선박중앙의형깊이 D = D + t mld stringer 갑판스트링거판의두께 3/40

4 8. 건현계산 (2) - 목적 목적 근거 선박의안전에필요한예비부력을확보하기위하여최소건현을규정하고있으며선박에지정될수있는최소건현은그선박의치수와특징에따라만재흘수선규칙으로부터결정된다. 국제만재흘수선조약 (ICLL 1966), International Convention on Load Line 적용범위 ICLL 1966 Art. 4&5 조약에따라국제항해 (International Voyage) 하는길이 24m 이상선박. 단, 군함, 유람요트, 어선, 총톤수 105 톤미만의현존선은제외. 계산시참조도면 Lines or Oset Table (Fared Lines) General Arrangement Plan (G/A) Hydrostatic Table Midship Section (M/S) Shell expansion Construction proile & Decks plan Forecastle deck construction 4/40

5 8. 건현계산 (3) - 용어 : 건현용길이 (Freeboard Length; L) 건현용길이 (Freeboard Length; L ) F.P t stern t stem 0.85D mld =174m - L 1 = 용골의상면으로부터형심의 85%(0.85Dmld) 가되는흘수선에서의 Total Length(Stem/Stern Thickness 포함 ) 의 96% 의길이 ex) L 1 =( )x0.96 = x 0.96 = m 5/40

6 8. 건현계산 (4) - 용어 : 건현용길이 (Freeboard Length; L) 건현용길이 (Freeboard Length; L ) F.P 0.85D mld =174m - L 1 = 최소형심의 85%(0.85Dmld) 가되는흘수선에서선수재의전면으로부터 Rudder Stock Center 까지의길이 ex) L 1 = ( ) = m - 건현용길이 (Freeboard Length; L ) = L 1,L 2 중큰값 L = max( L1, L2 ) = m 6/40

7 8. 건현계산 (5) - 용어 선박의중앙 (Amidship) 건현길이 (L ) 의중앙을의미하며, 건현마크 (Mark) 는이중앙을기준으로표시된다. 선폭 (Breadth) 선박의중앙에있어서금속제외판을가진배에서는늑골의외면에서외면까지의폭을의미한다. 형심 (Moulded Depth ; D mld ) 용골의상면으로부터선측에서의건현갑판보의상면까지수직거리 건현용깊이 (Depth; D) 건현용깊이는선박의중앙에서의형깊이에갑판스트링거판의두께를더한것을말한다. 방형계수 C b = L B 0.85D D = D + t mld mld stringer ( 는형깊이의에서의 D mld ( 형배수용적 85%) ) 건현갑판 (Freeboard Deck) 통상외기및해수에폭로 (Exposed) 또는노출된최상층의갑판으로서모든 Opening 은상설폐쇄장치를가져야한다. 폭로갑판이불연속인경우가장낮은선을이은선이건현용갑판이된다. ( 건현요구조건을만족해야하는갑판 ) 7/40

8 8. 건현계산 (6) - 용어 : 선루 (Superstructure) Deck House Poop Forecastle 선루의높이 선루 (Superstructure) 건현갑판상에설치된상부에갑판을가지고있는구조물 선루의높이 선루갑판보의상면에서건현갑판보의상면까지의최소수직높이 선루의길이 건현길이범위내에있는선루부분의평균길이 8/40

9 8. 건현계산 (7) - 용어 : 선루 (Superstructure) 선루 (Superstructure) 건현갑판상에설치된상부에갑판을가지고있는구조물로서한쪽선측에서다른쪽선측까지설치되거나또는선측외판에서형폭 (B mld ) 의 4% 를넘지않는위치에서그측판을가지고있는것 선루의높이 : 선측에있어선루갑판보의상면에서건현갑판보의상면까지측정한최소수직높이 선루의길이 (L s : 건현길이내부에있는선루의부분의평균길이 F.P L s 9/40

10 8. 건현계산 (8) - 선박의형식 A 형선박 액체화물만을운송하는선박 ( 예, 유조선, LNG선등 ) 폭로갑판에는화물구획으로들어가는작은개구 (Opening) 만을가지고있음 화물구획에대해낮은침수율을가짐 B 형선박 A 형선박이외의모든선박 ( 예, 살물선, 컨테이너선등 ) B Reduced Type 선박 길이 100m 를넘는 B 형선박이 Reg. 27 을만족하는경우건현을감소할수있다. 1) B-60 Type Reg.27 항의요건에적합한 B 형선박의경우, 그선박의길이에해당되는 A 형표정건현과 B 형표정건현차이의 60% 까지감소시킬수있다. 2) B-100 Type 허용되는건현의감소는일정요건 (Reg.27(10)) 에적합할경우, A 형표정건현과 B 형표정건현차이의 100% 까지감소할수있다. 10/40

11 8. 건현계산 (9) - 계산과정 1 표정건현 (F t ) 계산 2 C b 에대한수정 3 선박의깊이에대한수정 4 선루및트렁크에대한수정 5 현호에대한수정 6 최소선수높이 7 하기만재흘수 11/40

12 8. 건현계산 (10) - 표정건현 선박의형 (Type) 에따른표정건현에서선박의길이 ( L ) 에해당하는표정건현을구함 예시 L 가정확히일치하지않을경우선형보간법으로구함 L = m F t = A 형선박에대한표정건현표 12/40

13 8. 건현계산 (11) - C b 에대한수정 C b 에대한수정 (Reg. 30) C b 가크면요구건현이증가함 C b C b 0.68 C b 에대한수정량 < 0.68 수정없음 Cb = Ft /40

14 8. 건현계산 (12) - 깊이에대한수정 깊이에따른수정 깊이가큰선박의경우일반적으로중량이무겁고무거운선박일수록파랑중에서운동이느리므로파도에덮쳐질가능성이크기때문에높은건현이필요하다. D L D > L /15 수정없음 /15 깊이에대한수정량 R R = = L 250 ( D L / ) R = 15 / 0.48 : : L L < 120m 120m 14/40

15 8. 건현계산 (13) - 선루및트렁크에대한수정 (1) 선루및트렁크가있는경우의요구건현감소 (Reg. 37) L S : 선루의길이 L 의범위내에있는선루부분의평균길이를말한다. L E : 유효길이 둘러막혀있는선루의실제높이 (H a ) 가표준높이 (H s ) 보다 1 큰경우는유효길이 (L E ) = 선루의길이 (L S ) 2 작은경우는유효길이 (L E ) = 선루의길이 (L S ) x 실제높이 (H a ) / 표준높이 (H s ) 로계산한다. 단, 선루의폭 (b) 이선박의전폭 (B) 에걸쳐져있지않으나, 선루가선박의외판으로부터 0.04B 이내에설치되어있는경우, L E = L S x b/b 가된다. (Reg.35(2)) H a : 실제높이 ( 측정 ) H s : 표준높이 (Reg.33) L 가아래값의중간에있을경우는선형보간법으로구한다. L (m) 저선미루 (m) 그밖의선루 (m) 30 이하 이상 /40

16 8. 건현계산 (14) - 선루및트렁크에대한수정 (2) 350mm 860mm 1,070mm : L : L : L 1.0L - 선루및트렁크의유효길이 ( ) 합계가인경우 건현감소길이 = L L E = 24m = 85m 122m :: 가위의값중간에있을경우선형보간법으로구한다. - 선루및트렁크의유효길이 ( L E ) 합계가 1.0L 보다작을경우 건현감소길이 = ( L E = L ) 일때의요구건현감소량 ⅹ 수정계수 16/40

17 8. 건현계산 (15) - 선루및트렁크에대한수정 (3) B 형선박에대한추가수정 - B 형선박에대해서는, 선루의길이에따라다음과같은수정이더필요한경우가있다. 1 선수루 (Forecastle) 의유효길이 (L cle ) 가 0.07L 보다작을때에는다음식으로구해지는값을수정계수로부터감소한다 L L 0.07L ' cle (%) B 형선박으로서선수루가없는평갑판선의경우, L cle 가 0 이므로, 감소되는수정계수는 -5 % 가되는데, 이와같이수정계수가음의값이될때에는수정계수를 0 으로한다. 17/40

18 8. 건현계산 (16) - 선루및트렁크에대한수정 (4) 2 선수루의유효길이가 0.4L 보다클때에는선교루가없더라도표의 Ⅱ 란의값을사용한다. 3 선교루 (Bridge) 의유효길이 (L bridge ) 가 0.2 L 보다작을때는, 표의 Ⅱ 란의값을다음과같이수정한다. I ( II I) L 0.2L bridge Bridge 는일반적으로갑판상의중앙부에있는선루를말한다. 4 선수루의유효길이가 0.07L 보다작고, 선교루의유효길이가 0.2L 보다작을때는, 수정을동시에한다. 즉, I ( II I) L 0.2L bridge 0.07L L L ' cle (%) 18/40

19 8. 건현계산 (17) - 현호에대한수정 (1) 현호에대한수정 현호 선수루및선미루높이가표준높이보다큰경우 Camber 에의한수정 19/40

20 8. 건현계산 (18) - 현호에대한수정 (2) 현호에따른수정량 = ( S S ) ( ), (mm) 0 0 r1 S 0 S r 1 : 현호의표준높이 (mm) : 실제현호의평균높이 (mm) : 둘러막힌선루의합계길이 (L E ) 를로나눈값 r 1 = L E / L L - S 0 >S 인경우 : 수정량을표정건현에더한다. - S 0 <S 인경우 : 수정량을표정건현에서뺀다. 20/40

21 8. 건현계산 (19) - 현호에대한수정 (3) 현호의표준높이계산 21/40

22 8. 건현계산 (20) - 현호에대한수정 (4) 현호의표준높이계산 후반부 전반부 위치 표준현호실제현호높이 (mm) 계수높이 (mm) 계수 A.P 25.0(L /3+10) 1 S1 1 L /6(rom A.P) 11.1(L /3+10) 3 S2 3 L /3(rom A.P) 2.8(L /3+10) 3 S3 3 선체중앙점 0 1 S4 1 평균높이 S A = 8.34(L /3+10) S a = 선체중앙점 0 1 S4 1 L /3(rom F.P) 5.6(L /3+10) 3 S5 3 L /6(rom F.P) 22.2(L /3+10) 3 S6 3 F.P 50.0(L /3+10) 1 S7 1 평균높이 S F = 16.68(L /3+10) S = 현호의형상을포물선으로가정하고, Simpson 제 2 법칙에따라계산 22/40

23 8. 건현계산 (21) - 현호에대한수정 (5) 현호의표준높이계산 S L L A + SF + S0 = = [ mm] = S F, S A, S, S a 의비교에의한실제현호의평균높이 (S) 선정 실제의현호의평균높이 (S) 선정은실제의현호의전반부와후반부의평균높이 (S, S a ) 를표준현호의전반부와후반부의평균높이 (S F, S A ) 와비교하여다음과같이구한다. 1 S F > S, S A S a 일때, S = ( S + S a )/ 2 2 S F > S, S A < S a 일때, S = ( + )/ 2 S S A 3 S F S, 0.75 S A S a 일때, S = ( + )/ 2 S S a 4 S F S, 0.75 S A > S a S A 일때, S = ( S ' + S )/ 2 S S a ( ) ' = S + oi Si Soi 4 2 S A 5 S F S, 0.5 S A > S a 일때, S = ( + )/ 2 S oi S i : 각위치에서의표준높이 : 각위치에서의실제높이 S F S a a 23/40

24 8. 건현계산 (22) - 현호에대한수정 (6) 선루의높이에따른현호의수정 선미루또는선수루의실제높이가표준높이보다클때, 그초과분에대하여다음식으로구한값을실제현호의전반부또는후반부의평균높이에더한다. s = Y 3 L L' / 2 여기서, s Y : 현호의평균높이의증가분 : FP 또는 AP 에서선루의실제높이 (h) 와표준높이 (Hs) 의차 L ' : 둘러막힌선미루또는선수루의평균길이 24/40

25 8. 건현계산 (23) - 현호에대한수정 (7) F.P 1 실제높이 (h) 가표준높이 (Hs) 보다크거나같은경우의 Y 2 실제높이 (h) 가표준높이 (Hs) 보다작지만, 선루의현호가건현갑판의현호보다큰경우의 Y 25/40

26 8. 건현계산 (24) - 최소선수높이 1 L < 250m 일때 최소선수높이 = ( 1 L / 500) 1.36 /( C 0.68) (mm) 56 L + b 2 L 250m 일때 최소선수높이 = ( ) (mm). / Cb 여기서 C b 는 0.85D mld 에서의값이며 0.68 을최소한으로한다. 실제선수높이 F.P 2,3 실제선수높이 = D mld (1) + FP 에서의선수루높이 (2) + FP 에서의현호높이 (3) 계획하기만재흘수 (4) 1 실제선수높이 > 최소선수높이 를반드시만족해야한다. 4 26/40

27 8. 건현계산 (25) - 하기만재흘수 - 허용하기만재흘수 ( d S ) d S = 건현용깊이 (D ) 요구건현 :: 요구건현 = 표정건현 ± 깊이에따른수정 선루에따른수정 ± 현호에따른수정 + 최소선수높이에의한수정 ( 해당시에만 ) - 열대흘수 ( d T ) d = d + T S d S / 48 - 동기흘수 ( d W ) d W = d S d S / 48 27/40

28 8. 건현계산 (26) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (1) 1) 주어진주요치수 : L = m, B = 19.2m, D d 8.6 m, BP mld ml = ( ) T = 6.45 m, C = T = 6.45m에서 mld F.P ~ 선수재까지의길이 = 0.275, A.P ~ 선미재까지의길이 = 3.875, 선수재두께 = 0.025, 선미재두께 = 다목적화물선 : B 형 b 28/40

29 8. 건현계산 (27) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (2) 2) 표정건현 : 1 L 0.85 D mld = = 7. 31m L max( L 1, L = 2 ) L 1 = 용골의상면으로부터형심의 85%(0.85Dmld) 가되는흘수선에서의 Total Length (Stem/Stern Thickness 포함 ) 의 96% 의길이 ( ) X 0.96 = m L 2 = 최소형심의 85%(0.85Dmld) 가되는흘수선에서선수재의전면으로부터 Rudder Stock Center 까지의길이 ( ) = m L = max( L1, L2 ) = max( , ) = m 29/40

30 8. 건현계산 (28) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (3) 2) 표정건현 : 2 표정건현 (B 형선박 ) L = m 에서의 B 형선박의표정건현 = 1521 mm 30/40

31 8. 건현계산 (29) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (4) 3) 표정건현의 C b 에따른수정 ( C b 0.68 인경우 ) C b 에대한수정량 1) b C = Ft = = 1594 mm 1) 0.85 D mld 에서의 C b 추정식 C b 는 0.85D mld 에서의값인데, 초기단계에서는다음과같은 Kanda 의식에따라추정할수있다. 추후설계가진행되어선형이확정되면정확한값으로다시건현계산을하여야한다. C b = C bo ( ) ( C 0.85 / ) ( ) (0.823 / wo / C bo ) D T = = C C C bo wo wo : 계획만재흘수에서의 C = : 계획만재흘수에서의 ( C ) ( ) : 1+ 2 / 3= / 3= 0.823으로추정 bo C b w 31/40

32 8. 건현계산 (30) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (5) 4) 깊이에따른수정량 1 D = Dmld + t stringer = = m 여기서, 건현갑판스트링거의두께를 25mm 로가정하였다. D L D = 8.625m /15= 112 /15 = 7.467m = 8.625m > L /15= m 2 수정 (D > L /15 일경우의표정건현수정량 ) ( D L / 15) R = ( /15) = 270 mm 단, R = L / 0.48 ; L < 120m 112 / /40

33 8. 건현계산 (31) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (6) 5) 선루에따른수정 33/40

34 8. 건현계산 (32) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (7) 5) 선루에따른수정 선루의유효길이 : L E ( 단, L 이내 ) L E = 선루의평균길이 X [min( 표준높이, 실제높이 )] / 선루의표준높이 1 선루의유효길이 = 선수루의유효길이 + 선미루의유효길이 = 8.4 m(7.5% L ) m(11.7% L ) = 21.5 m (19.2% L ) 여기서, 선수루의유효길이는 8.4 m 로가정하였다. ( 그림참조 ) 2 아래표를참조하여 0.1 L 와 0.2 L 사이를선형보간한다. = 5+( )/0.1 X 5 = 9.6 % 34/40

35 8. 건현계산 (33) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (8) 5) 선루에따른수정 3 수정량 i) 아래건현감소길이에서선형보간법을사용하여 L =112 m 일때의건현감소길이를구한다. 건현감소길이 = 350mm 860mm 1,070mm : : : L L L = 24m = 85m 122m -> {860 + ( ) X (112-85)/(122-85)} = 1,013 mm -> 건현감소길이에 2 에서구한수정계수를곱한다 X = 97 mm 35/40

36 8. 건현계산 (34) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (9) 6) 현호에따른수정 1 현호의표준높이 S F = X (L / 3 +10) = mm S A = 8.34 X (L / 3 +10) = mm S o = (S F + S A )/2 = 592 mm 2 현호의실제높이 : S - 평갑판선이므로현호없음. - 선수루및선미루높이가표준높이보다큰경우 : i) 현호의전반부의평균높이증가분 : Y S = 3 L L' / = 2 ( ) / = m 여기서, 아래표를참조하여 75 와 125 사이의표준높이를선형보간한다. 선루의표준높이 : ( ) X (112-75)/(125-75) =2.17 m L (m) 저선미루 (m) 그밖의선루 (m) 30 이하 이상 /40

37 8. 건현계산 (35) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (10) 6) 현호에따른수정 ii) 현호의후반부의평균높이증가분 : Y S = 3 L L' / ( ) = = m 112 / 2 iii) Camber 에의하여생기는평균높이 = 17.5 mm ( 추정 ) CL A S S a = = 66.6mm = = 44mm δ 선수미에서의폭 B mld A : 선박전체길이에대해같은높이에있는점 δ : 중앙부에비해선수미부분에서높아진양 37/40

38 8. 건현계산 (36) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (11) 6) 현호에따른수정 3 SF, SA, S, Sa 의비교에의한실제현호의평균높이 (S) 선정 = + a / 2= / 2 = S F > S, S A S a 일때, S ( S S ) ( ) mm 4 수정량 ( S S ) ( r ) = ( ) ( ( ) /112) = 351mm 38/40

39 8. 건현계산 (37) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (12) 7) 하기만재흘수 Cb 수정에따른표정건현깊이에따른수정선루에따른수정현호에따른수정 1,594 mm +270 mm -97 mm +351 mm 형상건현 2,118 mm 건현용깊이허용하기만재흘수계획하기만재흘수여유 m m 6.45 m 57 mm 39/40

40 8. 건현계산 (38) - 재화중량 7,400 ton 다목적화물선의건현계산예 (13) 8) 최소선수높이 FP 에서만재흘수선으로부터노출갑판의선측상면까지의연직거리 L < 250 이므로, 56 L = 4644mm = 실제의선수높이 : ( 1 L / 500) 1.36 /( C ) ( b ) ( / 500) ( 1.36 /( ) ) Dmld + FP 에서의선수루높이 + FP 에서의현호높이 계획하기만재흘수 = = 5.01 m > m 그러므로만족한다. 40/40

슬라이드 1

슬라이드 1 11. Basic Scheme 과선가견적 2016 년상반기 김수영 11-1. Basic Scheme 의구성 Basic Scheme 작성목적 설계하고자하는선박의확정된정보를나타내는도표프로젝트의기본계획을담당하는부서에서작성, 관리함유사한선박의정보를함께표시하고비교함으로써기본설계오류를방지정해진형식은없으나진행하는프로젝트의설계선박에대한주요제원, 화물창용적, 중량, 엔진및추진기정보,