대한조선학회논문집 Journal of the Society of Naval Architects of Korea pissn:1225-1143, Vol. 54, No. 1, pp. 34-42, February 2017 eissn:2287-7355, https://doi.org/10.3744/snak.2017.54.1.34 고속선박의선수부상자형구조물에작용하는 Green Water 설계충격하중의산출 김용직 김인철 신상묵부경대학교조선해양시스템공학과 Computation of the Green Water Design Impact Loads Actg on the Box-Type Structure of a High-Speed 's Bow Yong Jig Kim In Chul Kim Sangmook Sh Department of Naval Architecture and Mare Systems Engeerg, Pukyong National University This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction any medium, provided the origal work is properly cited. In rough seas, green water shipped on board may impose quite large impact loads on the structures on deck and sometimes result structure damages. One of the essential tasks of the naval fluid engeers is to provide the design impact loads which are needed for proper design of the structure strength agast the green water impacts. Computation of the design impact load due to green water needs first a process to fd the sea condition and the ship cruisg condition which cause maximum green water impacts on structures as well as other succeedg processes to compute ship motion responses, green water flows and impact loads. Also, as a bold and practical process, it is needed that the irregular real seas are to be substituted by design regular waves which are equivalent view pots of green water impacts. In this paper, the whole processes to compute the design green water loads actg on bow structure are set up creatively. And the green water design impact loads actg on the box-type structure of a high-speed ship's bow are computed and discussed. Keywords : Green water( 그린워터 ), Design impact load( 설계충격하중 ), Computation process( 산출과정 ), Box-type structure( 상자형구조물 ), Bow deck( 선수갑판 ) 1. 서론 선박이황천중에서운항할때선수부는수면과의과도한상하상대운동으로큰충격하중을받게된다. 대표적인선수충격현상으로슬래밍충격현상과 green water 충격현상을들수있다. 선수부가파면에돌입할때일차적으로발생하는슬래밍과정에서는 white water 라불리는흰색물보라가발생하며, 선수상대운동이매우커서선수갑판이파면아래로내려갈정도가되면흰색물보라하부에해수덩어리 (green water 라불림 ) 가갑판둘레에서순간적으로솟아올라일시에수벽을형성한다. 이해수덩어리즉 green water 는곧높은속도로선수갑판에무너져들어오며, 이과정에서갑판위구조물과선수갑판자체에큰충격을가한다. 이러한현상을 green water 충격현상이라부른다. Green water 와관련한다양한연구들 (Mizoguchi, 1988; Buchner, 1995, 1996; Kim & Kim, 1996; Pekken, et al., 1999; Kim & Sh, 2005; Pham & Varyani, 2005; Jeong, et al., 2010; Lee, et al., 2012; Ha, et al., 2012; Jeong, et al., 2013) 이국내외에서수행되어왔으며, 이러한연구들은주로가정된규칙파또는특정해수유입조건에의해유발되는 green water 유동과하중의해석에대한연구들이다. Green water 와관련하여유체공학자들이감당해야하는핵심과제중의하나는 green water 충격에대비하여구조강도설계를할때필요한설계하중을제공하는것이며, 이과제는주어진파나조건에대한 green water 계산법만으로는해결할수없다. 설계용 geen water 하중을산출하기위해서는선박이어떠한해상상태및운항상태에서최대 green water 충격을받게되는지부터검토해야하고, 또대개의연구들이구축하고자하는규칙파중 green water 계산법을실제해상인불규칙파중에서의 green water 문제에어떻게적용할것인지도기술적측면에서풀어야할중요과제가된다. 본연구에서는구조강도설계에필요한 green water 설계충격하중의산출과정을설계규칙파산정과정을포함하여독자적으 Received : 5 September 2016 Revised : 2 November 2016 Accepted : 23 December 2016 Correspondg author : Yong Jig Kim, yjkim@pknu.ac.kr
김용직 김인철 신상묵 로정립하고, 고속선박의선수갑판위상자형구조물을대상으로그계산예를보인다. 3. 해상조건별운항상태산정 2. 대상선박및구조물 대상선박은수선장이 54.4 m이고배수톤수가 500 ton 인선박으로설계속도는 40 knots 이며, 고속으로운항할때선체가들리는반활주상태로운항된다. 이선박의주요제원은 Table 1과같고, Fig. 1에선수갑판과갑판위상자형구조물 ( 외곽선만표시 ) 의평면도와측면도를보인다. 이그림의선수갑판뒤쪽끝에선교 (bridge) 가있으며, 좌표 는선수갑판후단 ( 선교앞면 ) 으로부터선수방향으로의거리이고좌표 는횡방향위치를나타낸다. Green water 현상이발생하는황천에서이선박은저항증가와추력감소로인해자연적으로운항속도가감소될뿐아니라 green water 와슬래밍에의한충격을줄이기위해불가피하게운항속도를낮추게되어설계속도보다는상당히낮은속도로운항된다. 이러한황천중의낮은운항속도에서는반활주상태가아닌비활주상태 ( 부상하지않은상태 ) 에서의운항이예상된다. Table 1 Prcipal particulars of the ship Prcipal Particulars Length (Water Le) (L) Breadth (B) Depth (D) Draft (Td) Displacement (Δ) Design Speed (Vd) (a) Plane view Values 54.4 m 8.7 m 4.7 m 2.3 m 500 ton 40 Knots (b) Lateral view Fig. 1 Projection views of bow deck and box-type bow structure 구조물강도설계의기준이되는설계충격하중은구조물에위험이되는최대충격하중을의미한다. 따라서 green water 에의한설계충격하중을산출하기위해서는 green water 충격이크게발생할수있는여러경우들을선박의운항요구조건등을바탕으로폭넓게선정하고각경우들에대한상세한검토가요구된다. 이선박은유의파고 (significant wave height, ) 4.0 m 이하해상에서생존가능, 유의파고 3.0 m 이하해상에서운용가능, 유의파고 1.25 m 이하해상에서정상운항이요구된다고가정하기로한다. 유의파고 3.0 m 이상의해상에서이선박은생존가능성만보유하면되므로정지상태또는매우작은선속으로운항되고, 낮은선속에서는구조물에부딪히는 green water 유속도작아지므로 green water 충격도크지않을것으로예상된다. 유의파고 1.25 m 이하해상에서는고속운항이가능하나 green water 충격이발생할정도의본격적인갑판침수의가능성은없으며, 특히설계속도 40 knots 에가까운고속에서는반활주상태로운항되므로선수가위로들리게되어선저슬래밍의가능성은높지만 green water 충격의가능성은희박하다고할수있다. 이선박에서큰 green water 충격하중이발생할가능성이있는운항상태를추정하기위해여러예비계산들이수행되었고, green water 충격관점에서검토할필요가있는해상상태로유의파고 1.75~3.0 m 범위에서 6가지해상조건들을선정하였다. 편의상, = 3.0 m인해상을 Case 1, = 2.75 m인해상을 Case 2, = 2.5 m인해상을 Case 3, = 2.25 m인해상을 Case 4, = 2.0 m인해상을 Case 5, = 1.75 m인해상을 Case 6으로지칭하기로한다. 각경우의해상조건에서이선박이운항할수있는최대선속또는 green water 충격이클것으로예상되는선속을결정하기위해선박운동해석에가장널리사용되고있는선형스트립법 (Tasai & Tagaki, 1969; Mitsui buildg & Engeerg Co., 1975) 으로갑판침수및슬래밍발생에대한단파정불규칙파중단기예측계산 (Beck, et al., 1989) 을수행하였고, 그결과를 Table 2에보인다 ( 은파의평균주기, ITTC 파스펙트럼과코사인제곱분산함수를사용함 ). 대상선박과유사한선박들의경우통상갑판침수및슬래밍에의한운항한계를시간당발생횟수 20~30 회정도 (Beck, et al., 1989) 로정하므로본연구에서는시간당 25 회발생을운항한계로가정하였다. Table 2의 Case 1~4 는이운항한계에의해최대선속이결정되었으며, Case 1에서 7.78 knots, Case 2에서 9.78 knots, Case 3에서 13.11 knots, Case 4에서 18.35 knots 가 green water 계산용선속으로정해졌다. Case 5와 Case 6에서는슬래밍과갑판침수에의한운항한계는없으며고속으로운항할수있으나, green water 충격이클것으로예상되는 Case JSNAK, Vol. 54, No. 1, February 2017 35
고속선박의선수부상자형구조물에작용하는 Green Water 설계충격하중의산출 5의 20 knots, Case 6의 22 knots 를 green water 계산용선속으로정하였다. 파의입사방향은 green water 충격이가장큰선수파 ( ) 로정하였다. 4. 해상조건별설계파산정 앞에서 green water 충격하중산출을위해선정한 6가지해상상태들은수많은규칙파들이복합적으로중첩되어있는불규칙한해상상태이다. 반면에 green water 충격하중을정량적으로직접산출하기위한수치계산연구들은대부분불규칙파가아닌규칙파중에서의 green water 유동및하중계산법연구에국한되어있다. 따라서실제의불규칙해상을 green water 충격관점에서등가인또는등가에가까운규칙파로대체한설계계산용극한파즉, green water 계산용설계파 (design wave) 를이용한계산법을모색할필요가있다. Green water 충격에는선속이외에선수갑판초과수면높이가지배적인요소라고할수있다. 본연구에서는 green water 설계파산정시선수에서의상하방향상대운동의설계극한값 (design extreme value, 초과확률이 1% 인응답값 ) 을기준으로설계파를산정하였으며, 6가지해상상태에대한설계파계산결과를 Table 3에보인다. 상대운동해석이론으로역시선형스트립법을사용하였으며, 설계극한값계산시해상상태 ( 또는운항상태 ) 지속시간은대상선박이연안에서운영됨을감안하여 2시간으로가정하였다 ( 통상대양항해상선의경우 3시간을기준으로함 ). Table 3의 Case 4를예로들어설계파계산과정을설명하기로한다. Case 4는유의파고가 2.25 m이고파평균주기가 5.909 sec 인해상이며, 선속 18.35 knots 로선수파상태에서 2 시간운항할때선수수선 (FP) 에서계산된상하방향상대운동의설계극한값은 6.054 m로산출되었다. 선수규칙파중에서동일한선속으로운항할때의상하방향상대운동의 RAO(Response Amplitude Operator, 응답진폭과파진폭의비 ) 는 Fig. 2와같으며, 무차원원주파수 = 2.30( 파장으로환산하면파장이선체길이의 1.188 배인파 ) 에서 RAO 최대값이 3.58 임을알수있다. 이경우불규칙파해상에서의상대운동설계극한값과동일한크기의상대운동을유발하는규칙파인설계파의파고 ( ) 는다음식으로계산할수있다. 즉, Case 4의경우상대운동설계극한값 6.054 m의 2배를 RAO 최대값 3.58 로나누어설계파의파고 ( ) 는 3.382 m로계산된다. 파장 ( ) 은가장큰상대운동을유발하는파장즉, RAO 최대값을주는파장인 64.61 m( 선체길이의 1.188 배 ) 로정해진다. (1) Table 2 conditions for green water calculation (a) Case 1( =3.0m, =6.758sec) No. of Slammg( ) and No. of Speed 5 6 7 8 9 10 1.8 3.4 5.5 8.5 12.2 16.9 14.5 18.1 21.9 25.9 30.1 34.6 =7.78 knots Headg Angle : (b) Case 2( =2.75m, =6.494sec) No. of Slammg( ) and No. of Speed 7 8 9 10 11 12 3.9 6.1 9.0 12.6 16.6 21.1 15.9 19.0 22.2 25.8 29.2 32.5 (c) Case 3( =2.5m, =6.207sec) No. of Slammg( ) and No. of Speed 11 12 13 14 15 16 11.7 15.0 18.6 22.5 26.3 30.1 20.0 22.4 24.7 27.1 29.1 30.9 (d) Case 4( =2.25m, =5.909sec) No. of Slammg( ) and No. of Speed 16 17 18 19 20 21 19.4 22.0 24.3 26.4 28.3 30.1 18.3 19.2 20.0 20.5 20.9 21.2 (e) Case 5( =2.0m, =5.535sec) No. of Slammg( ) and No. of Speed 18 19 20 21 22 23 13.4 14.5 15.5 16.3 16.9 17.4 9.08 9.21 9.24 9.18 9.04 8.84 (f) Case 6( =1.75m, =5.154sec) No. of Slammg( ) and No. of Speed 20 21 22 23 24 25 5.48 5.67 5.77 5.81 5.78 5.69 2.19 2.09 1.98 1.86 1.72 1.57 =9.78 knots Headg Angle : =13.11 knots Headg Angle : =18.35 knots Headg Angle : =20 knots Headg Angle : =22 knots Headg Angle : 36 대한조선학회논문집제 54 권제 1 호 2017 년 2 월
김용직 김인철 신상묵 (c) Case 3 Significant Height( ) 2.5 m Average Period( ) 6.207 sec Fig. 2 RAO of vertical relative displacement at FP (Case 4, =18.35knots,, Non-dim. wave cir. freq.: ) Table 3 Design wave calculations for 6 cases (VRD* : Vertical Relative Displacement) (a) Case 1 Significant Height( ) 3.0 m Average Period( ) 6.758 sec Speed( ) 7.78 knots Headg Angle( ) 180 1.29 m 4.33 sec 6.325 m Maximum RAO 3.04 Design Height( ) Design Length( ) (b) Case 2 1.005 4.161 m (6.325m 2/3.04) 54.69 m (1.005L) Significant Height( ) 2.75 m Average Period( ) 6.494 sec Speed( ) 9.78 knots Headg Angle( ) 180 1.28 m 4.05 sec 6.294 m Maximum RAO 3.19 Design Height( ) Design Length( ) 1.091 3.946 m (6.294m 2/3.19) 59.34 m (1.091L) Speed( ) 13.11 knots Headg Angle( ) 180 1.27 m 3.69 sec 6.269 m Maximum RAO 3.4 Design Height( ) Design Length( ) (d) Case 4 1.091 3.687 m (6.269m 2/3.4) 59.34 m (1.091L) Significant Height( ) 2.25 m Average Period( ) 5.909 sec Speed( ) 18.35 knots Headg Angle( ) 180 1.22 m 3.24 sec 6.054 m Maximum RAO 3.58 Design Height( ) Design Length( ) (e) Case 5 1.188 3.382 m (6.054m 2/3.58) 64.61 m (1.188L) Significant Height( ) 2.0 m Average Period( ) 5.535 sec Speed( ) 20 knots Headg Angle( ) 180 1.11 m 3.04 sec 5.522 m Maximum RAO 3.6 Design Height( ) Design Length( ) 1.298 3.068 m (5.522m 2/3.6) 70.62 m (1.298L) JSNAK, Vol. 54, No. 1, February 2017 37
고속선박의선수부상자형구조물에작용하는 Green Water 설계충격하중의산출 Table 3 (Contued) (f) Case 6 Significant Height( ) 1.75 m Average Period( ) 5.154 sec Speed( ) 22 knots Headg Angle( ) 180 텝별로산출된다. Green water 의유동시뮬레이션을위해서는선수갑판둘레의모든지점에서각순간초과수면높이가계산되어유동시뮬레이션을위한경계조건으로사용된다. 참고로 FP 에서의갑판초과수면높이의최대값은 Case 1에서 1.625 m, Case 2에서 1.663 m, Case 3에서 1.293 m, Case 4에서 1.006 m, Case 5에서 0.847 m, Case 6에서 0.282 m이었다. Design Extreme Amplitude 0.958 m 2.78 sec 4.783 m Maximum RAO 3.64 Length( ) for Max. RAO 1.298 Design Height( ) Design Length( ) 2.628 m (4.783 m 2/3.64) 70.62 m (1.298L) 나머지 5가지경우에대한설계파의파고와파장도동일한과정을거쳐계산되며, 6가지각경우에대한설계파고와파장을정리하면각각 Case 1에서 4.161 m와 54.69 m이고, Case 2에서 3.946 m와 59.34 m, Case 3에서 3.687 m와 59.34 m, Case 4에서 3.382와 64.61 m, Case 5에서 3.068 m와 70.62 m, Case 6에서 2.628 m와 70.62 m이다. 이후 green water 해석을위한비선형시뮬레이션들은규칙파로대체된이설계파들에대해계산된다. (a) Heave and Pitch 5. 운동 유동 하중의시뮬레이션 5.1 선체종운동및선수상대운동시뮬레이션 각경우의설계파및선속에대한선체종운동 (longitudal motion) 및선수상대운동의계산에는과대운동에따른비선형효과를고려할필요가있으므로비선형스트립법 (nonlear strip method, Hwang, et al., 1985) 을이용하여상하동요 (heave) 및종동요 (pitch), 선수상대운동을시간영역에서시뮬레이션하였다. Fig. 3에 Case 4에대한상하동요와종동요, 수면높이의시간영역계산예를보인다 ( 는 encounter period, 조우주기 ). Fig. 3의 (a) 에는상하동요와종동요의시간에따른변화를전체계산시간인 5주기에대해보였고, (b) 에는 FP 에서의수면높이변화를 5번째 1주기동안보였다 ( 수면높이계산시 dynamic swell-up 은고려하지않았음 ). 이들비선형계산에서는계산시작초기의과도적변화가소멸되고준정상상태 ( 주기적인반복상태 ) 가되었을때의 1주기해를비선형해로한다. 계산된선수상대운동에서선수갑판높이를제함으로써 green water 의유동시뮬레이션에필요한선수갑판둘레의초과수면높이가계산시간스 (b) Water Level at FP Fig. 3 Time history of heave, pitch and water level at FP for Case 4 ( =3.382 m, =18.35 knots,, =3.312 sec) 5.2 Green water 유동시뮬레이션 Green water 충격압력산출에필요한유동정보 ( 유속및수위 ) 를얻기위해선수갑판에서의 green water 유동시뮬레이션이수행되었고, 이를위한 CFD 기법으로는천수파방정식에기초하여자체개발한 predictor-corrector 2종상류차분법 (Kim & Kim, 1996; Kim & Sh, 2005) 을적용하였다. 비선형과대운동시뮬레이션에서얻어진갑판둘레초과수면높이와선속이 green water 유입시경계조건으로사용되었으며, 상하동요와종동요에의한갑판의움직임도유동시뮬레이션에고려되었다. Green water 유동시뮬레이션시좌우현을전통하거나이에준하는구조물은적절한경계조건을부여하여그영향을고려할필요가있으 38 대한조선학회논문집제 54 권제 1 호 2017 년 2 월
김용직 김인철 신상묵 나, 여유를갖는안전한하중의산출을위해갑판위장비및중소형구조물들의영향은고려하지않았다. 본연구의유동시뮬레이션에서는선교전면 ( 선수갑판후단 ) 에서만파가완전반사되는것으로가정하였다. Case 4에대한 green water 유동계산결과의한예를 Fig. 4 에보인다 ( 는각위치에서선수갑판으로부터의높이임 ). 각그림에서의변화하는격자면은 green water 의수면모양을나타내며, 각격자점에서의작은화살표는유속벡터이다. 각그림에는하중산출대상인상자형구조물의외곽선모양을참고로표시하였다. 그림 (a) 과 (b) 의시간사이에 green water 전면이상자형구조물에충돌하고이과정에서구조물에최대충격이유발된다. 수위와유속이클수록구조물에가해지는충격은커지며, 해상조건 6가지경우에대한상자형구조물전면중앙 ( =5.0 m, =0.0 m) 에서의 green water 최대수위와전후방향최대유속은각각 Case 1에서 1.08 m와 10.6 m/sec, Case 2에서 1.17 m와 11.3 m/sec, Case 3에서 1.14 m와 11.4 m/sec, Case 4에서 1.01 m와 13.0 m/sec, Case 5에서 0.87 m와 13.5 m/sec, Case 6에서 0.5 m와 13.2 m/sec 이다. 5.3 Green water 충격하중시뮬레이션 Green water 시뮬레이션에서얻어진유동정보를이용하고, 제트류의운동량보존법칙을적용하여상자형구조물에가해지는충격압력을산출하였다. 구조물전면의횡방향각지점에서제트류운동량보존법칙으로부터각순간수위높이까지의평균충격압력이계산되며 (Buchner, 1996), 이평균충격압력에의한힘과모멘트를동일하게유지하면서상하방향압력분포를실제분포에가깝도록수정하는상하방향변화계수를도입하여이평균압력을수정함으로써최종충격압력은다음과같이계산하였다. (a) 4.60 (2) cos where, cos cos 여기에서, 는유체밀도이고 는전후방향유속이며 는각순간의 green water 수위, 는전후방향에대한구조물표면의경사각 ( 예 : 수직면 ) 이다. 구조해석에필요한상자형구조물표면에서의충격압력분포계산결과중 Case 3과 Case 4, Case 5의예들을 Fig. 5와 Fig. 6, Fig. 7에각각보인다. 이들계산에는상자형구조물각면들의경사각등구조물의세부치수가 (b) 4.70 Fig. 4 Simulation of green water on bow deck for case 4 ( =3.382 m, =18.35 knots, =180, =3.312 sec) JSNAK, Vol. 54, No. 1, February 2017 39
고속선박의선수부상자형구조물에작용하는 Green Water 설계충격하중의산출 반영되었다. 각그림에서 (a) 과 (b) 는각각최대압력발생시간과최대충격력발생에가까운시간에대한결과이다. 산출된충격압력은시간영역에서계산되어시간이력까지를알수있으므로정적구조해석은물론동적구조해석에도이용될수있다. 각경우에서압력이최대치에이르는시간 (rise time) 은대략 0.13~ 0.18sec 정도이었으므로고유주기가매우짧은부재들에는거의정적하중으로작용하고, 고유주기가대략 0.1sec 이상인구조부재들이있을경우어느정도의동적효과도나타날수있다고생각된다. 정적구조해석을통해강도평가를할경우, 전체구조물의관점에서는전체충격력이클것으로예상되는 Case 4와 Case 3, Case 5의압력들을적용할필요가있다고판단되었으며, 국부구조의관점에서는유속이커서국부적으로높은최대압력이발생하는 Case 4와 Case 5를고려할필요가있다고판단되었다. 나머지 Case 1과 Case 2, Case 6의충격하중들은 Case 3과 Case 4, Case 5와비교하여상대적으로작아서구조강도설계시고려할필요는없다고판단되었다. Case 1과 Case 2의경우전면평면부최대압력은각각 와 정도로작았고, Case 6의경우전면평면부최대압력은 정도이지만압력분포높이가약 이하여서전체충격하중은크지않다고할수있다. (a) 4.64 (b) 4.68 Fig. 6 Distribution of impact pressure for Case 4 ( =3.382 m, =18.35 knots,, =3.312 sec) (a) 4.62 (a) 4.65 (b) 4.63 Fig. 5 Distribution of impact pressure for Case 3 ( =3.687 m, =13.11 knots,, =3.626 sec) (b) t/t e = 4.68 Fig. 7 Distribution of impact pressure for Case 5 ( =3.068 m, =20.0 knots,, =3.399 sec) 40 대한조선학회논문집제 54 권제 1 호 2017 년 2 월
김용직 김인철 신상묵 6. 결론 References 본연구에서는구조강도설계에필요한 green water 설계충격하중의산출과정을독자적으로정립하고, 고속선박의선수갑판위상자형구조물을대상으로그계산예를보였다. 주요사항들은다음과같다. 설계충격하중을산출하기위해서는 green water 충격이크게발생할수있는후보해상상태들을적절히선정하고각해상조건별 green water 계산용선속을정하여야한다. 해상조건별선속의결정에갑판침수나슬래밍발생횟수등에기초한운항한계조건을이용할수있으며, 이들의계산에는선형스트립법이효율적으로사용될수있다. 통상연구자들이구축하고있는규칙파중에서의 green water 계산법을선정된불규칙해상상태들에적용하기위해서는불규칙파를 green water 충격관점에서등가라고할수있는설계규칙파로대체할필요가있다. 본연구에서는불규칙파중선수상하방향상대운동의설계극한값과같은크기의상대운동을유발하는규칙파를 green water 계산용설계파로정하였으며, 이설계파의효율적인산출에도선형스트립법을사용하였다. 각해상상태별규칙파로대체된설계파에대해선체종운동및 green water 유동, green water 충격하중을보유한전산코드들을이용하여시간영역에서시뮬레이션할수있으며, 얻어진결과들중충격압력이나충격력이최대가되는하중분포를설계충격하중으로제공하면된다. 본연구에서는이계산들을위해서자체개발한시간영역비선형시뮬레이션기법들을이용하였으며, 산출된충격하중은시간영역에서계산되어시간이력까지알수있으므로정적구조해석은물론동적구조해석에도이용될수있다. 정립된 green water 설계하중산출법의계산예로 500ton 급고속선박의선수부상자형구조물에작용하는설계충격하중의계산예를보였다. 이예에서전체구조물관점에서는전체충격력이클것으로예상되는 Case 3( =2.5m, =13.11knots) 와 Case 4( =2.25m, =18.35knots), Case 5( =2.0m, =20.0knots) 의압력들이최대응력을발생시킬가능성이높다고판단되었으며, 국부구조의관점에서는유속이커서높은최대압력이발생하는 Case 4와 Case 5에서의국부적인초기압력분포도검토할필요가있다고판단되었다. 향후구조강도설계에실제적용한결과를피드백받아개선할점을찾고실용성을높이는연구가필요하며, 전체산출과정에서다양한요소기술들이이용되는만큼각요소기술들의지속적인검증과개선도당연히필요하다고생각한다. 후기 이논문은부경대학교자율창의학술연구비 (2015 년 ) 에의하여게재되었습니다. Beck, R.F. Cumms, W.E. Dalzell, J.F. Mandel P. & Webster, W.C., 1989. Prciples of naval architecture 2nd revision, Chapter 8 Motions waves. SNAME: Jersey City. Buchner, B., 1995. On the impact of green water loadg on ship and offshore unit design. PRADS '95, Seoul, pp.430-443. Buchner, B., 1996. The fluence of the bow shape of FPSOs on drift forces and green water. OTC paper no. 8073, Offshore Technology Conference 96, Houston, pp.389-400. Ha, Y.J. Lee, Y.G. & Jeong K.Y., 2012. An experimental study on the effects of bow flare angle about green water regular waves. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 49(1), pp. 79-86. Hwang, J.H. Kim, Y.J. & Kim, S.Y., 1985. On the nonlear hydrodynamic forces due to large amplitude forced oscillations. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 22(3), pp.1-8. Jeong, K.L. Lee, Y.G. & Ha, Y.J. 2013. Experimental and numerical study on the effects of bow deck shape on the green water. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 50(5), pp.273-281. Jeong, K.L. Lee, Y.G. & Kim, N.C., 2010. A fundamental study for the numerical simulation method of green water occurrence on bow. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 47(2), pp.188-195. Kim, Y.J. & Kim, I.C., 1996. Numerical simulation of Two-dimensional shippg water by usg a simplified model. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 33(2), pp.1-12. Kim, Y.J. & Sh, K.S., 2005. Numerical calculation and experiment of green water on the bow deck regular waves. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 42(4), pp.350-356. Lee, C.S. Heo, H.S. Kim, Y.N. Kim, M.H. Kim, S.H. & Lee, J.M., 2012. Investigation of structural responses of breakwaters for green water based on fluid-structure teraction analysis. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engeerg, 4, pp.83-95. Mitsui buildg & Engeerg Co., Ltd., 1975. A computer program for theoretical calculation of JSNAK, Vol. 54, No. 1, February 2017 41
고속선박의선수부상자형구조물에작용하는 Green Water 설계충격하중의산출 sea-keepg quality of ships. Japan buildg & Mare Engeerg, 9(3). Mizoguchi, S., 1988. Analysis of shippg water with the experiments and the numerical calculations. Journal of the Society of Naval Architects of Japan, 163, pp.150-159. Pekken, G. Veldman, A.E.P. & Buchner, B., 1999. Simulation of green water loadg usg the Navier-Stokes equations. 7th International Conferences on Numerical Hydrodynamics, Nantes. Pham, X.P. & Varyani, K.S., 2005. Evaluation of green water loads on high-speed contaership usg CFD. Ocean Engeerg, 32, pp.571 585. Tasai, F. & Tagaki, M., 1969. Theory and calculation of ship responses regular wave. Symposium on Seaworthess of s, SNAJ, Tokyo. 김용직김인철신상묵 42 대한조선학회논문집제 54 권제 1 호 2017 년 2 월