핫코일-카세트 동역학 모델링 및 지지경사각 설계

Modeling of Hot-Coil/Cassette Dynamics and Design of Cassette Wedge Angle

본 연구는 선박을 이용한 핫코일 화물의 안전하고 효과적인 운송 방법에 관하여 다루고 있다. 기하학적으로 불안정한 화물인 핫코일을 양측에서 쐐기로 지지함으로써 안전성을 지켜주는 카세트(cassette)를 활용한 자동 선적/하역 시스템이 효율적이고 타산성이 있는 것으로 간주되고 있다. 카세트 위의 핫코일의 안전 및 나아가서 전체 운반선의 안전은 카세트의 지지경사각에 의해 직접적인 영향을 받는다. 카세트 경사각의 최적설계를 위하여 핫코일과 카세트간의 상대운동을 허용하지 않는 구속조건하에서 핫코일-카세트 화물의 동역학 모델이 개발되었다. 파랑중 운반선의 운동에 기인되어 핫코일에 작용하는 관성력의 합력과 카세트 경사면 반력 사이의 힘의 평형 조건식이 유도되었으며, 그에 따라서 수치시뮬레이션 프로그램이 개발되었다. 수치 시뮬레이션에 의하여 핫코일의 동안전성과 카세트 구조 강도를 고려한 최적의 카세트 경사각은 약 37도로 선정되었다. 설계된 카세트 경사각의 성능은 축소 벤치 테스트를 동하여 검토 및 입증되었다.

This paper concerns with a safe and efficient transportation method of hot-coils on cargo ship. An automatic loading and unloading system of hot-coils by cassettes, which secure the geometrically unstable cargo, hot-coil, by supporting with wedges on both sides, is considered efficient and profitable. Safety of hot-coil on cassette and subsequently safety of total cargo ship are directly affected by the wedge angle of cassette. For optimal design of the cassette wedge angle, a dynamic model of hot-coil/cassette cargo is developed with constraint of no relative motions between the coil and the cassette. Force equilibrium conditions between resultant alternating inertia forces on hot-coil due to motions of cargo ship in waves and reactions forces from cassette wedge surfaces are derived and consequently a numerical simulation code is implemented. Cassette wedge angle of 37 degree is taken as optimal by considering dynamic stability of hot-coil and strength of cassette structure. Performance of the designed cassette wedge angle is investigated by scaled bench test.