Abstract
Corrugated bulkheads have many advantages compared to stiffened bulkheads, and they have thus been used for the cargo tank bulkheads of commercial vessels, such as bulk carriers, product oil carriers, and chemical tankers. Various studies have been carried out to find the optimum corrugation shape for bulk carriers, but optimum design studies for chemical tankers with bulkheads made of high-priced materials are scarce. The purpose of this study is to develop a minimum weight design method for horizontal corrugated bulkheads for a chemical tanker. An evolution strategy (ES) that searches for a reliable global optimum point was applied as an optimization technique, and the structural safety of the optimum design was verified through structural analysis using the finite element method (FEM). The results were compared with those of an existing ship, which showed a weight reduction of about 14% with equivalent structural strength.
파형격벽은 보강격벽에 비해 많은 장점을 갖고 있어 살물선, 정유운반선, 화학제품 운반선의 화물창 격벽으로 사용되고 있다. 살물선 파형격벽의 최적 파형을 구하기 위한 연구는 비교적 활발하게 수행되어 왔으나, 고가의 재질로 구성되어 최적설계 시 경제적 효과가 가장 클 것으로 예상되는 화학제품 운반선에 대한 연구는 거의 찾아보기 어렵다. 화학제품 운반선의 파형격벽은 크게 수직 파형격벽과 수평 파형격벽으로 구분할 수 있으며, 수평 파형격벽은 다른 선종에서는 볼 수 없는 특별한 형태의 격벽으로 30K급 실적선의 경우 전체 파형격벽의 30% 정도를 차지하고 있다. 본 연구의 목적은 화학제품 운반선의 수평 파형격벽에 대한 최소중량설계 방법을 개발하는 것으로, 최적화 기법으로는 진화전략 기법을 도입하여 전체 최소점을 신뢰성 있게 탐색하였고 최적의 결과를 주는 설계변수 값이더라도 현장의 작업성을 위반하면 도태되도록 하여 현장 적용성을 높였다. 또한, 유한요소법에 의한 구조해석을 통해 도출된 최적설계 결과에 대한 구조 안전성을 검증하였다. 최적화 결과에 따른 수평 파형격벽의 설계는 실적선과 비교하여 동등 수준의 구조강도를 확보하면서도 약 14%의 중량 절감 효과를 보였으며, 이에 따라 설계 및 제작 공수를 줄이는데도 크게 기여할 것으로 기대된다.