플레저 보트나 요트는 FRP나 알루미늄으로 제작되고 있으나 FRP는 해양환경오염으로, 알루미늄은 낮은 가격 경쟁력으로 인하여 해당 제품의 시장 지배력이 약화되고 있다. 따라서 본 연구에서는 선체를 폴리에틸렌으로 제작하여 일본소형선박검사사무규정세칙에서 제안하고 있는 소형선체에 대한 구조 안전성 평가 방법을 통하여 폴리에틸렌 선체의 구조 안전성을 확인한 결과, 폴리에틸렌 보트가 FRP 보트보다 매우 높은 구조 안전성을 보였다.
Korean small coastal fishing boats have the different kind of fisheries and customs against Japanese fishing boats. Those bring some influences on the principal parameters of hull form. In same displacement, Korean small coastal fishing boat has generally shorter length, draft and wider breadth than Japanese fishing boat. Furthermore, even though the parameters of each hull form are similar, it is known that the resistance performance of Korean small coastal fishing boat is worse than that of Japanese fishing boat. In this study, the representative hull forms of Korean and Japanese small coastal fishing boats are selected and compared to evaluate the resistance performance of Korean fishing boat in low-speed range. The hull form of the Korean fishing boat is modified as comparison with that of the Japanese fishing boat to confirm the partial characteristic differences between the hull forms and the resistance performances. The representative partial characteristics of hull form are the gradient of chine line, keel shape and stern length. The resistance performances of the modified hull forms are evaluated by INHAWAVE which is one of CFD program and model tests in towing tank. The results of the present study will be used to improve the resistance performance and to develop the practical hull form of Korean small coastal fishing boats as principal data in the preliminary hull form design of fishing boats.
레저 보트 선체의 구조설계규격과 재료는 ISO 12215-5에 규정되어 있으며 선체 전장이 2.5m이상 24m미만이면서 선체재료가 강, 알루미늄, FRP등에 대해서만 적용할 수 있다. 따라서 선체 전장이 2.5m이하이거나 선체 재료가 ISO 12215-5의 규정 재료이외인 레저 보트인 경우 ISO 12215-5의 구조설계규격을 적용시킬 수 없고 ISO 12215-5의 부속서에 규정된 낙하시험만으로 구조 신뢰성을 확보할 수 있다. 그러나 선체낙하시험은 제작된 선체에 대하여 적용하는 것은 가능하나 선체를 구조설계단계에서 적용하는 것은 상당한 설계 및 시험 비용등을 초래하므로 현장 적용성이 떨어진다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하기 위하여 일본 소형 선박 검사 사무 규정 세칙에서 제안하고 있는 선체의 종굽힘강도시험규격을 폴리에틸렌 보트 선체의 구조 설계에 응용하여 ISO 12215-5의 비선급표준재료로 제작된 폴리에틸렌 보트의 종굽힘강도시험규격의 허용 설계 변위 기준을 제안하였다.
플레저 보트 선체는 주로 비강도가 큰 FRP로 제작되고 있으나 2000년대에 들어오면서 FRP 선체에 대한 환경오염 및 해양안전에 관한 법적 규제가 강화되고 있어 FRP가 선체재료로서의 활용도가 감소되고 있다. 폴리에틸렌 선체는 FRP 선체의 단점을 보완하면서 가격도 염가여서 차세대 플레저 보트 선체 재료로 거론되고 있다. 개발 폴리에틸렌 보트의 최종 선형은 개발 보트를 둘러싸고 있는 설계 환경과 개념을 분석한 결과 도시적 이미지의 샤프한 선형이었다. 또한, 선형 설계에 필요한 외형 주요 치수는 기존의 실적선을 기초로 결정한 결과, 전장 5.9m, 빔 2.3m, 형심 1.3m 흘수 0.6m이었다. 개발 보트에 대한 선형 디자인한 후 Orca 3D로 엔진 출력을 예측한 결과 개발 보트는 최대속도 30노트에 대하여는 60kW의 엔진이 필요하다. 한편, 활주상태에서 최소 총저항을 나타내는 엔진출력은 28.5kW이고 선속은 19노트로서 설계속도 25노트보다 낮은 속도에서 운전되어져야 보트를 경제적으로 운영할 수 있다.
In this study the hull form design with minimum resistance of domestic coastal fishing boat using a computer design procedure is carried out. The target boat is G/T 4.99 ton class fishing boat. which is one of the most popular boat in the coastal sea. For the task, the design parameters needed in preliminary stage are selected or determined from the existing boat. which has excellent resistances characteristics. In the EHP estimation during the design procedure, the main objective function is the hull resistance, and the initial hull forms before the optimization are selected from the boats that are in operation now. The EHP values from the hull after optimization process are also compared with those of the original hull to confirm its effect. Also, optimizing is investigated for the hull form to reestimate such factors as stability, laboring environment for the best design. it is expected that the results of this study here can be effectively used to improve the present design status of domestic small fishing boats.
강선이나 강화플라스틱선 등의 선박 재료는 선박안전법에 규정된 규격재료를 사용하는 경우로서 판두께 측정시험이나 종굽힘강도시험을 통하여 제작 선체의 구조 안전성을 쉽게 확인할 수 있다. 한편, 염가의 폴리에틸렌 등과 같은 비규격재료를 선체 전장이 짧은 플레저 보트의 선체로 사용하는 경우 역학적 특성을 파악하기 쉬워 선체 설계를 수행하기에 매우 유리하고, 대량 생산 시스템을 갖추는 경우 제작 비용이 낮아 해당 제품의 가격 경쟁력을 가질 수 있다. 그러나 폴리에틸렌 선체의 경우 비규격재료를 사용함에 따라 기존의 소형선체에 대한 종굽힘강도시험을 이용하여 선체의 구조 안전성을 평가할 수 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 플레저 보트의 낙하시험 표준절차인 플레저 보트 검사 기준과 ISO 12215-5를 기초로 폴리에틸렌 선체에 대한 낙하시험을 수행한 후 이것을 기초로 정적구조해석을 수행하여 비규격재료로 개발된 선체의 구조 안전성을 확인함으로서 플레저 보트 검사 기준과 ISO 12215-5의 낙하시험방법이 선체 구조설계에 이용될 수 있음을 보였다.
2000년 이후 FRP 보트 선체 제작에 대한 국제적 법적 규제가 강화되고 있다. 본 연구에서는 보트 선체 재료로 폴리에틸렌을 제안하였다. 폴리에틸렌은 저융점 재료로서 보트가 야외에 장기간 노출되는 경우 심각한 열피로를 받을 수 있다. 고밀도 폴리에틸렌 보트 선체에 대한 열적 내구성을 실험적으로 평가하기 위하여 삼점굽힘하중조건하에서 변형률 게이지를 이용하여 열응력을 측정한 뒤 열응력 데이터를 기초로 통계학적으로 열피로 손상을 분석하였다.
Novel ships are commonly required iterative hull form modifications until she get reputation for new marine environment. Small FRP boats are manufactured in a identical shape with a mould. It implies that every modification step requires great time and expense which makes it difficult to improve the hull form promptly. Domestic hull form of small fishing boat of force has been evolved from the traditional hull form of developable shape. Utilizing this typical developable characteristics of small boats, ,New mouldless production method for FRP boat has been suggested and it is confirmed that the method is recommendable for a petty order of hull in evolving period of hull form development.
The Korea inshore fishing boats are the size up to 30G.T., and their construction commonly employs the traditional wide wooden planking. Nevertheless, the hull forms have been developed with chine-type straight-framed sections which give developable surface party, but not on the whole: especially not on the whole portion of the hull are preferable for them. Considering many merits in the boat construction, the author, excluding cases of the FRP construction by hand lay-up or spray-up method and of the ferro-cement construction, finds out no reasons to depart from the chine-type hull forms of a developable surface in future development of their hull forms, too. In this report, the author proposed new designs of the developable hull surface for four typical boats forming the main structure of Korean inshore fishing fleets; 5G.T.-class multi-purpose boat, 10G.T.-class angling and longlining boat, 20G.T.-class drift and gill netters, and 27G.T.-class stow netters, and presented the tank test results on their propulsion resistance. The tank test had two purposes; one is to present the powering schedule of the new designs and the other to investigate the resistance characteristics of this kinds of boat in comparision with those of equivalent round-type boats at operational speed ranges. Between the both types of the boat no material differences in powering are expected. Hence, the author is confident of that saving in the construction cost of the developable hull over that of the round-type boat may result in considerable contribution to the over-all boat economy.
Despite various forms have been developed and applied to ship hull forms, the superiority of hard chine type over other forms of fishing boat has been recognized so far. As one of the ways of forms for new concept fishing boat, this paper presents the result of a performance evaluation for newly developed forms of hull, appendage and deck house, which features that have esthetic forms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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