슬래밍은 선체가 파도와 부딪히며 선수, 선미에서 강한 충격압력을 받아 급격한 진동이 발생되는 현상이다. 이러한 슬래밍은 사람에게는 승선감의 불쾌감을 주고, 선체에는 구조적인 위험을 주며 화물의 안전과도 깊은 관계가 있다. 따라서 선박 설계기준에는 슬래밍에 의한 충격압력을 충분히 고려한 구조설계를 해야 한다. 본 연구에서는 자유낙하 하는 쐐기형 구조물의 중량 및 낙하높이의 변화에 따른 슬래밍 충격 압력 및 유동장의 유동특성을 알아보고자 실험을 수행하였다. 유동장의 계측은 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 이용해 접수와 이수로 구분하여 실험하였으며, 충격압력의 계측은 압력계측장비인 Dewetron System을 이용하였다. 실험에서 모델과 자유수면간 이루는 각도는 $15^{\circ}$를 적용하였으며 이때, 중량의 변화는 1.5, 1.8 및 2.0kg이고 자유낙하높이는 100, 200 및 300mm로 하여 실험하였다. 실험값을 통한 중량의 변화에 따른 충격압력은 중량의 증가하는 것에 비례하여 충격압력 또한 증가했으며, 이러한 경향은 자유낙하 높이가 높을수록 영향을 많이 받았다.
This paper presents the results of an experimental study on the wedge slamming impact problem, including the fluid-structure interaction. A free drop test was performed to estimate the hydroelasticity. Three wedges were fabricated of 5 mm thick steel plate. The deadrise angles were $15^{\circ}$, $20^{\circ}$, and $25^{\circ}$. Plate thicknesses of 2 mm and 3 mm were used to determine the effect of the structural rigidity. The drop heights were 25 cm, 50 cm, 75 cm, and 100 cm. The pressure on a rigid part of the wedge and strain of the elastic plate were measured at four different locations. The pressure was compared using the Wagner theory and generalized Wagner theory.
This paper presents the experimental results on slamming phenomenon. The air pressure cylinder was used to ensure repeatability of the impact. The results showed that the adopted experimental technique was excellent in terms of repeatability, compared to that of the free drop tests. The pressure time histories, magnitude of peak pressure and the behavior of jetspray were obtained. The flat specimen was tested for various incident angles. To estimate the incident speed of the specimen, a high-speed camera was used. The high-speed camera was also a useful tool in understanding the behavior.
This study presents the results of a slamming experiment using a pneumatic cylinder. The employment of the pneumatic cylinder showed a relatively good repeatability when the results were compared with those of other slamming devices. The experiment was done for various incident angles. An air pocket was believed to cause a reduction in the magnitude of the impact pressure with an incident angle of $0^{\circ}$ for the water entry. A high speed camera was used in an attempt to locate the time of the contact between the bottom of the specimen and the free surface. It seemed that the maximum pressure occurred before the water contacted the bottom of the specimen.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제9권4호
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pp.439-445
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2017
Plunging breaker slamming pressures on vertical or sloping sea dikes are one of the most severe and dangerous loads that sea dike structures can suffer. Many studies have investigated the impact forces caused by breaking waves for maritime structures including sea dikes and most predictions of the breaker forces are based on empirical or semi-empirical formulae calibrated from laboratory experiments. However, the wave breaking mechanism is complex and more research efforts are still needed to improve the accuracy in predicting breaker forces. This study proposes a semi-empirical formula, which is based on impulse-momentum relation, to calculate the slamming pressure due to plunging wave breaking on a sloping sea dike. Compared with some measured slamming pressure data in two literature, the calculation results by the new formula show reasonable agreements. Also, by analysing probability distribution function of wave heights, the proposed formula can be converted into a probabilistic expression form for convenience only.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권4호
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pp.1064-1081
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2014
This paper presents a numerical analysis of slamming and whipping using a fully coupled hydroelastic model. The coupled model uses a 3-D Rankine panel method, a 1-D or 3-D finite element method, and a 2-D Generalized Wagner Model (GWM), which are strongly coupled in time domain. First, the GWM is validated against results of a free drop test of wedges. Second, the fully coupled method is validated against model test results for a 10,000 twenty-foot equivalent unit (TEU) containership. Slamming pressures and whipping responses to regular waves are compared. A spatial distribution of local slamming forces is measured using 14 force sensors in the model test, and it is compared with the integration of the pressure distribution by the computation. Furthermore, the pressure is decomposed into the added mass, impact, and hydrostatic components, in the computational results. The validity and characteristics of the numerical model are discussed.
The wave impact on ships could cause local damage to the ship's hull, which has been a concerning issue during the ship design process. In recent years, local structural damages of ships caused by slamming loads have been reported by accident; therefore, it is necessary to study the local slamming pressure loads and structural response assessment. In the present study, slamming loads around the ship's bow region in the presence of regular wave have been simulated by RANS equations discretized with a cell-centered finite volume method (FVM) in conjunction with the $k-{\Box}$ turbulence model. The dynamic structural response has been calculated using an explicit FE method. By adding the slamming pressure load of each time step to the finite element model, establishing the reasonable boundary conditions, and considering the material strain-rate effects, the dynamic response prediction of the bow flare structure has been achieved. The results and insights of this study will be helpful to design a container ship that is resistant enough to withstand bow flare slamming loads.
This paper presents the results of experimental and numerical research on the slamming phenomenon. Two experimental techniques were proposed in this study. The traditional free drop tests were carried out. However, the free drop tests done in this study using an LM guide showed excellent repeatability, unlike those of other researchers. The coefficients of variation for the drop test done in this experiment were less than 0.1. The other experimental technique proposed in this study was a novel concept that used a pneumatic cylinder. The pneumatic cylinder could accelerate the specimen over a very short distance from the free surface. As a result, high rates of repeatability were achieved. In the numerical study, the development of in-house code and utilization of commercial code were carried out. The in-house code developed was based on the boundary element method. It is a potential code. This was mostly applied to the computation of the wedge entry problem. The commercial code utilized was FLUENT. Most of the previous slamming research was done under the assumption of a constant body velocity all through the impact process, which is not realistic at all. However, the interaction of a fluid and body were taken into account by employing a user-defined function in this study. The experimental and numerical results were compared. The in-house code based on BEM showed better agreement than that of the FLUENT computation when it cames to the wedge computation. However, the FLUENT proved that it could deal with a very complex geometry while BEM could not. The proposed experimental and numerical procedures were shown to be very promising tools for dealing with slamming problems.
1. slam충격수 N(T)는 전부수선에서 거리가 증가할수록 감소하며, N(T)=1인 위치가 제한점으로 되며, 제한점이 되는 위치이후에서는 충격의 영향을 고려치 않아도 무방할 것으로 고려된다. 2. 충격력을 고려한 수직제한깊이는 계획흘수의 1/10로 잡았고, 충격응력에 대해서는 고려된 단면위치에서 압력작용속도의 상이로 인하여, 각각의 단면위치에서 전부선저의 몰입높이에 따라 각각 추정되어야한다. 3. 주어진 단면에 대한 충격력은 압력을 수직한계 높이까지 girth를 따라 계산함으로써 결정할 수 있다. 4. 최대충격력은 전부의 선저판의 형상에 따라 그 작용위치가 달라질 수도 있다. 5. 최대충격력의 약 50% 정도의 힘이 전부선저판의 충격에 소비됨으로, 이는 전부선저판의 적정치수 결정에 도움이 될 것으로 기대된다.
Hydroelastic slamming against the wetdeck of a multihull vessel is studied numerically and experimentally. The beam equations and a two-dimensional flow model are used to find the dynamic stresses in longitudinal stiffeners between two transverse stiffeners. The largest stresses in the structure occur in the time scale of the lowest wet natural period of the beam. A simple relation between the maximum stress, the local geometry and the impact velocity of the wetdeck is established. The stresses in the wetdeck are neither sensitive to the radius of curvature of the waves nor where the waves initially hit the wetdeck. It is concluded that the maximum impact pressure should not be used to find maximum bending stresses during wetdeck slamming.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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