• Journal of Ship and Ocean Technology
• /
• 제12권1호
• /
• pp.16-27
• /
• 2008

The interaction between advancing ships and the waves generated by them plays important roles in wave resistances and ship motions. Wave breaking phenomena near the ship bow at different speeds are investigated both numerically and experimentally. Numerical simulations of free surface profiles near the fore bodies of ships are performed and visualized to grasp the general trend or the mechanism of wave breaking phenomena from moderate waves rather than concentrating on local chaotic irregularities as ship speeds increase. Navier-Stokes equations are differentiated based on the finite difference method. The Marker and Cell (MAC) Method and Marker-Density Method are employed, and they are compared for the description of free surface conditions associated with the governing equations. Extra effort has been directed toward the realization of extremely complex free surface conditions at wave breaking. For this purpose, the air-water interface is treated with marker density, which is used for two layer flows of fluids with different properties. Adaptation schemes and refinement of the numerical grid system are also used at local complex flows to improve the accuracy of the solutions. In addition to numerical simulations, various model tests are performed in a ship model towing tank. The results are compared with numerical calculations for verification and for realizing better, more efficient research performance. It is expected that the present research results regarding wave breaking and the geometry of the fore body of ship will facilitate better hull form design productivity at the preliminary ship design stage, especially in the case of small and fast ship design. Also, the obtained knowledge on the impact due to the interaction of breaking waves and an advancing hull surface is expected to be applicable to investigation of the ship bow slamming problem as a specific application.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.137-142
• /
• 2013

The displacement Deep-V catamaran concept was developed in Newcastle University(UNEW) through development of the systematic Deep-V catamaran series. One of the most important Deep-V catamaran launched to date is Newcastle University's own multi-purpose research vessel, The Princess Royal. The vessel was launched in 2011 and enhanced the Deep-V catamaran concept further with the successful adoption of a novel anti-slamming bulbous bow and tunnel stern for improved efficiency. It was however identified that the vessel has substantial amount of dynamic trim that limited the visibility of the captain. The dynamic trim also increased the wave-making resistance thereby preventing the vessel from attaining its maximum speed in certain sea states. This paper therefore presents the application of devices such as Trim Tabs, Interceptors, Transom Wedges and Integrated Transom Wedges-Tabs to control the dynamic trim and improvement of fuel efficiency of the vessel. All of these energy saving devices were fitted into a model for tests in Newcastle University's Towing Tank. Model test verification confirmed that the optimum appendage was the interceptors, they produced a 5% power saving and 1.2 degree trim reduction at 15 knots, and investigations of full scale trials will be scheduled with and without application of device to compare the improvement of performance.

• 한국해양공학회지
• /
• 제33권3호
• /
• pp.222-228
• /
• 2019

An extreme value analysis (EVA) is essential to obtain a design value for highly nonlinear variables such as long-term environmental data for wind and waves, and slamming or sloshing impact pressures. According to the extreme value theory (EVT), the extreme value distribution is derived by multiplying the initial cumulative distribution functions for independent and identically distributed (IID) random variables. However, in the position mooring of DNVGL, the sampled global maxima of the mooring line tension are assumed to be IID stochastic variables without checking their independence. The ITTC Recommended Procedures and Guidelines for Sloshing Model Tests never deal with the independence of the sampling data. Hence, a design value estimated without the IID check would be under- or over-estimated because of considering observations far away from a Weibull or generalized Pareto distribution (GPD) as outliers. In this study, the IID sampling data are first checked in an EVA. With no IID random variables, an automatic resampling scheme is recommended using the block maxima approach for a generalized extreme value (GEV) distribution and peaks-over-threshold (POT) approach for a GPD. A partial autocorrelation function (PACF) is used to check the IID variables. In this study, only one 5 h sample of sloshing test results was used for a feasibility study of the resampling IID variables approach. Based on this study, the resampling IID variables may reduce the number of outliers, and the statistically more appropriate design value could be achieved with independent samples.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제23권5호
• /
• pp.532-540
• /
• 2017

본 논문에서는 쌍동형 카페리에 대한 기본구조설계 및 구조해석을 위한 기법을 제시한다. 카페리와 같이 길이가 50미터 이상이고, 길이/폭의 비가 12보다 큰 중/소형 고속선박의 강도해석에 대한 규정이나 방법론은 아직까지 명확하게 제시되지 않고 있다. 따라서 본 논문에서는 한국선급 규정을 이용하여 부재 스캔틀링을 수행하였고, 설계안에 대한 구조강도 검증을 위해서 카페리 전용선박 기준을 추가적으로 적용하여 검토하였다. 특히, 카페리 전용선박 기준을 이용하여, 선체거더 최종강도를 추가적으로 수행하였으며, 기존 기준에 의한 설계의 모호성을 극복하도록 제안하였다. 본 연구를 통해 도출된 연구 결과는 앞으로 고속 쌍동형 카페리의 구조설계 및 구조해석에 관련된 기본적인 자료로 유용하게 활용될 것으로 예상되며, 현재 설계된 쌍동형 카페리의 부재 치수는 한국선급 기준에 충분히 만족하면서 구조적으로 안전하다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제29권6호
• /
• pp.515-522
• /
• 2005

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것이 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작응할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 적은 수압이 작용하게 된다. 본 연구논문에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)을 수행하여 분석하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.61-67
• /
• 2005

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것이 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작용할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 적은 수압이 작용하게 된다. 본 연구논문에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)을 수행하여 분석하였다.

• 수산해양기술연구
• /
• 제36권1호
• /
• pp.33-44
• /
• 2000

본 연구에서는 파랑 중 어선의 동력학적 특성에 대한 분석이 이루어 졌다. 대상 선형으로 택한 어선은 8톤급 소형어선과 89톤급 중형 어선이었고, 각각의 선형에 대한 규칙파중에서의 운동응답이 해석되었으며, 불규칙파에서의 운동응답이 해석되었다. 실제 해상상태와 마찬가지인 불규칙파에서의 운동응답은 확률적으로 해석되었는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 선형운동인 heave는 유의 파고가 커짐에 따라 거의 선형적으로 커지고, 각도운동인 roll, pitch와 가속도는 유의파고의 제곱근에 비례하는 결과를 보인다. pitch, 가속도는 파향 180도에서 가장 크게 나타났으며, roll은 파향 90도에서 가장 크게 나타나고, heave는 파향과는 관계가 적다. 2. heave는 어선의 크기와는 무관한 운동응답을 보이고 있고, roll, pitch, 가속도는 크기가 작은 어선의 경우 같은 파도에서 그 크기가 상대적으로 많이 커진다. 8톤급 어선에서는 유의파고 1 m 이전에서 급격히 roll, pitch, 가속도가 커지고, 89톤급 어선에서는 변화율이 훨씬 둔감하다. 3. 가속도는 선수에서의 가속도가 가장 크게 나타났다. 그 값은 선체중앙 가속도의 약 2배이다. 파향 180도에서 유의값으로 ${\pm}0.5g$의 선수가속도를 받는 유의 파고는 8톤급 어선의 경우 약 0.7 m, 89톤급 어선의 경우 약 1.5m 정도이다. 이 경우 파도를 약 1,000번정도 만나면(시간으로 환산하여 약 2시간 정도) 확률적으로 가속도의 최대값이 $\pm$1g를 넘어간다. 4. 파향 90도에서의 roll은, 8톤급 어선의 경우 유의파고 1m에서 RMS값으로 약 5도가 되어, 유의값으로 $\pm$10도의 roll 운동이 발생한다. 이것은 소형어선의 roll 공진주파수가 높아 상대적으로 작은 파고의 파도에 의해서 공진에 걸릴 확률이 높기 때문에 발생한 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 파랑중 어선의 안전대책을 체계적으로 수립하는 데에 이용될 수 있다. 또한 앞으로 동력학적인 안정성해석에 이 결과가 이용되어, 파랑중 어선의 브로우칭현상 및 전복현상에 대한 해석이 이루어져야 하겠다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제29권1호
• /
• pp.71-80
• /
• 1992

국제수조회의(ITTC) 내항성분과에서 회귀현상(rare event)레 대한 시험기법 확립 및 계측기간 결정을 목적으로 19차 ITTC 내항성분과의 공동사업으로 갑판침수 계측시험을 수행한 바 있다. 본 논문에는 공동연구에 참여한 수조시험연구회(KTTC)의 두 회원인 해사기술연구소(KRISO)와 현대선박해양연구소(HMRI)의 실험방법 및 결과를 비교 검토하였다. 선수상대운동과 갑판침수 사이의 상관관계 및 Poisson process에 근거한 계측시간의 추정에 촛점을 두어 결과를 고찰하였다. 동일한 특성을 갖는 입사파에 대해 계측된 갑판침수 빈도수는 두 기관 모두 계측시마다 큰 차이를 보였으며 이는 일반적인 선체운동 계측 보다 더 많은 계측시간이 필요한 것을 의미한다. 선수상대운동과 갑판침수사이의 상관관계는 선수형상, 선속 및 해상상태에 따라 달라지며 본 공동연구의 실험 조건하에서는 (유의파고 7.88m, 선속 22.15노트) 둘 사이의 상관관계가 매우 높은 것으로 나타났다. 또한 갑판침수 현상의 통계적 특성은 Poisson process로 해석될 수 있음을 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제33권5호
• /
• pp.287-296
• /
• 2020

본 연구에서는 2D 조파수조를 통해 수행된 모형시험결과를 기반으로 원형실린더에 분포하는 파랑충격압력을 시간에 따라 계측하고 이를 CFD해석 결과와 비교하였다. 전산유체역학 해석을 통해 파랑충격력에 직접평가법에 관한 효용성을 확인할 수 있었고, 실험으로부터 구한 파랑충격 시계열 데이터를 그대로 원형단면을 갖는 실제 해양구조물의 부재에 적용하였다. 실린더에 분포하는 변위 및 응력의 특성과 특이점이 바뀌는 것을 확인하였고 실제 시계열을 적용하는 것이 해양구조물의 강도평가를 보다 정확하게 평가할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 선수부에 요구되는 외판의 최소선급규정에 따른 두께 경험식들을 분석하여 적용하고자 하였다. 동일한 재료 물성치를 갖는 강재에 관해 선수외판에 요구되는 구조물의 최소두께와 원형단면 부재에 요구되는 최소두께를 비교·분석하였고 이를 통해 NORSOK standard에 제시되어 있는 구조물의 손상기준을 활용하여 허용 두께치를 추정하고자 하였다. 특히 해양구조물의 갑판충격력(wave in deck)의 경우 이와 관련된 경험식이나 최소두께 요구사항들이 정립되어 있지 않기 때문에 본 연구를 통해 파랑충격력에 따라 요구되는 판재의 최소두께를 제안하고자 하였다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
• /
• 해양환경안전학회 2005년도 춘계학술발표회
• /
• pp.147-154
• /
• 2005

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것이 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작용할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 적은 수압이 작용하게 된다. 본 연구논문에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)을 수행하여 분석하였다.