상대수직속도를 고려한 파랑중 선박의 슬래밍 충격하중 및 응답 계산

Abstract

슬래밍(slamming)은 파랑 중 항해하는 선박의 운동과 입사파 와의 운동 변위차이로 인해 발생하는 충격 현상으로, 선체의 일 시적인 진동현상인 휘핑(whipping)을 야기 시키는 주요 요인이 다. 따라서, 슬래밍은 선체의 국부적인 손상뿐만 아니라 종강도 및 피로강도에 크게 영향을 미치게 된다. 특히 최근 건조 되고 있는 대형 컨테이너 선박은 기존 선박의 선형과 상이하여, 항해 조건이나 해상 상황에 따라 매우 심각한 슬래밍 현상이 발생할 수 있다. 따라서 초기 설계 단계에서 선형에 따른 슬래밍 현상의 발생과 선체 구조 강도에 미치는 영향을 정확히 예측하여 건조 선박의 안정성과 내항성을 확보 하는 것이 필요하다. 슬래밍은 크게 2가지로 구분할 수 있는데, 선체가 수면 밖으로 노출되었다가 재 입수시에 발생하는 선저 충격 슬래밍(bottom impact slamming)과 항해하는 선박의 선수부에서 입사파에 의한 선수 플레어 슬래밍(bow flare slamming)이 있다. 슬래밍에 대한 초기연구로서 Ochi and Motter (1973)는 슬래밍 현상을 선박의 초기 설계 단계에서 고려할 수 있도록 그 특성을 세 분하여 선체 충격하중에 대한 통계적인 예측방법을 제시하였다. 최 근에 슬래밍 충격하중에 대한 관심이 증가함에 따라 여러 실험적인 연구들이 진행되었다 (Nahm, et al., 2007; Park, et al., 2009; Kwon, et al., 2013). 또한, Lee, et al. (2007)은 선체에 발생하는 슬래밍 현상을 실질적이고 정도 높은 예측을 위해 북태평양과 유럽 항로상을 항해하는 대형 컨테이너선에 압력계를 설치하고 선수 플 레어 슬래밍의 충격압력을 실제로 계측하여 슬래밍 특성을 연구하 였다. 또한, Shin, et al. (2010)은 경사각을 갖고 자유 낙하하는 쐐 기형태의 모델 실험을 통해, 선체에 가해지는 슬래밍 충격 하중의 정확한 물리적 현상과 특성을 파악하고자 최대 충격 압력, 최대압 력부의 지속시간 및 압력 이동속도 등을 계측하였다. pISSN:1225-1143, Vol. 51, No. 6, pp. 503-509, December 2014