정수중 및 파랑중 저수심에서의 초대형 컨테이너선에 작용하는 유체력 특성에 관한 연구

이상민 해양환경안전학회 2017 海洋環境安全學會誌 Vol.23 No.6

최근의 초대형 컨테이너선들은 점차 거대화되고 있으며, 흘수의 증가로 인한 연안해역 및 항만 등과 같은 저수심 수역에서의 안전항해에 많은 주의가 필요하다. 이러한 저수심 해역을 항행하는 초대형 컨테이너선은 정수중 뿐만 아니라 파랑중에서의 선박 운동 특 성을 파악하여야 할 필요가 있다. 저수심 해역에서는 특히 선박의 상하운동에 의한 스쿼트 현상이 안전 항해의 중요한 평가 요소가 될 수 있으며, 수평방향으로 작용하는 파표류력은 선박의 조종성능에 미치는 영향이 매우 크다고 할 수 있다. 본 연구에서는 저수심 해역을 항 행하는 초대형 컨테이너선을 대상으로 선박에 수직방향으로 작용하는 파랑강제력과 수평방향으로 작용하는 파표류력에 대하여 전산유체 역학에 의한 수치시뮬레이션을 실시하였다. 그 결과 천수역에서 정수중 전저항 값이 큰 폭으로 증가하고 있는 것을 알 수 있었다. 파랑중 단파장 영역보다는 장파장 영역이 될수록 수심과 관계없이 파표류력은 작아지고 있는 모습을 보여주고 있다. 또한 파랑강제력은 천수역 에서 다른 수심의 유체력 값에 비해 상당히 크게 작용하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 선체중앙 부분의 파고는 낮아지고 선미쪽 파고는 더욱 높아지는 현상을 파악할 수 있었다. Recently, the size of container ships has been progressively increasing, and much attention is required for safe navigation in shallow areas such as coastal waters and ports due to increases in draft. It is necessary to understand the characteristics of ship motion not only in still waters but also with waves. Especially in shallow regions, squat due to the vertical movement of the ship can be an important evaluation factor for the safe navigation, and wave drift force acting in the horizontal direction can have a great influence on the maneuverability of a ship. In this study, a numerical simulation using computational fluid dynamics has been performed for the wave exciting force acting in the vertical direction and the wave drift force acting in the horizontal direction for a very large container vessel sailing in shallow zone. As a result, it was found that total resistance in still waters greatly increased in shallow water. Wave drift force was shown to decrease given longer wavelengths regardless of water depth. It was observed that the wave exciting force in shallow water was considerably larger than at other water depths. As wave height against the central part of the ship lowered, the aft side rose.

배열식 파력발전장치의 파랑 및 조류환경하에서 운동안정성 평가

박지용(J.Y. Park),하윤진(Y.J. Ha),신승호(S.H. Shin),노찬(C. Roh) 한국해양환경·에너지학회 2019 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.11

배열식 파력발전장치는 폭방향으로 넓은 구조물에 다수의 로터를 일정간격으로 배치하여 발전하는 장치이다. 폭방향으로 넓은 구조물의 특성상 파랑에 의한 하중과 조류에 의한 하중의 영향을 동시에 받기에 경우에 따라 구조물이 불안정한 거동을 보이며, 이로인해 1차 에너지변환장치인 로터에 사파가 입사하여 에너지 발전효율이 줄어들고, 구조적인 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 파랑과 조류 환경하에서 파랑의 파고, 주기, 방향, 조류의 세기와 방향에 따른 상호영향을 고려하여 배열식 파력발전구조물의 정적 운동안정성을 평가하였다. 기존실험을 통해 계측한 파랑 표류력과 조류력 계수를 통해 시뮬레이션을 수행하였으며, 구조물이 안정적으로 발전할 수 있는 조건에 대해 분석하였다. The arrayed-buoy wave energy converter is a device that generates wave power by arranging a plurality of rotors at regular intervals in a wide platform in the width direction. Due to the characteristics of wide platform in the width direction, the platform becomes unstable in some cases under the influence of the load caused by the wave and the tidal current. As a result, the wave energy converter efficiency can be decreased due to oblique wave entering the rotor, the primary energy conversion device, and structural problems can be occured. In this study, static stability for the arrayed-bouy wave energy converter was evaluated in consideration of the mutual influences of height, period and direction of incident wave and velocity and direction of tidal current. The simulation was carried out using the wave drift force and the tidal force coefficient measured in the previous experiment, and the conditions for the stable generation of the wave energy converter were analyzed.

착저식 OWC 파력발전장치의 파력흡수 효율 및 파랑하중 계산

홍도천(Do-Chun Hong),홍기용(Keyyong Hong) 한국해양환경·에너지학회 2009 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11월

근해에 설치되는 3차원 OWC 파력발전장치 pilot plant에 작용하는 파 하중을 해석하여 수평표류력, 전도 모멘트 및 OWC 챔버 내, 외부의 파압 분포 등을 계산하였다. OWC 챔버 내부자유표면 변동압력을 파라메터로 하여 유한수심 3차원 산란포텐셜 해석기법을 사용하여 포텐셜 유동을 해석하였다. 파력발전 1차변환 효율도 추정하여 이상적인 경우의 최대 파력발전량도 제시하였다. The first-order and the time-mean second-order wave loads and power converting performance of an offshore three-dimensional bottom-mounted oscillating water column (OWC) chamber structure are studied. The potential problem is solved by making use of a hybrid Green integral equation associated with the finite-water-depth free-surface Green function and the Rankine Green function taking account of the fluctuating air pressure in the air chamber. The wave enegy absorption efficiency of the OWC chamber has also been presented.

파랑중 계류된 선박의 표류감쇠에 관한 연구

이호영(HO-YOUNG LEE),박홍식(HONG-SHIK PARK),신현경(HYUN-KYOUNG SHIN) 한국해양공학회 2000 韓國海洋工學會誌 Vol.14 No.4

As the offshore oil fields are moved to the deep ocean, the oil production systems of FPSO(Floating Production Storage and Offloading System)-type are constructed frequently these days. So, it is very important to estimate the drift motion and damping effects due to the drift motion simultaneously. The components of slow drift motion damping consist of viscous, wave radiation effect and wave drift damping. It is needed to estimate the wave drift damping more accurately than others. The wave drift damping signifies the time-rate of mean wave drift force on oscillating ship or ocean structure which is moving with constant speed. In order to calculate this, the 3-Dimensional panel method is employed with the translating and pulsating Green function in the frequency domain. The calculation is carried out for a Series 60 (CB=0.7) and the results are compared with other numerical ones.

大形海洋構造物에 作用하는 波浪荷重에 관하여

洪道天(Do Chun Hong),洪思榮(Sa Young Hong),李尙武(Sang Moo Lee) 한국해양공학회 1987 韓國海洋工學會誌 Vol.1 No.1

The first order motion responses of a floating structure and the hydrodynamic forces in regular waves are obtained by means of the linear potential theory. The first order potential is obtained directly from the numerical solution of the improved Green integral equation which is characterized by the combined surface distribution of sources and normal doublets. The mean second order wave drift force is also calculated by means of the near field method.<br/> It seems that the present method gives more accurate numerical results than other methods and the agreement between numerical and experimental results appears to be satisfactory.

다점 계류된 원유 저장선에 대한 저주파수 운동 해석

이호영,박종환,곽영기 한국해안해양공학회 2001 한국해안해양공학회 논문집 Vol.13 No.3

본 논문은 파랑중에 다전 계류된 원유저장선에 대한 저주파수 운동을 수치 모사하였다. 시간영역에서의 운동방정식은 충격응답함수를 포함하여 수평면상의 운동 즉 전후, 좌우 및 선수 운동을 고려하였다. 시간영역의 운동방정식에 나타난 부가질량, 파랑감쇠계수, 1차항 파랑 강제력 그리고 2차항 파랑 강제력을 주파수 영역의 특이점 분포법을 사용하여 계산하였고, 다점 계류된 계류삭은 체인이 해저면에 닿은 운동 효과를 포함하여 준 정적 현수선 이론으로 산정되었다. 계산 예로서 장파정 불규칙 파랑 중에 놓인 바아지식 원유저장선에 대한 시간 영역 해석을 수행하였다. The time simulation of slow drift motions of moored FPSO in waves is presented. The equation of motion based on Cummin's theory of impulse responses are employed, and are consisted of horizontal plane motions such as surge, sway and yaw. The added mass, wave damping coefficients, first order wave exciting forces and the second order wave drift forces involved in the equations are obtained from three-dimensional panel method in the frequency domain. The mooring lines are modeled as quasi-static catenary cable. As a numerical example, time domain analyses are carried out for a box-type FPSO in long crest irregular wave condition.

BBDB형 진동수주 파력발전장치의 운동 및 파랑표류력 연구

김진하(JIN-HA KIM),류재문(JAE-MOON LEW),홍도천(DO-CHUN HONG),홍석원(SEOK-WON HONG) 한국해양공학회 2006 韓國海洋工學會誌 Vol.20 No.2

The motion and wave drift forces of floating BBDB (backward-bent duct buoy) wave energy absorbers in regular waves are calculated, taking account of the oscillating surface-pressure due to the pressure drop in the air chamber above the oscillating water column,within the scope of the linear wave theory. A series of model tests has been conducted in order to verify the motion and time mean wave drift force responses in regular waves at the ocean engineering basin, MOERI/KORDI. The pneumatic damping through an orifice-type duct for the BBDB wave energy device are deducted from experimental research. Numerical simulation for motion and drift force responses of the BBDB wave energy device, considering pneumatic damping coefficients, has been carried out, and the results are compared with those of model tests.

장주기 표류운동의 감쇠력에 관한 연구

김현조(Hyun-Joe Kim),홍사영(Sa-Young Hong),김진하(Jin-Ha Kim) 대한조선학회 2002 大韓造船學會 論文集 Vol.39 No.4

손상 상태에서의 반잠수식 해양구조물의 운동 응답 및 표류력에 관한 연구

박노식(R. S. Park),김성근(S. C. Kim),김종현(J. H. Kim) 한국해양공학회 1988 韓國海洋工學會誌 Vol.2 No.2

For the purposes of drilling oil field and extracting oil deep water in more rough weather, the size of drilling rigs has been much increased.<br/> In the case of semi-submersible drilling rigs, which are operating under environmental loads such as those due to wave, wind and current etc., the motion responses and drift forces of the drilling rigs must be estimated.<br/> In this paper, the three dimensional source distribution method is used and we assume 10 deg, heeling and trimming condition of the drilling rig (SR-192). Also, the effects of the hydrodynamic forces which include the drift forces for field method, and the motion responses are studied with changing the incident wave direction in the assumed inclining condition. The theory and numerical codes used in this thesis appeared to be very useful for the preliminary design of drilling rigs.

파랑 표류력을 고려한 선박의 파랑 중 선회성능 해석

서민국(Min-Guk Seo),남보우(Bo Woo Nam),김연규(Yeongyu Kim) 대한조선학회 2018 大韓造船學會 論文集 Vol.55 No.2