PCTC 선박의 Racking 해석을 위한 횡동요각 및 횡가속도 추정식 개발 = Development of Estimation Formula for Roll Angle & Transverse Acceleration for Racking Analysis of PCTC Vessel

국문 초록 (Abstract)

자동차 전용운반선인 PCTC에서는 Side Frame과 Deck Transverse가 만나는 위치, Pillar와 각 Deck가 만나는 위치 등과 같이 구조부재가 직교하여 만나는 위치에서 다양한 손상이 발생하고 있다. 이 손상들의 원인은 그 동안 각 선급 협회, 설계자, 선주들에 의하여 PCTC의 대표적인 선체거동인 Racking 변형에 의한 것으로 알려져 있다. DNV 선급에서는 PCTC의 Racking 변형을 쉽게 구현할 수 있는 규칙을 가지고 있으며, 조선소에서는 이 규칙을 PCTC의 구조강도 평가에 활용해 오고 있다. 그러나 이 규칙의 수식은 모든 선종에 공통으로 적용되는 가속도 수식을 사용하고 있으며, Racking과 관계된 손상 또한 지속적으로 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 DNV 선급 규칙의 Racking 구현컨셉을 벤치마킹하고, IACS Harmonized Common Structural Rules의 수식을 추정식의 기본 형태로 이용하여 PCTC에 적합한 횡요각 및 횡가속도 추정식을 개발하였다. 본 연구에서 PCTC의 운동해석 및 장기해석은 한국선급에서 직접 개발한 KR-3D 프로그램을 사용하였으며, 장기해석을 위한 파랑자료는 IACS Rec, No. 34 의 북대서양 해역에 대한 자료를 사용하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

On the PCTCs, which are designed pure car and truck loading, various damages have occurred during operation at various locations, such as where the side frame meets the deck transverse, where the pillar meets each deck meet. The causes of these damages have been known to be due to racking deformation, the typical hull behavior of PCTC, by the Classification Societies, designers and owners. The classification society, DNV, already has rules that can easily implement racking deformation of PCTC, and shipyards have been using these rules for PCTC structural strength evaluation. However, the formula in this rule uses the acceleration formula that is common to all ship types, and damage related to racking is also occurring continuously. Therefore, in this study, the racking implementation concept of the DNV rules was benchmarked and the equations of the IACS Harmonized Common Structural Rules were used as the basic form to develop the roll angle and transverse acceleration estimation formulas suitable for PCTC. In addition, in this study, the KR-3D program developed by the Korean Register of Shipping was used for the motion analysis and long-term analysis of the PCTC, and the wave data for long-term analysis were used for North Atlantic of IACS Rec, No.34.

목차 (Table of Contents)

• 1. 연구목적 및 연구개요 1
• 2. 추정식 개발기준 및 개발절차 수립 4
• 2.1 추정식 개발기준 수립 4
• 2.1.1 추정식 개발목표 4
• 2.1.2 추정식 개발 비교기준 수립 4
• 2.2 DNV의 Racking 구현방법 6
• 2.3 CSR-H의 횡가속도 및 횡요각 계산식 7
• 2.4 추정식 개발절차 수립 9
• 3. 연구대상선박 선정 11
• 4. 추정식개발 기준 값 정리 13
• 4.1 추정식개발 Loading Condition(LC) 설정 13
• 4.2 추정식개발 기준 값의 종류 14
• 4.3 선박의 형상과 관계있는 기준 값 (GM, CB, VCG, kr) 16
• 4.4 선박의 운동특성과 관계있는 기준 값 (θ, aSway, aRoll) 19
• 4.4.1 운동해석 조건 19
• 4.4.2 Roll RAO 21
• 4.4.3 장기해석 결과 22
• 4.4.4 추정식 개발기준 값(Ref.) 정리 23
• 5. PCTC 전용계수 fSEC 개발 25
• 5.1 기준 값의 선박별 차이 25
• 5.2 CSR-H 규칙의 구성과 연구대상선박의 폭 26
• 5.3 PCTC의 단면형상 특징 28
• 5.4 PCTC 전용계수 fSEC 개발 30
• 6. 추정식 개발 32
• 6.1 추정식 개발단계 요약 32
• 6.2 추정식 개발 34
• 6.2.1 GM 및 kr 추정식 (GMPCTC & krPCTC) 개발 운동해석 조건 34
• 6.2.1.1 GMPCTC 개발 34
• 6.2.1.2 krPCTC 개발 40
• 6.2.2 Roll Period Tθ 계산 45
• 6.2.3 Roll Angle 추정식 (θPCTC) 개발 45
• 6.2.4 Acceleration Parameter 추정식 (a0-PCTC) 개발 51
• 6.2.5 Sway Acceleration 추정식 (aSway-PCTC) 개발 54
• 6.2.6 Roll Acceleration 추정식 (aRoll-PCTC) 개발 59
• 6.2.7 회전중심 R 추정식 (RPCTC) 개발 64
• 6.2.8 Transverse Acceleration 추정식 (aY-PCTC) 정리 68
• 6.3 FE-Analysis를 이용한 추정식 검증 69
• 7. 결론 73
• 참고문헌 75