[선체구조설계시스템] Ship Vibration & GBS
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- 목차
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1. 10주차 강의 요약
1.1. Ship Vibration
1.1.1. 진동 해석의 필요성
1.1.2. 진동 시스템의 기본 이론
1.1.3. Prevent Vibration in Ships
1.1.4. Resonance curve of a single degree of freedom
1.2. GBS
1.2.1. IMO Goal Based Standard
1.2.2. GBS의 등장 배경
1.2.3. GBS 단계별 설명
2. Whipping & Springing Vibration
2.1. 진동의 종류
2.2. Whipping & Springing
2.3. Whipping & Springing 연구
3. 수업대용에 대한 추가적 고찰
3.1. 환경친화적 선박
3.1.1. Fuel Cell 선박
3.1.2. 환경친화적 선박에 대한 고찰
4. 참고 문헌
- 본문내용
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1.1.3. Prevent Vibration in Ships
선박에서의 주요 진동 문제는 main engine 및 프로펠러에 의해 발생된다. 프로펠러에 의한 exciting force는 surface force나 bearing force, thrust force를 발생시키며, 발생된 force들은 hull girder 진동을 일으킨다.
다른 종류의 진동으로는 wave force로 인한 whipping 및 springing이 있으며, 다음 장에서 좀더 자세하게 다루도록 하겠다.
선박에서의 진동을 방지하기 위해서는, 공진이나 진동 amplitude를 증가시키는 것을 피하도록 설계한다. 공진을 피하는 설계의 방법으로는 프로펠러의 공진 주파수에 safety factor 1.2(보통 20% margin)를 주어서 구조물의 natural frequency가 공진 주파수 대역보다 작거나 크게 설계한다. 만약 공진을 피할 수 없다면 대안으로 Vibration Response Estimation 방법을 사용한다.
1.1.4. Resonance Curve of a single degree of freedom
<그림 2> Resonance Curve
그래프에서 가 되는 순간 그래프 점이 존재하지 않는다. 그 이유는 가 되는 순간 Resonance가 일어나게 된다. Resonance의 정의는 모든 사물은 고유한 진동수를 가지고 있다. 이 고유한 주파수들은 가까이 하면 할수록 더 큰 힘을 발휘하는데 가까이 하는 것뿐만이 아니라 이 주파수가 합일이 되면 최대의 효과를 나타내는데 이 현상을 Resonance이라 한다. Resonance의 예로는 목소리만으로 유리병을 깨고 폭풍우를 이길 수 있게 설계된 워싱턴 주의 Tacoma narrow bridge가 약한 바람에도 고유주파수의 일치를 보이며 무너져버렸다. 이 사례로 볼 때 파도가 있는 바다에서 항해하는 배 같은 경우 배의 고유진동수와 파도의 고유진동수가 일치하게 되어 Resonance가 일어나게 되면 배가 파괴되는 상황이 일어 날 수 있으므로 설계 시 생각을 해주어야 한다.
<그림 > Tacoma narrow bridge
위의 그래프에서는 인 순간에 Resonance가 일어나게 된다. 하지만 이 된다고 바로 Resonance가 일어나는 것은 아니다. 가 되더라도 빠르게 그 순간을 지나가게 된다면 물체가 파괴되지 않는다. 하지만 구조물이나 배가 붕괴되는 이유는 인 순간을 여러 번에 걸쳐서 반복적으로 Resonance가 되기 때문에 누적되어 파괴되는 것이다.
단순히 인 순간을 빠르게 지나가게 한다면 문제가 없지만 설계 시 생각을 할 때에는 그 순간이 지속될 수가 있기 때문에
- 참고문헌
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∙ 월간 유비쿼터스 2009. 7. (www.ubinews.kr)
∙ NASTRAN을 이용한 수중폭발에 의한 함정의 내충격 해석(김극수, 최수현, 손성완 - 대우중공업 진동소음연구팀)
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