선박의 견인력, 유체압력

안녕하세요~ 오늘은 선박의 견인력 및 유체압력에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

작성될 내용을 좀 더 자세히 알아보고 싶으신 분들은 관련 설계기준을 다운 및 확인할 수 있는 아래 사이트를 확인하시기 바랍니다.!!

 

항만기술기준 정보시스템 (portcals.go.kr)

 

 

 

계류선박에 작용하는 풍하중은 풍속의 시간적 변동성, 선체의 단면 형상에 따라 풍항력계수의 특성을 고려하여 계산합니다.

선박에 작용하는 흐름에 의한 유체압력은 선수방향에서 흐름에 의한 유체압력과 선측방향에서 흐름에 의한 유체압력을 산정하여 정합니다.

 

선수 방향에서 흐름과 선박 사이에서 발생되는 유체압력은 다음 식으로 계산됩니다.

선측 방향에서 흐름에 의한 유체압력은 다음 식으로 계산됩니다.

조류에 의한 유체압력은 마찰저항과 압력저항으로 나누어집니다.

선수 방향에서 흐름에 대한 저항은 대부분 마찰저항이다. 측면에서 흐름에 대해서는 대부분이 압력저항으로 생각할 수 있다. 그러나 양자를 엄밀하게 구분하기란 어렵습니다.

계류시스템의 동요 계산 시에는 계류라인이나 방충재 등의 계류시스템의 변위복원력 특성을 모델(Model)화 한다.

계류라인이나 방충재 등의 변위 복원력 특성은 일반적으로 비선형 특성이 있습니다. 또한 방충재의 변위 복원력 특성에 대해서는 히스테리시스를 갖는 경우도 있으므로 이를 모델화하여 동요계산을 하여야 합니다.

 

계선주에 작용하는 선박의 견인력은 다음 표 의 값을 기준으로 합니다. 직주에 있어서는 아래 표의 값을 규정한 선박의 견인력이 수평방향으로 작용하고, 그 반(1/2)의 견인력이 수직방향으로 동시에 작용하는 것을 기준으로 합니다.

곡주에서는 아래 표의 값을 규정한 선박의 견인력이 모든 방향에 작용하는 것을 기준으로 하고 있습니다.

직주는 폭풍 시에 선박을 계류하기 위한 선석 양단 부근의 계류시설 또는 그 부근의 기준선으로부터 떨어지게 설치하는 계선주입니다. 또 곡주는 평상시에 선박을 계류 또는 이접안하기 위한 계류시설로 기준선 가까이에 설치하는 계선주입니다.

 

(1) 계선주에 작용하는 견인력은 계류라인의 절단하중, 계류시설이 설치되는 지점의 기상․해상조건, 선박의 제원 등을 근거로 하여 필요에 따라 접안 중의 선박에 의한 힘, 계류중의 선박의 풍압력, 동요에 의한 힘을 고려하여 계산하여야 한다.

(2) 선박의 총톤수가 5,000톤을 넘는 경우 선석이 일정한 계류시설의 중간부에 스프링라인을 걸기위한 계선주에서 계류라인이 2줄 이상 필요치 않을 경우에는 곡주에 작용하는 견인력은 표 (4.1-1)에 표시된 값의 반으로 한다.

(3) 표 (4.1-1)의 총톤수가 200톤이하 또는 100,000톤을 넘는 선박의 견인력이나 악천후 시에도 선박을 계류하는 계류시설 및 외해 등 기상․해상조건의 영향을 받는 수역에 설치하는 계류시설에 작용하는 견인력은 기상․해상조건, 계류시설의 구조, 기왕의 견인력 실측자료 등을 감안하여 정한다.

(4) 직주에 작용하는 견인력은 직주가 안벽 기준선에서 선박 폭만큼 후방에 또는 브레스트라인(Breast line)이 선축과 45°의 방향으로 당겨지는 것으로 하고, 25∼30m/s의 풍속에도 경화(輕貨)상태의 선박이 안전하게 계류할 수 있도록 선박에 작용하는 풍압력으로 구하는 것이다. 견인력은 계류라인 1∼2줄의 절단강도에 상당한다. 또한 1,000GT 이하의 소형선에 대해서는 35m/s의 풍속을 견딜 수 있는 견인력으로 되어 있다.

곡주에 작용하는 견인력은 선수미(船首尾)가 선축과 25°이상의 방향에서 당기는 것으로 하고 경화 시에 대해서도 곡주가 15m/s의 풍속까지 계류할 수 있도록 선박에 작용하는 풍압력에서 구한 것이다. 이는 5,000GT 이하의 선박에 대한 계류라인의 1줄의 절단강도, 5,000GT를 넘는 경우에는 계류라인 2줄의 절단강도에 상당한다.

선석이 정해진 선석의 중간부에 설치하는 스프링라인용 곡주에 대한 견인력은 계류라인 1줄의 절단강도에 상당한다. 다만, 합성섬유삭에 관한 규정은 나일론삭, 비니론삭 B종은 사용실적이 적고 내마모성이 작은 이유로 소요의 안전율을 크게 잡고 있어 소요지름이 크고 절단하중도 크다. 따라서 나일론삭이나 비니론삭 B종을 사용하는 경우에는 상기 참고 (3)항의 규정은 적용되지 않는다. 이상과 같이 견인력의 산정은 풍압력 외에 선축방향에 2노트, 선축 직각방향에 0.6노트의 유속이 고려되어 있다.

(5) 200GT 이하 소형선의 견인력은 선박의 종류, 접안상황, 계류시설의 구조 등을 고려하여 결정하여야 한다. 실제의 설계에서는 200GT 이하의 경우 직주에 작용하는 견인력은 150kN, 곡주에 작용하는 견인력은 50kN을 표준으로 하고 있다.

(6) 페리, 컨테이너선, 여객선 등의 견인력 산정은 바람의 수압면적이 크기 때문에 상기 표를 사용할 때 주의를 요한다.

 

오늘도 선박의 접안 시 발생하는 외력에 대해 알아보았습니다. 풍하중 및 유체압력은 다소 어려운 부분이 있네요. 전문적인 서적을 구매하여 추가적으로 공부할 필요가 있을 것 같습니다.