Study of Structural Safety for Handy Max Double Hull Bulk Carrier

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(1)대한조선학회 특별논문집 Special Issue of the Society of Naval Architects of Korea. 2013년 12월 pp. 81-84, December 2013. HANDY MAX급 DOUBLE HULL BULK CARRIER의 구조적 안전성 고찰 †. 문정우 ․ 윤혜림 ․ 남형주 ․ 신성광 STX 조선해양 구조 기술팀. Study of Structural Safety for Handy Max Double Hull Bulk Carrier Jeong-Woo Moon† ․ Hye-Lim Yun ․ Hyung-Ju Nam ․ Sung-Kwang Shin Structure Technology Team, STX Offshore & Shipbuliding. Abstract 일반적인 Bulk carrier는 Single deck, Double bottom, Hopper side tank, Top side tank와 함께 Single side skin 또는 Double side skin으로 구성되어 Single hull bulk carrier 또는 Double hull bulk carrier라 불린다. 본 논문의 연구선박인 Double hull bulk carrier는 CSR에서 규정짓 고 있는 Double hull bulk carrier의 특징 중 Hopper side tank가 없기에 일반적인 Double hull bulk carrier와는 다른 구조를 가진다. 구조적 특징으로는 Inner bottom과 Inner hull 연결부위에 응력 집중 발생, Side shell의 Shear에 대해 구조적 안전성, Double hull에 대한 CSR for bulk carrier의 Rule적용 여부에 대한 판단 등이 있다. 따라서 본 연구에서는 Double hull bulk carrier의 구조적 특징과 구조해석을 통한 응력 집중 부위의 평가 및 Fatigue analysis을 통한 피로수명을 계산하여 이를 통해 구조의 안전성을 살펴보고자 한다. Keywords : Single hull bulk carrier(단일선체 벌크 화물선), Double hull bulk carrier(이중선체 벌크 화물선), Fatigue analysis(피로강도 해석). 1. 서 론. 진다.. 2006년 4월 1일에 CSR이 발효되면서, 2006년 4월 1일 이후 에 계약된 Bulk carrier의 경우 CSR의 적용을 받는다. CSR에서 정의되는 일반적인 Bulk carrier는 Cargo hold 내에 Single deck, Double bottom, Hopper side tank와 Topside tank를 가지며 Single side skin 또는 Double side skin의 형태로 화물을 운송하 는 선박을 말한다. 본 논문의 연구 대상 선박은 Double side skin의 Bulk carrier 로써 일반적인 Double hull bulk carrier와 다르게 중앙횡단면에 Hopper side tank가 없는 구조이다. 따라서 Hopper side tank가 없는 Double hull bulk carrier에 대해 3-D Cargo hold analysis 및 Fatigue analysis를 통해 구조적 안전성을 검증하고자 한다.. 2. Bulk Carrier의 종류 및 특징. Fig. 1 Single hull bulk carrier midship. 2.2 Double hull bulk carrier 2.1 Single hull bulk carrier Double hull bulk carrier는 Top side tank, Hopper side tank Single hull bulk carrier는 가장 많이 건조되는 Type의 Bulk carrier로 Top side tank, Hopper side tank and side frame을 가. †. 교신저자 : [email protected], 010-5138-6569. and double side skin을 가지며, Single hull bulk carrier에 비해 극히 적게 건조되는 Type이다..

(2) HANDY MAX급 DOUBLE HULL BULK CARRIER의 구조적 안전성 고찰. 2.4 특징 비교 Table 1 Feature comparison of bulk carrier 장점 - Cargo hold weight가 작다 Single - Shear에 취약하다 hull 단점 - Damage발생 시, 화물 보존이 어렵다 - Shear에 대한 추가 보강이 없다 Double 장점 - Damage발생 시, 화물 보존이 용이하다 hull 단점 - Cargo hold weight가 크다 연구선박. 장점 - 규격 화물 적재에 용이하다 단점 - 구조 취약개소. 3. 구조 해석 본 연구 선박은 KR 선급의 Sea-trust와 MSC.Nastran을 이용 하여 3-D cargo hold해석을 수행하였다.. Fig. 2 Double hull bulk carrier midship. 2.3 연구 선박. 본 논문의 연구선박은 Double hull bulk carrier로 Hopper side tank가 없으며, 일반적인 Bulk carrier보다 Hatch opening이 크고 화물창이 크다.. Fig. 4 Extended model. 3.1 Modeling 연구선박은 Floodable hold와 Ore hold의 겸용 화물 창과 Empty hold, Ore hold로 구성되어 있다. 따라서 중앙부의. Fig. 3 Double hull bulk carrier midship (Without hopper side tank). 82. Floodable & Ore hold, Empty hold에 대한 구조해석 모델을 만 들었다.. 대한조선학회 특별논문집.

(3) 문정우․ 윤혜림․ 남형주․ 신성광. Table 5 Loading condition for fatigue analysis. 3.2 Boundary condition 구조해석에 적용된 경계조건은 Table 2와 Table 3에서 보여주 는 것과 같이 CSR에서 규정하는 조건을 적용하였다.. Table 2 Rigid-link of both end Nodes on longi members at both ends of the model All longitudinal members. Translational. Rotational. Dx. Dy. Dz. Rx. Ry. Rz. RL. RL. RL. -. -. -. 3.4 구조해석 및 피로해석 결과 3-D cargo hold 해석 결과 취약한 부위라고 예상되었던 Inner bottom과 Inner hull 연결부위가 대체로 응력이 높게 나타났으며,. RL means rigidly linked to the relevant degrees of freedom of the independent point. Lower stool 하부 연결부위 및 기타 부재에 대해서는 기존 Single hull bulk carrier의 해석 결과와 비슷한 경향을 보였다.. Table 3 Support condition of the independent point Location of the independent point. Translational. Rotational. Dx. Dy. Dz. Rx. Ry. Rz. Independent point on aft end. -. Fix. Fix. Fix. -. -. Independent point on fore end. Fix. Fix. Fix. Fix. -. -. 3.3 Loading condition 구조해석에 적용 된 하중조건은 Table 4에서 보여주는 것과 같이 CSR에 명시하고 있는 하중 조건을 적용하였다.. Table 4 Loading condition for 3-D cargo hold analysis. Fig. 5 Von-mises stress & Deformation for all loading condition 특히 Inner bottom과 Inner hull 연결부위는 Hopper side tank 가 없음으로 인해 Side web에 응력이 크게 집중되는 경향을 보여 주었다. 또한 Hatch opening size가 커서 Upper deck의 강도가 취약 해 보였으나 Topside wing tank의 지지로 인하여 변형 및 응력이 집중되지는 않았다. 피로해석은 Lower stool 하부 연결부위, Inner bottom과 Inner hull 연결부위의 피로수명을 확인하여 보았다. Lower stool 하부 연결부위의 경우 일반 Single hull bulk carrier. Special Issue of SNAK, December 2013. 83.

(4) HANDY MAX급 DOUBLE HULL BULK CARRIER의 구조적 안전성 고찰. 4. 결 론. 와 유사한 경향을 보였고, Inner bottom과 Inner hull 연결부위는 Hot spot stress range가 높게 나타나 피로수명이 기준에 크게 미치지 못하였다.. 본 연구에서는 3-D cargo hold 해석을 통해 Double hull bulk carrier without hopper side tank의 구조적 안전성을 살펴보았고, 취약부분인 Inner bottom과 Inner hull 연결부위에 대해 Fatigue analysis을 수행하여 피로 수명을 예측하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. - 3-D cargo hold 해석을 통해 Inner hull과 Inner bottom 연 결부위의 응력집중 현상으로 인하여 추가적인 보강이 필요하다. - Fatigue analysis을 수행하여 Inner hull과 Inner bottom 연 결부위는 매우 취약하므로 추가적인 보강을 통해 피로수명을 만 족시켜야 한다. Double hull bulk carrier without hopper side tank는 운행 시, 유지 및 보수 관리 측면에서 수월하고 구조해석 및 피로해석을 통해 안전성을 검증하였으므로 재조명이 필요하다.. 참고문헌 Common Structure Rules for Bulk carriers, January 2010. IACS member.. Fig. 6 Von-mises stress & Deformation for Maximum. Fig. 7 Fatigue modeling. 84. 문정우. 윤혜림. 남형주. 신성광. 대한조선학회 특별논문집.

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