공학석사 학위논문
세장체의 파랑중 거동에 대한 고찰
A Study on Behaviour of Slender Bodies in Waves
지도교수 조 효 제
년 월 2012 2
한국해양대학교 대학원
조선해양시스템 공학과
신 다 래
공학석사 학위논문
세장체의 파랑중 거동에 대한 고찰
A Study on Behaviour of Slender Bodies in Waves
지도교수 조 효 제
년 월 2012 2
한국해양대학교 대학원
조선해양시스템 공학과
신 다 래
을 다래의 으로 함 本 論文 申 工學碩士 學位論文 認准
위 원 장 현 범수 공학박사 ( ) 인 위 원 조 효제 공학박사 ( ) 인 위 원 이 승재 공학박사 ( ) 인
년 월
2012 2
한국해양대학교 대학원
A Study on Behaviour of Slender Bodies in Waves
Shin Da Rae
Department of Naval Architecture and Ocean Systems Engineering Graduate School, Korea Maritime University
Abstract
Exploration areas of maritime resources such as oil and natural gas have gradually moved to deep sea areas. It became difficult to use existing fixed marine structures which has high cost of build because that are reached to economic uppermost limit. Therefore floating marine structures and flexible marine structures are preferred. Particularly, slender Bodies such as risers and pipes are important part of ocean depth marine structures. slender Bodies are having more and more flexible structures characteristics when they go deep water area overall length becomes longer also slenderness ratio of diameter / length gets grow relatively. In addition, dynamic behavior of slender Bodies is getting complicated because external forces such as tide and wave are given directly. In this study, in order to compensate for these problems, we use to study flexible slender Bodies of different modulus of elasticity.
As a result, we compiled statistics and compared behavior of flexible slender Bodies of different modulus of elasticity. In future we expect It would be reference data for design of structure.
Contents
Abstract ···Ⅲ Nomenclatures ···Ⅵ List of Figures ···Ⅶ List of Tables ···Ⅷ Photo of Tables ···Ⅸ
서론
1. ···1 연구 배경
1.1 ···1 연구 내용
1.2 ···2
이론
2. ···3 탄성계수
2.1 ···3 차원 규칙파
2.2 2 ···4 지배 방정식
2.2.1 ···4 경계조건
2.2.2 ···5 분산성관계
2.2.3 ···6
실험방법
3. ···10 실험 기기
3.1 ···10 차원 조파수조
3.1.1 2 ···10 예인 전차
3.1.2 ···11 용량식 파고계
3.1.3 ···12 3.1.4 Video Recorder System ···13
실험 모형
3.2 ···14 실험 방법
3.3 ···15 에 의한 실험
3.3.1 Video Recorder ···15 실험 조건 및 사진
3.3.2 ···16
실험 및 결과 분석
4. ···19 비교
4.1 WAVE ···19 비교
4.2 MOTION ···22 비교
4.3 WAVE + MOTION ···24
결론
4. ···29
참 고 문 헌 ···30
Nomenclature
: 영의 계수
E : 탄성계수
F : 하중
A0 : 재료 단면의 넓이
∆ : 재료의 길이 변화량
: 재료의 원래 길이
∅ : 속도포텐셜
: 수평방향 거리
z : 연직방향 거리
u : 수평방향 유속
: 연직방향 유속
p : 압력
t : 시간
g : 중력가속도
T : 파주기
: 파장
: 파속
List of Figures
응력 변형률선도
Fig.2.1.1 - (Stress Strain Diagram)···3 Fig.3.1.1.1 2-Dimensional Ocean Engineering Basin···10
모형의 측정 범위
Fig.4.1 ···19 아크릴 파고변화에 따른 변위변화
Fig.4.1.1 case1( )_ ···20 폴리프로필렌 파고변화에 따른 변위변화
Fig.4.1.2 case2( )_ ···20 테프론 파고변화에 따른 변위변화
Fig.4.1.3 case3( )_ ···21 파고변화와 탄성변화에 따른 변위변화
Fig.4.1.4 ···22 아크릴 모형의 모션주기변화에 따른 변위변화
Fig.4.2.1 case1( )_ ···22 아크릴 모형의 모션주기변화에 따른 변위변화
Fig.4.2.2 case3( )_ ···23 모형의 모션주기 일 때 탄성에 따른 변위변화
Fig.4.2.3 1.5s ···23 아크릴 파정 위치에 따른 변위변화
Fig.4.3.1 case1( )_ ···24 아크릴 파저 위치에 따른 변위변화
Fig.4.3.2 case1( )_ ···24 테프론 파정 위치에 따른 변위변화
Fig.4.3.3 case3( )_ ···25 테프론 파저 위치에 따른 변위변화
Fig.4.3.4 case3( )_ ···26 아크릴 위상 파정 위치에 따른 변위변화
Fig.4.3.5 case1( )_ 180_ ···26 아크릴 위상 파저 위치에 따른 변위변화
Fig.4.3.6 case1( )_ 180_ ···27 테프론 위상 파정 위치에 따른 변위변화
Fig.4.3.7 case3( )_ 180_ ···27 테프론 위상 파저 위치에 따른 변위변화
Fig.4.3.8 case3( )_ 180_ ···28 아크릴 과 테프론 의 변위변화 비교
Fig.4.3.9 case1( ) case3( ) ···28
List of Tables
차원 규칙파의 특성을 나타내는 관계식 주기
Table.2.2.3.1 2 _T( ) ···8
차원 규칙파의 특성을 나타내는 관계식 Table.2.2.3.2 2 _ 파장( ) ···8
차원 규칙파의 특성을 나타내는 관계식 Table.2.2.3.3 2 _(파경사) ···9
운동계측장비 사양 Table.3.1.4.1 ···13
모형별 탄성계수 Table.3.2.1 ···14
Table.3.3.2.1 Regular Wave Characteristics for Model Test ···16
Table.3.3.2.2 Regular Motion Characteristics for Model Test ···17
Table.3.3.2.3 Regular Wave + Motion Characteristics for Model Test ···17
List of Photos
Photo.3.1.1.1 Dimensional Ocean Engineering Basin ···11
Photo.3.1.2.1 Towing Carriage ···12
Photo.3.1.3.1 Wave Recoder ···12
Photo.3.1.4.1 Video Recoder ···13
Photo.3.2.1 Model of Experiment ···14
카메라 교정 작업 실험 장면 Photo.3.3.1.1 ···15
Photo.3.3.2.1 Actual Experimental Photo 1 ···17
Photo.3.3.2.2 Actual Experimental Photo 2 ···18
파고변화에 따른 변위변화 Photo.4.1.1 ···21
서론 1.
연구 배경 1.1
수심이 얕은 해역에 매장된 해저 석유나 천연가스 등의 해저자원 개발이 거의 완료됨에 따라 해저자원 개발 대상 해역은 점차 수심이 깊은 곳으로 이동하게 되었다. 탐사영역이 심해 영역으로 이동하면서 기존의 고정식 해양구조물은 건 조비용이 비싸 경제적인 한계점에 도달하여 사용이 어려워지게 되었다. 따라서 부유식 해양구조물이나 유연식 해양구조물들이 보다 선호되고 있는 실정이다.
특히, 이러한 심해용 구조물에 있어서는 라이저(riser), 파이프(pipe) 등의 세 장체 해양구조물들이 중요한 부분을 차지한다.
세장체 해양구조물은 수심이 깊은 영역으로 갈수록 전체 길이가 매우 길어지 고 상대적으로 직경 길이의 세장비가 커지게 되어 점점 더 유연한 구조물의 특/ 성을 지니게 되고 있다. 세장체 구조물은 상부 구조물의 운동에 의해 야기된 가진력과 조류와 파랑과 같은 직접적인 외력을 받게 된다. 또한 조류와 파랑과 같이 흐름 방향(in-line)으로 작용하는 힘 외에도 이에 부차적인 와동방출 이 발생하게 된다 이로 인하여 세장체 해양구조물의 동역학 (vortex shedding) .
적 거동이 더욱 복잡해지고, 해양구조물 시스템 전체 거동에 미치는 중요도 역 시 증가하게 된다. 결국 심해역에 투입되는 세장체 해양구조물에 관한 동역학 적 해석이 요구되어 관련된 연구의 중요도가 높아지고 있는 추세이다.
세장체 해양구조물의 동력학적 특성에 대한 모형시험은 현존하는 시험 설비 대부분의 물리적인 한계로 인하여 기하학적, 동역학적 상사관계를 모두 맞추는 것이 거의 불가능하여 다양한 방법의 근사적인 모형시험 기법이 연구 개발되고 있다.
석유자원 탐사 및 개발, 해양온도차 에너지 발전, 심해 천연 광물자원 개발 등에 사용되는 라이저(riser)나 파이프(pipe)는 재질이 철제관 등으로 되어있 다. 그러나 해양심층수를 취수하기 위한 취수관 등은 가볍고 유연한 다른 종류 의 재질을 사용한다. 따라서 세장체 해양구조물의 최적 설계를 위한 방안으로 재질별 유연한 세장체 해양구조물의 거동에 대한 해석이 필요하다.
연구 내용 1.2
본 연구에서는 유연한 세장체 해양구조물의 거동을 해석하였다. 세장체 구조 물은 전체 길이가 직경에 비해 상대적으로 긴 구조물로 수심이 깊은 영역으로 갈수록 전체 길이가 매우 길어지게 된다. 따라서 상대적으로 직경 길이의 세장/ 비가 커지게 되어 점점 더 유연한 구조물의 특성을 지니게 되고 있다. 이러한 유연한 세장체 해양구조물은 외력의 영향을 많이 받게 되어 동역학적 거동이 더욱 복잡해지고, 해양구조물 시스템 전체 거동에 미치는 중요도 역시 증가하 게 된다. 그러므로 세장체 해양구조물에 관한 동역학적 해석이 요구되고 있는 추세이다. 실험은 2차원 조파수조와 예인전차를 이용하여 실험을 수행하였다. 각각의 탄성계수가 다른 아크릴, 폴리프로필렌, 테프론 3개의 실험모형으로 실 험을 실시하였으며, 각각 실험모형에 여러 경우의 주기와 파고를 주어 실험하 였다. 비디오레코더를 이용한 계측방법을 사용하여 각 계측치를 실험하고 비교 및 통계하였다. 그 결과, 부유체에 파를 주거나 위치를 변화시켰을 경우 유체 입자의 진행방향과 상관관계를 이루어 부유체의 변위 변화에 많은 영향을 주는 것으로 보였다.
이론 2.
세장체 해양구조물의 거동 해석에 앞서 본 장에서는 실험에 사용되는 각 실험 모형의 탄성계수를 계산하고, 2차원 규칙파를 형성하기 위해서 2차원 규칙파 이론에 대한 지식을 알아보고자 한다.
탄성 계수 2.1
탄성 계수(modulus of elasticity)는 고체역학에서 재료의 강성도(stiffness) 를 나타내는 값이다. 탄성 계수는 응력과 변형도의 비율로 정의 된다. 재료의 시험편에 대한 인장 또는 전단 시험으로 얻은 응력 변형도 선도의 탄성 구간- 기울기로부터 탄성 계수를 결정할 수 있다.
응력 변형률선도
Fig.2.1.1 - (Stress Strain Diagram)
응력과 변형률의 비는 비례 한계 내에서는 일정한다. 이 일정한 관계를 Hook 의 법칙이라 한다. 이 법칙에서 비례상수에 해당하는 값을 탄성계수라 하며 응 력 변형률 선도에서 비례한계 이내의 직선부분의 기울기를 의미한다.
변형이 하중에 비례한다는 것은 1678년에 Robert Hooke가 발표한 “ut tensio
하중에 대한 신장 에 최초로 기록되 sic vis( : as the stretch so the force)”
었는데 이 관계를 흔히 후크의 법칙이라 한다.
식 2.1.1
위 식에 나타난 후크의 법칙은 단지 응력 변형률 선도의 초기 직선 부분에 대- 한 것이라는 사실이 중요하다.
은 년에 재료의 강성을 측정하기 위해서 변형률에 대한 응력 Thomas Young 1970
의 비율을 사용하라 것을 제안하였다. 이 비율을 영의 계수(Young’s modulus) 또는 탄성계수(modulus of elasticity)라 하고, 이는 응력 변형률 선도의 직선- 부분의 기울기에 해당된다. 영의 계수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
∆
∆
식 2.1.2
탄성 계수(E)의 단위는 파스칼이며, F는 작용하는 하중, A0은 재료 단면의 넓 이, △l은 재료의 길이 변화량, l0은 재료의 원래 길이이다.
차원 규칙파 2.2 2
실제 해양에서의 파도는 불규칙적으로 일어나고 있다. 그러나 불규칙 해양파 의 수학적 표현과 취급법이 복잡하기 때문에 본 연구에서는 2차원 규칙파를 형 성하여 실험하였다.
지배 방정식 2.2.1
유체를 비압축성, 비점성이라 가정하고 유체입자는 비회전운동, 표면장력도
무시하였다. 2차원 규칙파의 속도퍼텐셜이 존재하며 Laplace 방정식을 만족해 야 한다.
식 2.2.1.1
식 2.2.1.2
속도포텐셜 수평방향거리 연직방향거리 수평방향유속
연직방향유속 압력 밀도 시간 중력가속도
경계조건 2.2.2
차원 규칙파가 만족해야 할 경계조건은 다음과 같다
2 .
자유표면 조건 (1)
운동학적자유표면경계조건(Kinematic Free Surface Boundary Condition)이라 하는데 이것은 수면변동 속도와 포텐셜에 의해 산정되는 수면의 속도 관계에 의해 규정되는데. 이것은 KFSBC 라 표현하고 다음과 같이 전개 된다. 수면변동 은 공간과 시간에 따라 변하기 때문에 2차원인 것을 가정하여 자유 수면을 나 타내면 이 되고, 가 되고, 즉 가 된다.
이때 F의 실질미분 이 되므로 다음의 식을 얻을 수 있다.
식 2.2.2.1
위 식을 속도 포텐셜을 도입하여 나타내었다.
식 2.2.2.2
압력일정 조건 (2)
동역학적자유표면경계조건(Dynamic Free Surface Boundary Condition)이라 하 고 이는 수면의 압력과 수면과 접해있는 대기압과의 관계를 규정짓는 것으로서 베르누이 방정식으로부터 다음과 같이 나타낼 수 있다.
식 2.2.2.3
해저면 조건 (3)
자유 수면에 관한 운동학적 조건을 유도한 방법과 동일한 방법으로 해저면에 있어서 경계조건을 유도할 수 있다. 로서 해저면을 임의의 곡 면형으로 고려하면 이의 실질미분은 다음과 같이 표현된다, .
식 2.2.2.4
의 경우를 고려하고, u, w를 속도포텐셜로 나타내면, 다음과 같은 해 저면에 관한 불투과 조건을 얻는다.
식 2.2.2.5
위 식과 같이 되고, 수심의 변화가 없는 경우 이므로 위 식은 다음과 같이 간략화 된다.
식 2.2.2.6
분산성관계 2.2.3
자유표면의 조건 식 에() 2차원 규칙파의 속도 퍼텐셜을 나타내는 식()을 대입 하면
식 2.2.3.1
∙
식 2.2.3.2
∙ ∙ 식 2.2.3.3
∙ ∙ 식 2.2.3.4
∙ ∙ 식 2.2.3.5
식 2.2.3.6
∙ ∙
∙ ∙
위와 같은 식이 나온다. 상기 조건을 만족하기 위해서는 아래와 같이 계산하 면 분산성 관계식이 나오는 것을 알 수 있다.
∙ ∙ 식 2.2.3.7
∙
∙
수심에 따라 파장, 파주기, 파속 등을 규정지어주는 분산성관계(dispersion
를 나타낼 수 있다 relation) .
Quantity In terms of Any depth Deep water (d>0.5)
Shallow water (d<0.03)
T
c
차원규칙파의 특성을 나타내는 관계식 주기
Table.2.2.3.1 2 _T( )
Quantity In terms of Any depth Deep water (d>0.5)
Shallow water (d<0.03)
T
c
차원규칙파의 특성을 나타내는 관계식
Table.2.2.3.2 2 _ 파장( )
Quantity In terms of Any depth Deep water (d>0.5)
Shallow water (d<0.03)
T
c
차원규칙파의 특성을 나타내는 관계식
Table.2.2.3.3 2 _(파경사)
실험방법 3.
실험 기기 3.1
차원 조파수조 3.1.1 2
실험에서 사용된 수조는 Fig.3.1에 나타낸 바와 같이 1× 1.3× 25m (B× D×
의 조파수조로 조파기는 피스톤 형식이다 수심 일 때 파고 까지 발
L) . 0.8m 0.3m
생 가능하며, 파주기는 0.5~3s까지 가능하다. 양방향 조류발생장치도 겸비하고 있지만 금번 실험에서는 조류중의 실험은 제외하였다. 소파장치는 반사파의 영 향을 최소화하기 위하여 하부에는 스펀지를 두고 상부에는 그물 형 소파재료를 사용하였다.
Fig.3.1.1.1 2-Dimensional Ocean Engineering Basin
Photo.3.1.1.1 Dimensional Ocean Engineering Basin
예인 전차 3.1.2
실험에 사용된 예인전차는 원통형 실린더를 예인하기 위한 장비로서 종방향(X 방향), 횡방향 방향(Y ), 상하방향(Z방향), Rolling()방향의 4축을 동시 또는 개별제어 할 수 있는 장치 있다. Rack & Pinion방식으로 구동하며, 주행속도는
감가속
Vx=Max 1.5m/s, (ax)=0.5m/s2 주행거리는 약18m이며 계측시간은 약 6초 이상이다. (x축 방향에 대한 실험만 실시하여 나머지 방향에 대한 요구사양은 생략한다.)
주행 레일(Running rail)은 정밀 주행이 가능하도록 크롬 도금과 수평도, 고 저도 및 평행도를 조정할 수 있도록 레일시스템을 구성하였다. 또한 예인전차 주행 시험 시 모형에 의해 발생되는 부력 등에 의해 전차가 부상할 가능성을 방지하기 위해 LM Shaft 시스템을 주행 레일에 사용하였다.
Photo.3.1.2.1 Towing Carriage
용량식 파고계 3.1.3
실험에서 사용된 용량식 파고계는 한 쌍의 평행한 와이어에서 물의 저항을 측 정하여 DC전압으로 출력하는 저항식 파고계이다. 파고에 따른 비례적인 출력전 압을 증폭하여 SPAN, ZERO등으로 만족하는 출력을 얻고 신호를 외부계측기에 보내준다.
Photo.3.1.3.1 Wave Recorder
3.1.4 Video Recorder System
비디오레코더 실험에 의한 구조물 운동계측장비 고화질카메라( ) 사양은 Table 과 같다
3.1.4.1, Fig 3.1.4.1 .
Specification
Model HDR-XR550
Sensor 6.3mm(1/2.88)
“Exmor R”ClearVid CMOS lens G lens (37mm), F 1.8~3.4
Shutter speed 3lux
운동계측장비 사양 Table 3.1.4.1
Photo.3.1.4.1 Video Recorder
실험 모형 3.2
실험에 사용된 탄성계수와 실제 모형 사진은 아래 첨부한 Table 3.2.1, Photo 과 같다
3.2.1 .
모형 탄성계수(GPa)
case1 아크릴(MA) 2.943
case2 폴리프로필렌(PP) 1.57
case3 테프론(Teflon) 0.491
각 실험모형의 탄성계수 Table.3.2.1
Photo.3.2.1 Model of Experiment
실험 방법 3.3
에 의한 실험 3.3.1 Video Recorder
차원조파수조에서 탄성계수가 각각 다른 지름이 인 세장체 모형을 가지고
2 1cm
실험을 실행하였다. 교정기 가로( , 세로 각각 1m)를 사용하여 카메라와 실제에 대한 교정작업을 수행하였다. 정확한 정보를 얻기 위해 교정기를 중앙을 중심 으로 가로, 세로로10mm 간격씩 이동하면서 계측하였다. 얻어진 영상으로부터 실측거리의 정보를 구하였다.
카메라 교정 작업 실험 장면 Photo.3.3.1.1
실험 조건 및 사진 3.3.2
실험은 2차원 조파수조에서 지름이 1cm인 아크릴과 폴리프로필렌, 테프론으로 된 탄성이 다른 재질로 구성된 모형을 예인전차에 연결하여 측정하였다. 실험 은 크게 Wave, Motion, Wave+Motion으로 나누어 실험을 수행했다. 실험의 재현 성을 위하여 각 case별로 5번씩 실시하였다.
정도 높은 실험 데이터의 계측을 위해 예인전차의 주행 시 진동을 최소화하기 위해 예인전차를 교정과정을 실시하였다. 또한 파랑중의 반사파의 영향을 최소 화하기 위하여 소파장치 하부에는 스폰지를 두고 상부에는 그물형 소재를 사용 하여 반사파를 최대한 줄였다.
Table.3.3.2.1 Regular Wave Characteristics for Model Test
가지 환경 모두 위에
wave, motion, wave+motion 3 나타나 있는 주기와 파고에 서 실험하였다. 실험결과, 값이 가장 크게 나타나는 case의 결과만 계측하였 다.
Table.3.3.2.2 Regular Motion Characteristics for Model Test
Table.3.3.2.3 Regular Wave & Motion Characteristics for Model Test
아래 사진은 실험한 장면이다.
Photo.3.3.2.1 Actual Experimental Photo 1
Photo.3.3.2.2 Actual Experimental Photo 2
실험 및 결과 분석 4.
보시는 것과 같이 wave에서는 파 진행방향과 같거나 역방향으로 움직이는 구 조물의 최대 변위를 측정하였습니다. 그리고 모션에서는 중간을 기준으로 모형 을 0.15m씩 움직이게 하여 변위가 크게 나타나는 위상인 180도 부분과 360도 부분일 때 모형의 변위를 측정하였습니다. 마지막으로 wave와 모션을 동시에 주었을 때는 모형이 모션 중에 wave의 파정과 만났을 때와 파저와 만났을 때로 나누어 변위를 측정하였습니다.
모형의 측정 범위 Fig. 4.1
비교 4.1 WAVE
아크릴 이 파주기 일 때 파고 에 따른 모형의 변 case1 ( ) 1.5s , 11.6cm, 18.4cm
위 변화입니다.
아크릴 파고변화에 따른 변위변화 Fig.4.1.1 case1( )_
폴리프로필렌 이 파주기 일 때 파고 에 따른 모형 case2 ( ) 1.5s , 11.6cm, 18.4cm
의 변위 변화입니다.
폴리프로필렌 파고변화에 따른 변위변화 Fig.4.1.2 case2( )_
테프론 이 파주기 일 때 파고 에 따른 모형의 변 case3 ( ) 1.5s , 11.6cm, 18.4cm
위 변화입니다.
테프론 파고변화에 따른 변위변화 Fig.4.1.3 case3( )_
값이 대칭적으로 나오지 않는 이유는 Wave의 진행 방향과 같이 움직일 땐 파 정이, wave진행과 역방향으로 움직일 땐 파저 부분이 오기 때문에 다른 영향을 주어 값이 다른 것을 볼 수 있습니다.
진행 방향 진행역방향
wave wave
파고변화에 따른 변위변화 Photo.4.1.1
파주기 1.5초 파고 18.4cm 일 때 탄성 변화에 따른 비교입니다.
파고변화와 탄성변화에 따른 변위변화 Fig.4.1.4
비교 4.2 MOTION
모형에 motion만 주었을 경우, case1 (아크릴 의 모션 주기) 1.5s와 3.0s 변화 에 따른 변위 비교입니다.
아크릴 모형의 모션주기변화에 따른 변위변화 Fig.4.2.1 case1( )_
의 모션 주기 변화에 따른 변위 비교입니다 모션만 주었을 경우 구조물
Case3 .
의 변위가 비교적 좌우 대칭적으로 변화했습니다.
테프론 모형의 모션주기변화에 따른 변위변화 Fig.4.2.2 case3( )_
모션 주기 1.5초 일 때 탄성 변화에 따른 비교입니다.
모형의 모션주기 일 때 탄성에 따른 변위변화 Fig.4.2.3 1.5s
비교 4.3 WAVE + MOTION
모션주기 위상 파주기 일 때 모형이 파정과 만나는 경우 Case1 1.5, 360, 1.5
파고 변화에 다른 변위 비교입니다.
아크릴 파정 위치에 따른 변위변화 Fig.4.3.1 case1( )_
아크릴 파저 위치에 따른 변위변화 Fig.4.3.2 case1( )_
그래프와 같은 조건의 모형이 파저와 만나는 경우 파고 변화에 다 Fig.4.3.1
른 변위 비교입니다. 그래프에서 네모와 동그라미로 표시된 부분이 파저와 만 났을 때 변위입니다. 파정과 만났을 때 보다 크게 변화하는 것을 볼 수 있습니 다. 모형의 모션 방향과 유체 입자 진행 방향의 상관관계로 인하여 이러한 결 과가 나오는 것으로 예측된다.
테프론 모션주기 위상 파주기 일 때 모형이 파정과 만 Case3 ( ) 1.5, 360, 1.5
나는 경우 파고 변화에 다른 변위 비교입니다.
테프론 파정 위치에 따른 변위변화 Fig.4.3.3 case3( )_
그래프와 같은 조건의 모형이 파저와 만나는 경우 파고 변화에 다 Fig.4.3.3
른 변위 비교입니다. 그래프에서 동그라미와 네모로 표시된 부분이 파저와 만 났을 때 변위입니다. case3 또한 case1과 같은 결과를 보여주고 있습니다.
테프론 파정 위치에 따른 변위변화 Fig.4.3.4 case3( )_
모션주기 위상 파주기 일 때 모형이 파정과 만나는 경우 Case1 1.5, 180, 1.5
파고 변화에 다른 변위 비교입니다.
아크릴 위상 파정 위치에 따른 변위변화 Fig.4.3.5 case1( )_ 180_
그래프를 보시면 위상이 일 때와는 다르게 모형이 의 파정
Fig.4.3.6 360 wave
부분과 만날 때 변위의 변화량이 큰 것을 알 수 있습니다. 모형의 모션 방향과
유체 입자 진행 방향의 상관관계로 인하여 이러한 결과가 나오는 것으로 예측 된다.
아크릴 위상 파저 위치에 따른 변위변화 Fig.4.3.6 case1( )_ 180_
테프론 모션주기 위상 파주기 일 때 모형이 파정과 Case3 ( ) 1.5, 180, 1.5
만나는 경우 파고 변화에 다른 변위 비교입니다.
테프론 위상 파정 위치에 따른 변위변화 Fig.4.3.7 case3( )_ 180_
그래프와 같은 조건의 모형이 파저와 만나는 경우 파고 변화에 다 Fig.4.3.7
른 변위 비교입니다. case3 또한 case1과 같은 결과를 보여주고 있습니다.
테프론 위상 파저 위치에 따른 변위변화 Fig.4.3.8 case3( )_ 180_
모션주기 1.5, 위상 360, 파주기 1.5, 파고 18.4, 파저와 모형이 만나는 경우 탄성 변화에 따른 비교입니다.
아크릴 과 테프론 의 변위변화 비교 Fig.4.3.9 case1( ) case3( )
결론 5.
부유체의 운동에 의한 세장체의 변위는 대칭인 반면 파 또는 파와 부유체
1. ,
의 운동을 동시에 고려하였을 경우에는 파정보다 파저의 영향을 크게 받아 변위가 크게 나타남
부유체의 운동 속도가 가장 빠른 원점 중심점 에서 변위가 가장 크게 나타
2. ( )
남
본 실험 에서는 차원 측정만 하였지만 시각적으로 차원 운동이 발생하는
3. 2 3
것을 알 수 있었고, 향후 3차원 측정을 통하여 세장체 구조물의 운동을 측 정함으로서 설계에 대한 기본 데이터로 사용될 수 있을 것으로 사료됨
참 고 문 헌
(1) S.K Chakrabarti, ⟪Hydrodynamics of Offshore Structures⟫ , Springer Verlag, 2007
(2) P.H Yong, ⎾An Experimental and Numerical Study on Dynamics of a Flexible Marine Riser⏌, SNAK.sancheong, 652~661P, 2004
(3) Yanfei Chena, Y.H. Chaib, Xin Lia, , and Jing Zhoua, ⎾An extraction of the natural frequencies and mode shapes of marine risers by the method of differential transformation⏌, 2009
(4) Chucheepsakkul, S., Huang, T. and Laohapotjanart, P, ⎾Effect of Axial Deformation on the Equilibrium Configurations of Marine Cable⏌, Proc. of the 5th International Offshore and Polar Engineering, ISOPE, Vol. 2, 224~248p, 1995
(5) Huang, T., ⎾A Static Equilibrium Formulation including Axial Deformational Offshore and Polar Engineering⏌, ISOPE, Vol. 2, 252~255p, 1992
(6) Burke, B., ⎾An Analysis of Marine Risers for Deep Water⏌, Offshore Technology Conference Pper, OTC, 1973
(7) K,H Son. ⟪Ocean Waves Mechanics⟫, 2008
논문을 마감하며,
논문을 무사히 완성할 수 있도록 지도해 주신 조효제 교수님 정말 감사합니 다. 학부생 때부터 석사 2년 동안 교수님께 정말 많은 걸 배우고 경험하였습니 다. 기대 이상 보여드리지 못한 점 정말로 죄송합니다. 그리고 논문 심사해주 신 현범수 교수님 이승재 교수님 감사합니다, .
년 동안 막내딸 뒷바라지 해준다고 고생한 우리 아빠 엄마 언니 정말로 고
2 , ,
맙습니다 그 은혜 잊지 않고 보답할 수 있도록 노력하겠습니다. .
해양시스템 연구실의 실장 승훈이오빠, 언주언니, 균이오빠, 06 동기들에게 고마움을 전합니다. 그리고 멀리 떨어져 있는 저를 항상 기다려주고 보고싶어 해주는 은아, 민정이 현주에게도 고마움을 전합니다, .
아쉬움이 많이 남는 2년이라는 시간이었습니다. 항상 열심히 하고 싶었지만 그렇지 못한 날이 더 많은 것 같아 후회되고 창피할 뿐입니다. 하지만 앞으로 는 2년 동안의 경험과 배움을 바탕으로 점점 더 노력해 나가겠습니다.
