Collision Analysis between FRP Fishing Boats According to Various Configurations

여러 가지 충돌 상황에 따른 FRP 어선 간의 충돌 해석

In this paper, collision analysis is carried out between two FRP fishing boats. A computer simulation with finite element method is used to accomplish this objective. At first, a detailed geometric model of the boat is constructed using 3-D CAD program. The formation of a finite element from a geometric data of the boats is carried out using HYPERMESH that is the commercial software for mesh generation and post processing. Twelve collision configurations are established by combining two kinds of contact angle($90^{\circ},\;135^{\circ}$) and three different speed(5, 10, 15knot) for small and large boats. Collision analysis is accomplished using DYNA3D. Stress distribution and deformation shape are investigated for each collision condition. In general, $90^{\circ}$ collision angle generate larger stress than $135^{\circ}$ case and the collision for two moving boats showed larger maximum stress than the case that one is moving and the other is stationary. When analysis is carried out until 150ms contact parts of two boats are broken for 10 and 15knot collision speed, in which maximum stress is larger than ultimate strength of the material.

경제규모의 증대와 더불어 해상물동량이 많아지고 운행하는 선박의 숫자가 증가함에 따라 해상에서의 해난 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 선박의 충돌 사고에 대한 연구는 주로 충돌 사고의 원인 분석에 중점을 두어 왔으나 보다 정확한 분석을 위해서는 역학적인 해석이 더 첨가되어야 한다. 본 연구는 FRP 재질의 어선간의 여러 충돌 상황에서의 시간에 따른 변형 거동에 대한 것이다. 선체에 대한 3차원 기하학적인 모델링을 수행 한 후, 유한요소 모델을 구성하고 역학적인 해석 기법인 유한 요소법을 이용하여 동적 해석을 수행하였다. 7.93톤급의 소형어선과 39톤급의 대형어선을사용하고 두 가지의 충돌각도($90^{\circ},\;135^{\circ}$)와 세 가지의 충돌속력(5, 10, 15 노트)의 조건을 조합하여 해석을 수행하였으며 각각의 경우에 대하여 응력분포와 변형상태를 살펴보았다. 전체적으로 $90^{\circ}$ 충돌 각도에서 $135^{\circ}$ 경우보다 응력이 컸으며, 두 선박이 모두 운항 중에 발생하는 충돌에서 더 큰 최대 응력이 발생하였다. $90^{\circ}$ 충돌각도의 경우 소형어선 간 충돌이나 소형 어선과 대형 어선간의 충돌에서도 충돌하는 전체의 선수부보다 충돌당하는 선체의 측면 부위에서 큰 응력이 발생하였다. $135^{\circ}$ 충돌각도로 정지된 소형 어선과 대형어선이 충돌하는 경우에는 대형 어선에서 치대 응력이 발생하였다. 150 ms의 해석시간인 경우 $90^{\circ}$ 충돌각도에서는 10knot, 15knot 모두 충돌하는 선체나 층돌 당하는 선체에서 파단이 발생하는 것으로 나타났다. 해석 결과는 추후에 부분 별 강도를 고려한 선체의 설계나 충돌사고재구성을 위한 기초 데이터로 사용될 수 있다.