Abstract
The rolling motion of a floating body makes crews and passengers exhausted and/or applies forces to the structure to cause damage; it might even upset the body. Therefore, almost all ships are equipped with bilge keels for anti-rolling; in special cases, an anti-rolling tank(ART) or fin stabilizer or gyroscope could be installed. But an ART requires a large capacity to install it, and a fin stabilizer and gyroscope need great costs to install and also many expenses to operate. The authors suggest the use of an anti-rolling pendulum(ARP), and they showed that the ARP is effective to reduce rolling by experiments and via a Runge-Kutta analysis. This paper introduces the linearized 2 degrees of freedom with a viscous damping system for a ship equipped with ARP; it also shows the validation of the linearized analysis for the ship's roll motion. The paper proposes an optimum ARP on the basis of the justified model. The case of the 7.7kg model with ship 20g ARP of a mass ratio of 0.26%, is the most effective for reducing roll motion. The paper shows the ARPs with various mass ratios are effective for reducing the roll motion of a ship by free decaying roll experiments.
부유체의 횡동요는 승조원의 피로를 누적시키고, 심지어 구조물 전체를 전복시키기까지 하고, 또 선체에 반복적인 외력을 가하는 등 부유체의 안정성과 구조물의 안전에 심대한 영향을 끼친다. 그래서 거의 모든 선박의 경우에는 빌지킬을 설치하여 횡동요를 감소시키고 있고, 특수한 경우에는 안티롤링 탱크나 핀 스태빌라이저나 자이로스코프 등을 설치하여 횡동요를 줄이고 있다. 그러나 안티롤링 탱크는 설치하는데 용적을 많이 차지하고, 핀 스태빌라이저나 자이로스코프는 설치비와 유지 관리비가 많이 든다. 저자들은 안티롤링진자를 이용한 부유체의 롤링저감에 대한 연구를 하여 실험과 Runge-Kutta 해석에 의하여 그 유효성을 보인 바 있다. 여기에서는 선박에 안티 롤링 진자를 설치한 모델을 2자유도 점성감쇠계로 선형화하여 시스템을 해석하고 실험과 비교하여 수학 모델의 정당성을 보이고, 수학 모델의 정당성을 바탕으로 최적의 안티 롤링 진자를 제안한다. 7.7kg의 모형선의 경우 모형선 질량의 0.26%인 20g의 안티롤링 진자가 가장 효율이 좋음을 보였다. 또 안티 롤링 진자의 질량이 다른 몇 가지 경우에 대하여서 자유 롤링 실험을 하여 안티 롤링 진자의 유효성을 보인다.