Abstract
In this study, parametric analyses are performed using the coupled Eulerian-Lagrangian scheme for the collision behaviors of a vessel and an underwater slope that constitutes part of an artificial protective island. The vessel parameters considered in the analysis are bow angle, stem angle, draft, and impact velocity. The gradient of the slope, the friction coefficient between the bow and the slope, and soil strength are considered as parameters of the slope. For each parameter, the dissipated collision energy and the collision force are estimated from the behavior of the vessel, and the energy dissipation mechanism is identified in terms of the ground deformation. The collision force is assumed as an exponential function, and the effects of the parameters are estimated. As a result, only two parameters, the gradient of the slope and the friction coefficient between the vessel and the soil, can affect the exponential coefficient of the function. The dissipated energy by the soil can thus be estimated adequately. The relationship between the volume of the soil pushed out by the bow and the dissipated collision energy is estimated as a linear function. This relationship is independent of the magnitude of the collision energy, and affected more by the friction coefficient and the soil strength than by the parameters of the vessel.
본 논문에서는 Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL) 기법을 이용하여 인공섬 형식의 방호공을 구성하는 수중사면에 선박이 충돌하는 경우 발생하는 선박의 선수와 지반의 거동에 대한 매개변수 해석을 수행하였다. 고려된 매개변수는 선수의 경우 선수각, 스템각, 충돌위치 그리고 충돌속도이며, 지반의 조건으로 사면의 기울기, 지반과 선박의 마찰계수 그리고 지반의 강도이다. 선수의 거동으로부터 소산된 충돌력과 운동에너지를 각 매개변수에 대해 산정하고, 이를 지반의 변형과 연계하여 에너지 소산기구의 거동을 파악하였다. 충돌력을 변위의 지수함수로 가정하고 매개변수의 영향을 검토하였다. 그 결과 지수함수의 계수는 사면의 경사와 선박과의 마찰계수에만 영향을 받는 결과를 얻었다. 이 관계로부터 소산되는 충돌에너지를 타당하게 산정할 수 있었다. 충돌 시 선수에 의해 밀려난 원지반의 부피와 소산된 충돌에너지는 비례하는 관계로 나타낼 수 있다는 것을 보였고, 이 관계는 선박의 형상보다는 선박과 사면의 마찰계수와 지반의 강도에 영향을 받는 것으로 나타났다.
