4.3 마주치며 통과시의 안전통항거리 분석
4.3.2 시뮬레이션 결과
1) 상호간섭에 의한 각 선박의 영향 분석
Fig. 4.16은 두 선박이 정면으로 마주치며 통과하는 경우에 각 선박에 작용하는 간섭력을 도시한 것으로, 선박조종시뮬레이터의 간섭력 계산을 참조하여 본 연구에 해당하도록 표시하 였다(Ozersky and Rogozhina, 2016).
Fig. 4.16에서 보는 바와 같이 두 선박이 마주치며 통과할 때 교차지역(intersection)이 발생 하고, 상대선으로 인한 간섭력()이 각각의 선박에 작용한다. Fig. 4.16의 X는 전후력(surge force), Y는 횡력(sway force), N은 회두모멘트(yaw moment)를 의미하며, X는 전진방향이 양 의 방향이며, Y는 상대선에 의한 반발력의 방향이 양의 방향이고, N은 각 선박의 시계방향 이 양의 방향이다.
두 선박에 작용하는 전후력, 횡력, 회두모멘트를 Fig. 4.17~Fig. 4.22에 도시하였다. 시뮬레 이션 결과 중에 컨테이너선이 자선보다 큰 상대선과 작은 상대선인 경우를 비교하기 위하여 상대선이 LNG선과 카페리(passenger car ferry)의 경우만을 도시하였다. 그래프의 x축은 두 선박의 중심선 간의 종거리(stagger)이며 y축은 전후력, 횡력, 회두모멘트의 무차원값인
, , 를 나타낸 것이다.
Fig. 4.17~Fig. 4.19는 대상해역의 수심 =1.2에서 10knots의 속력으로 항해중인 파나막스 급 컨테이너선(course 000°)과 7knots의 속력으로 항해중인 LNG선(course 180°)이 정면으로 마주치며 통과할 때, =0.3, 0.4, 0,5인 경우의 전후력, 횡력, 회두모멘트를 도시한 것이다.
여기서 는 두 선박의 중심선 간의 수평거리이며, 은 000도로 항해중인 파나막스급 컨테 이너선의 전장이고, 는 180도로 항해중인 LNG선의 전장을 의미한다.
Fig. 4.17~4.19에서 보는 바와 같이 두 선박이 마주치며 통과하는 경우에는 각 선박에 작용 하는 전후력과 횡력은 패턴이 비슷하고, 회두모멘트는 속력이 느린 선박에서 초기의 외방모 멘트 이후에 내방모멘트가 높게 나타나는 것을 알 수 있다.
Fig. 4.20~Fig. 4.22는 대상해역의 수심 =1.2에서 10knots의 속력으로 항해중인 파나막스 급 컨테이너선(course 000°)과 7knots의 속력으로 항해중인 카페리(course 180°)이 정면으로 마주치며 통과할 때, =0.3, 0.4, 0,5인 경우의 전후력, 횡력, 회두모멘트를 도시한 것이다.
Fig. 4.20~Fig. 4.22에서 보는 바와 같이 컨테이너선이 자선보다 작은 선박을 통과하는 경우 에는 크기가 작은 선박은 정횡의 지점에서 흡인력이 최대가 되는 것을 알 수 있다.
Fig. 4.16 Definition of hydrodynamic interaction forces for head-on encountering
(a) LNG carrier (course 180°) (b) container ship (course 000°)
Fig. 4.17 Non-dimensional surge forces of LNG carrier and container ship
(a) LNG carrier (course 180°) (b) container ship (course 000°)
Fig. 4.18 Non-dimensional sway forces of LNG carrier and container ship
(a) LNG carrier (course 180°) (b) container ship (course 000°)
Fig. 4.19 Non-dimensional yaw moment of LNG carrier and container ship
(a) passenger car ferry (course 180°) (b) container ship (course 000°)
Fig. 4.20 Non-dimensional surge forces of passenger car ferry and container ship
(a) passenger car ferry (course 180°) (b) container ship (course 000°)
Fig. 4.21 Non-dimensional sway forces of passenger car ferry and container ship
(a) passenger car ferry (course 180°) (b) container ship (course 000°)
Fig. 4.22 Non-dimensional yaw moment of passenger car ferry and container ship
3) 수심별 시뮬레이션 결과 분석
Fig. 4.23~Fig. 4.25는 파나막스급 컨테이너선의 중심선과 LNG선의 중심선 간의 수평거리 ()를 0.4L로 두고 두 선박이 12knots의 동일한 속력으로 마주치며 통과할 때, 파나막스급 컨
테이너선에 작용하는 전후력, 횡력, 회두모멘트를 무차원화하여 수심별로 도시한 것이다.
Fig. 4.23에서 최대 전후력이 나타나는 수심을 비교해 보면, =1.1일 때 최대 전후력은
=5.0인 경우에 비해 약 9배 크고, 그래프의 중간에 해당하는 =2.0인 경우의 최대 전 후력은 =1.1인 경우보다 2배 작고, =5.0인 경우보다 약 5배 크게 나타났다.
Fig. 4.24에서 최대 횡력이 나타나는 수심을 비교해 보면, =1.1인 경우의 최대 횡력은
=5.0인 경우에 비해 약 9배 크고, =2.0인 경우의 최대 횡력은 =1.1인 경우보다 2 배 작고, =5.0인 경우보다 약 4.5배 크다.
Fig. 4.25에서 최대 회두모멘트가 발생하는 지점의 수심별 회두모멘트를 비교해보면, 전후 력과 횡력의 경우와 유사한 결과를 보여주었다. 최대 회두모멘트는 =1.1일 때 =5.0인 경우에 비해 약 9.5배 크고, =2.0인 경우는 =1.1인 경우보다 2배 작고, =5.0인 경 우보다 약 4.5배 크게 나타났다.
Fig. 4.23 Non-dimensional surge force of container ship according to the water depth (head-on encountering)
Fig. 4.24 Non-dimensional sway force of container ship according to the water depth (head-on encountering)
Fig. 4.25 Non-dimensional yaw moment of container ship according to the water depth (head-on encountering)