3.4 수리모형실험
3.4.1 실험방법
로 제작하였으며, 염화비닐판의 조합으로 구성하였다. 모형은 Fig. 3.3~3.5에 나타내는 바와 같이 Fig. 3.3의 폰툰형 부소파제, Fig. 3.4의 연직판각형 부소파제 및 Fig. 3.5의 복합판형 부소파제의 3종류로 대별된다. 수리실험에서는 폰툰내부의 저판에 Ballast로 철판을 부착하여 흘수를 조정하였으며, 흘수는 부소파제 높이의
정도가 되도록 하였다. 또한, 각 부소파제에 적용된 연직판과 폰툰 사이의 수평간격을 변화시켜 실 험을 수행하고, 그의 변화에 따른 파랑변형과 동적응답특성을 산정함과 동시에, 최적 의 파랑제어기능을 검토하였다. Fig. 3.3~3.5에 각 부소파제에 대한 치수, 중심, 중량 및 관성모멘트 등을 같이 나타내며, Photo. 3.2~3.4에 제작된 실제의 각 모형부소파제 를 나타낸다.(4) 계류체인
계류체인은 시중에 판매되는 체인(단위길이당 수중중량 :
)을 사용하였 다.(5) 부소파제의 배치
부소파제를 수조의 중앙부분에 설치하고, 부소파제의 전후에 각각 2개의 계류라인,
총 4개의 계류라인으로 부소파제를 해저에 고정된 4개의 앵커블록(Poto 3.5)에 각각
계류시켰다. 입사파향에 대한 부소파제의 측면운동을 줄이기 위하여 계류라인을
Cross로 계류하였고, 계류라인의 장력을 감소시키기 위하여 Catenary로 계류하였으며,
Catenary가 끝나는 지점에 Sinker(공기중의 중량 1.4kgf : Photo 3.6)를 부착하였다. Fig.
3.6에 파고계 및 계류라인의 배치간격 등의 전체적인 배치상황을 나타낸다. 여기서,
모든 부소파제의 배치는 Fig. 3.6의 경우와 동일하지만, 부소파제의 중량이 바뀌는 경 우에는 흘수심이 달라지기 때문에 부체측의 계류점의 좌표가 바뀌게 된다.
(a) Plunger형 조파기. (b) 조파기 제어기.
(c) 2차원 수조. Photo 3.1. 2차원 조파시스템.
Fig. 3.3. 폰툰형 부소파제([PTFB] : Pontoon Typed Floating Breakwater).
Fig. 3.4. 연직판각형 부소파제([FBVLP] : Floating Breakwater with Vertical and Leg Plates).
Fig. 3.5. 복합판형 부소파제([FBCPT] : Floating Breakwater with Compound Plate Types).
Photo 3.2. PTFB.
Photo 3.3. FBVLP.
Photo 3.4. FBCPT.
Photo 3.5. 앵커블록. Photo 3.6. 중간싱커.
(6) 계측장비
이 실험에서 계측항목은 수위변동(반사율과 전달율)과 부체의 운동(Swaying,
Heaving, Rolling) 및 고유주기이다. Fig. 3.7에 각 계측장비의 연결상황을 나타내고 있
다.
(a) 수위변동측정
계측장비는 6대의 용량식파고계(Kenek-CHT-4-50), 해석용컴퓨터, 증폭기(Kenek-CH
-403), A/D변환기(NI-BNC-2090)로 구성되어 있다(Photo 3.7). 증폭기는 파고계로부터
읽어들인 신호를 증폭시키기 위하여 사용되며, 최대 출력가능범위는 ±2.5V이다. A/D 변환기는 증폭기를 통한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위하여 사용되었 다. 실험에서 얻어진 자료는 해석용컴퓨터를 이용하여 분석되었고, 부체 前面에 설치
된 3개의 용량식파고계로부터 얻어진 데이터에 3점법(岩田好一朗․淸野 博, 1982)에
의한 입⋅반사파분리법을 적용하여 입사파고
와 반사율
을 산정하였으며, 동일 하게 후면에 설치된 3개의 용량식파고계로부터 전달파고
를 산정하여
로부 터 전달율
를 산정하였다. 또한, 위의 3점법에 의하여 얻어진 반사율과 전달율의 타당성을 보완하기 위하여 Healy에 의한 방법도 같이 병행하였다. 그리고, 실험과정 을 모니터링하기 위하여 캠코더와 디지털카메라(Sony DSC-P50)를 사용하였다.132266
WAVEL/4L/4116-L/4
plunger type wave maker unit : cm
G
116116 116-L/4 98 unit : cm
100
22 total line length : 428
anchor blocksinker
floating breakwater mooring line
water level meter wave absorber
wave absorber
Fig. 3.6. 2차원 수조내에서 부소파제의 배치상황.
WAVEL/4L/4116-L/4
plunger type wave maker unit : cm
G
116116 116-L/4 anchor blocksinker
floating breakwater mooring line
water level meter wave absorber monitor dynamic strain meter CCD camera converter
CCD camera vedio camera AD converter selected ON-LINEABCDEFGH PC for analysis
wave amp.
Fig. 3.7. 2차원 수조내에서 계측장비의 연결상황.
(a) 용량식파고계. (b) 증폭기.
(c) A/D변환기. (d) 해석용컴퓨터.
Photo 3.7. 파고측정장치.
(b) 부체운동 및 표류거리의 측정
운동변위는 CCD카메라(Keyence-CV-020), 변환기(Keyence-CV-2100), 모니터로 구성 되는 고속화상처리시스템(Photo 3.8)으로 산정되었다. CCD카메라는 부체중심의 좌표 를 시간의 경과에 따라 추적하면서 중심의 Sway, Heave 및 Roll의 운동성분을 측정하 기 위한 장치이며, 변환기는 CCD카메라를 통해 얻어진 영상을 디지털신호로 변환하 기 위하여 사용되었다. 실험에서 얻어진 자료는 해석용컴퓨터를 이용하여 분석되었 다.
(a) CCD카메라. (b) 변환기.
(c) 모니터.
Photo 3.8. 운동측정장치.
(c) 계류라인의 장력측정
계류라인에 작용하는 장력을 측정하기 위하여 파력이 크게 작용하는 부체 前面에 서 폰툰과 좌우 계류라인의 연결지점 2개소에 각각 1개(총 2개)의 장력계(용량 50kgf : Photo 3.9)를 부착하고, 이를 동적변위계(Unipulse-A14015 : Photo 3.10)와 A/D변환기 및 해석용컴퓨터를 통하여 측정치를 얻었다.
(d) 고유주기측정
부소파제의 고유주기는 계류하지 않은 자유운동의 상태에서 가속도계(Kyowa-ASW-
2AZ10 ; Photo 3.11)로 측정되었으며, 이를 동적변위계와 A/D변환기에서 디지털신호
로 변환된 후 해석용컴퓨터로 입력하여 Heave와 Roll의 감쇠고유운동의 시간변화 데 이터를 산출하여 고유주기를 측정하였다.
Photo 3.9. 장력계. Photo 3.10. 동적변위계.
Photo 3.11. 가속도계.