선체거더진동 (Hull Girder Vibration)
쉽게 풀면
배 전체가 마치 긴 막대기처럼 통째로 휘청휘청 떨리는 현상이다.
왜 중요한가
선체거더진동은 선체 전체가 하나의 보처럼 굽힘·비틀림 모드로 흔들리는 전역 진동으로, 주기관과 프로펠러 가진이 선체 고유진동수와 겹치면 선박 전체가 공진해 거주구 불쾌감과 구조 피로를 일으키므로 설계 초기에 고유진동수를 추정해 회피하는 것이 표준 절차입니다. 저차 모드 예측은 선박진동해석의 출발점입니다. 선체거더진동의 저차 굽힘 고유진동수는 상용 회전수에서의 프로펠러 날개통과주파수 및 주기관 주요 차수 주파수와 일정 여유(통상 ±10~20%) 이상 떨어지도록 설계 초기 단계에서 선체 강성과 중량 분포를 조정해 확보한다. 고유진동수는 만재와 밸러스트 상태에 따라 달라지므로 두 적하상태 모두에서 공진 여부를 검토해야 한다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
대형 컨테이너선의 상부구조 진동 저감을 위해 선체거더 2절점 및 3절점 굽힘 고유진동수를 계산하여 공진 여부를 평가한다.
선체거더진동 해석에서 두 가지 모델링 방식이 함께 활용됨을 설명한다.
조금 더 깊게 보면
고유진동수는 선체거더 강성과 질량 분포뿐 아니라 부가질량과 적재 상태에 따라 달라지므로 만재와 밸러스트 상태에서 각각 검토해야 합니다. 컨테이너선처럼 갑판 개구부가 큰 선박은 비틀림 모드가 낮은 주파수에 나타나 굽힘만 검토하면 놓치게 됩니다. 파랑 충격에 의한 휘핑과 스프링잉도 같은 거더 모드를 가진하지만 원인이 다르며, 이는 진동 문제라기보다 피로와 극한 하중 문제로 다룹니다. 컨테이너선처럼 갑판 개구부가 큰 선박은 비틀림 모드가 낮은 주파수에 나타나 굽힘만 검토하면 놓치게 되며, 파랑 충격에 의한 휘핑과 스프링잉도 같은 거더 모드를 가진하지만 원인이 달라 진동 문제라기보다 피로와 극한 하중 문제로 다룬다.
주의할 점
해치가 큰 컨테이너선은 비틀림 진동 모드가 함께 발생하기 쉬워 굽힘모드만 검토하면 실제 진동 문제를 놓칠 수 있다.
해치가 큰 컨테이너선은 비틀림 진동 모드가 함께 발생하기 쉬워 굽힘모드만 검토하면 실제 진동 문제를 놓칠 수 있다.