주제

• 선체 명칭
• 선체의 강도
• 구조설계 및 안전성 평가
• 구조의 재료
• 진동과 소음

선체 단면 구조

선체의 강도 = 얼마나 변형될 것인가?

• 구조물(구조 재료)의 변형 : 응력(stress ~ 힘의 압력)와 변형률(strain)

선체의 강도 해석 = FEM Analysis

• FEM(Finite Element Method; 유한요소해석법)
  • 유한개의 요소로 분할하여 각 요소의 응력과 변형률을 계산하는 수치해석법

선체의 구조설계 및 안정성

• 지속적인 외부 힘에 노출되었을때 언제까지 괜찮은가?
  • 안괜찮으면 더 두껍게, 더 강한재료로 교체 설계

• 'SN선도'
  • 사이클 횟수 (N) vs 응력(Stress)
  • 재료(설계)에 따라 다름

선체 구조용 재료

• 철 vs 강
  • 탄소함유량이 1.7%이상면 철, 그 이하면 강
  • 막철 - 무쇠 또는 선철, 탄소함량이 2.5~4.5%인 철
  • 특수강 - 스테인리스강(SUS)
• FRP(Fiber Reinforced Plastics)
  • 유리섬유 또는 탄소섬유
  • 강철보다 가볍고, 내식성이 좋고, 내구성이 좋음
  • 단점 : 가격이 비싸고, 열에 약함

선박의 소음과 진동

• 모든 물체는 소음과 진동이 발생! 진동/소음/음향/전파/파동 모두 동일이론!
• 모든 물체는 고유진동수를 가지고 있으며 외력의 주파수와 교유진동수가 일치하면 공진(Resonance)가 발생한다!
  • 공진주파수 실험
  • 직선물체 공진주파수 실험
  • 원형물체 공진주파수 실험
  • 판형물체 공진주파수 실험
  • 활용 예
• 물체의 고유진동수는 물체의 형상, 무게, 재료 + 경계조건 에 의해 결정

진동과 소음의 단위

• 데시벨 dB (주로 소음 및 음향에서 쓰는 용어)
  • 지수단위! 10dB 차이는 10배 차이가 아님!
  • 80dB 소음발생 엔진 2대 있으면 몇 dB일까?
    • 엔진 2대는 83.01dB ! 2배는 약 3dB 차이!
  • 기계설계 다 끝냈는데 규정보다 2dB가 높다.
    2 dB 줄여달라고 한다.
    • 전문가 반응:
      • 말이되는소리인가..?
• 점점 더 시끄러워지는 해양소음에 관한 영상

기초적인 소음제어 - 헬흠홀츠 공명기

• 공명을 역이용한 소음 제어
  • Helmholtz Resonator Noise Reduction

유동소음 (Aeroacoustics)

• 유체의 흐름에 의해 발생하는 소음

  • 전산유체역학(박선호 교수님)
    + 진동소음공학(최원석 교수님)
  • 진동소음공학
    • 유체(공기) 전달 소음
    • 구조 전달 소음
  • (참고) 음향공학
    • 공기 중 음향
    • 수중 중 음향(=수중음향, 변기훈 교수님)