슬로싱의 영향이 포함된 사각형 부유체의 1자유도 및 2자유도 운동에 대한 실험적 연구

Abstract

본 연구는 2차원 사각형 부유체의 운동에 미치는 슬로싱의 영향을 파악하려는 목적으로 시작되었다. 이를 실험적으로 접근하였으며, 조건은 크게 두 가지로 나누었다. 첫 번째는 다른 운동은 구속한 뒤 모델 중앙에 서 횡동요만 일어날 수 있게끔 설정하였고, 두 번째는 수직방향 운동은 구속한 후 수평운동과 횡동요 운동 이 동시에 일어나도록 하여 실험을 수행하였다. 수평운동은 수조 위의 레일에서만 일어날 수 있으며, 횡동 요 운동은 모델의 정중앙에서만 일어나도록 하였다. 서울대학교 2차원 수조에서 진행되었으며, 내부 탱크 의 수위를 변화시켜가며 규칙파 중 부유체의 운동을 계측하였다. 파의 2차항 성분에 의한 표류를 막기 위 해 모델의 양 옆으로 스프링 시스템을 구축하였다. 모델의 영상신호로부터 얻은 시계열 신호에서 정상상태 에 해당하는 신호를 추출하여 각각의 운동에 대한 전달함수로 결과값을 산출하였다. 횡동요 운동만 허용한 경우에는 횡동요 고유주파수와 슬로싱 고유주파수 부근에서 슬로싱의 영향을 확인할 수 있으나, 전체적으 로 그 변동의 크기는 미미하다. 두 모드의 운동을 동시에 허용한 경우에는 수평운동이 지배적이며, 횡동요 운동은 두 특성 주파수 부근을 제외한 나머지 영역에서 상당히 작은 값을 지녔다. 특히, 4.0~7.0rad/s, 두 특성 주파수 사이의 영역에서는 두 모드의 연성으로 인한 횡동요 운동의 위상이동이 발생하여 내부 탱크가 ART(Anti-Rolling Tank)로써 작동함을 확인하였다.고, 두 번째는 수직방향 운동은 구속한 후 수평운동과 횡동요 운동 이 동시에 일어나도록 하여 실험을 수행하였다. 수평운동은 수조 위의 레일에서만 일어날 수 있으며, 횡동 요 운동은 모델의 정중앙에서만 일어나도록 하였다. 서울대학교 2차원 수조에서 진행되었으며, 내부 탱크 의 수위를 변화시켜가며 규칙파 중 부유체의 운동을 계측하였다. 파의 2차항 성분에 의한 표류를 막기 위 해 모델의 양 옆으로 스프링 시스템을 구축하였다. 모델의 영상신호로부터 얻은 시계열 신호에서 정상상태 에 해당하는 신호를 추출하여 각각의 운동에 대한 전달함수로 결과값을 산출하였다. 횡동요 운동만 허용한 경우에는 횡동요 고유주파수와 슬로싱 고유주파수 부근에서 슬로싱의 영향을 확인할 수 있으나, 전체적으 로 그 변동의 크기는 미미하다. 두 모드의 운동을 동시에 허용한 경우에는 &