심해 잠수정 연결케이블의 안전성 평가에 관한 연구

Abstract

In this study, the dynamic response of the umbilical cable in a deep-water unmanned underwater vehicle system was analyzed. In order to analyze the forces acting on the cable, the launcher and umbilical cable were modeled by the simple 1-D mass-spring system. Damping and dynamic analysis was carried out by a direct time integration scheme using the Newmark-β method with inverse iteration procedure, considering the nonlinear drag forces acting on the launcher. The obtained results of the present study can be used for the design of connecting the structure of the launcher and cable of the UUV system.심해용 무인잠수정(UUV, unmanned underwater vehicle) 시스템의 설계에 있어, 시스템을 구성하고 있는 전체 장비, 1차 및 2차 케이블 등에 대한 정적 및 동적 특성은 시스템의 구조 설계에 충분히 반영되어야 하며, 특히 무인잠수정의 안전성을 크게 좌우하는 연결 케이블에 의한 수중진수장치(Launcher, 해누비)의 동적 하중 특성은 정확히 파악되어야 한다(박한일, 2005). 최근 일본이 자랑하던 심해용 무인잠수정 KAIKO의 분실 사고는 우리에게도 하나의 교훈으로서 큰 의미가 있다.따라서, 본 연구는 차세대 심해(6,000m) 무인 잠수정의 수중진수장치(Launcher, 해누비) 및 ROV(Remotely operated underwater vehicle, 해미래) 운용 상 발생할 수 있는 시스템의 여러 동적 특성 중에서 아직 정확히 검토되지 않은 1차 케이블의 급격한 하중전달(Snapping)에 의해 발생하는 충격하중에 대한 수중진수장치의 동적 거동특성을 이해하고, 1차 케이블에 걸리는 힘을 추정하는데 그 목적이 있다(정태환 등, 2004). 실제 Snapping 현상을 정확히 예측하기 위해서는 매우 복잡한 해석절차를 거쳐야 하나 본고에서는 케이블의 거동을 1자유도 운동으로 간단하게 이상화함으로써 비교적 단순하고 명교신저자 노인식 : 대전광역시 유성구 궁동 충남대학교042-821-6622 isnho@cnu.ac.kr쾌한 해석 모델을 제시하였다. 우선 1차 케이블 및 수중진수장치를 포함하는 전체 시스템을 단순한 1차원 질량-스프링-감쇠계로 이상화하고 이를 시간영역 직접적분 기법(Newmark-β 법)을 적용하여 해석하였다. 해석 결과를 분석하여 시스템의 구조적 안전성을 검토함으로써 케이블 연결부의 구조 안전성을 확인하는 한편, 나아가 임의 해상 상태에서 작업의 진행 여부를 판단하는 기준을 마련하는데 기여하고자 한다.2. 수중진수장치 연결 케이블의 Snapping 해석