대형 선박의 파이프 루프 최적구조설계(Ⅰ)

Abstract

Ship structures are subject to severe environmental loads causing appreciable hull girder deflection which in turn affects the piping system attached to the main hull in the form of displacement load. While this load may cause failure in the pipes, loops have been widely adopted as a measure of preventing this failure with the idea that they may lower the stress level in a pipe by absorbing some portion of the displacement load. But as the loops also have some negative effects such as causing extra manufacture cost, deteriorating the function of the pipe and occupying extra space, the number and the dimensions of the loops adopted need to be minimized. This research develops a design formula for pipe loops. The accuracy of the proposed design formula was verified by comparing two results respectively obtained by the proposed formula and MSC/NASTRAN. The paper ends with the sample example showing the efficiency of the proposed formula.1. 서 론일반적인 고정구조물에 사용되는 파이프들과 달리 선박에 사용되는 파이프의 경우, 호깅(Hogging)이나 새깅(Sagging)과 같은 선박의 종 굽힘 변형이 변위하중의 형태로 파이프에 전달되는 과정에서 파이프 자체에 큰 축 응력을 유발할 뿐만 아니라 주 선체와 파이프를 연결하는 지지구조(Support)에도 큰 전단력을 발생시키게 된다. 이를 완화하기 위해 변위하중의 상당부분을 흡수할 수 있도록 파이프에 유연성(Flexibility)을 주는 개념이 도입되어 왔다. 특히 지지구조(Support)에 발생하는 전단력은 파이프의 축 강성과 밀접한 관계가 있기 때문에, 파이프에 유연성(Flexibility)을 주어서 파이프의 강성을 감소시키는 일은 파이프의 축 응력을 감소시키는 효과에 더하여 지지구조(Support)에 발생하는 전단력의 감소에도 중요한 역할을 하게 된다. 파이프에 유연성을 부여하는 방법으로는 적절한 루프(Loop)를 주는 방법과 파이프 간 연결 부위에 Expansion coupling을 적용하는 방법 등을 들 수 있다. Expansion coupling을 적용하면 쉽게 유연성을 확보할 수 있는데다가 블록조립 시 파이프 연결점의 조정관 대용으로 적용될 수도 있어 생산성 향상에도 크게 기여하므로 매우 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 Expansion coupling은 항시 누출(Leakage)의 가능성을 가