부이의 특성이 통발어구의 고정력에 미치는 영향
Effect of the characteristics of buoy on the holding power of trapnet
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초록
이 논문에서는 통발 어구에 사용되는 부이가 통발 어구의 고정력에 영향을 미친다고 가정하고 통발어구가 파랑과 조류의 영향을 동시에 받을 때 부이의 크기와 부이의 저항 계수 차이에 따른 통발 어구 닻줄의 장력 변화와 파단 여부를 수치 모델링을 통해 해석하였다. 수중에서 파랑과 조류의 힘을 받는 통발어구의 거동을 해석하기 위해 질량 스프링 모델을 사용하였다. 수치해석을 위한 주요 모델인 통발어구의 저항계수는 회류수조 및 육분력계를 이용한 수조실험을 통해 구하였다. 파랑 조건은 파고 3, 4, 5, 6 m, 주기 4.4s 인 규칙파였으며, 조류의 유속은 0.7 m/s 였다. 해석에 적용한 부이의 저항계수는 0.8, 0.4, 0.2 였으며, 부이의 크기는 꽃게 통발에 사용하는 원통형 부이(0.0311 m3)를 기준으로 그 비율이 100, 50, 25% 였다. 통발어구에 사용되는 6, 12 mm 로프의 파단 강도를 구하기 위해 KS K 6405 PP로프 규격에 의한 인장강도 시험을 실시하였다. 시뮬레이션 결과, 모든 조건에서 통발 어구의 파단현상은 나타나지 않았다. 부이의 저항계수와 부이 크기에 따른 시뮬레이션에서는 닻줄의 장력은 부이의 저항계수와 크기가 줄어들수록 감소하였는데 파고가 높을수록 큰 폭으로 감소하였다. 부이의 저항계수 및 크기가 1/4로 감소했을 때는 닻줄의 장력은 1/2로 감소하였고, 파고 6 m에서도 닻줄의 장력이 닻의 파주력보다 낮게 나타났다. 따라서 통발 어구에 사용되는 부이의 저항계수 또는 크기를 적절히 줄이면 통발어구가 파랑으로부터 받는 힘을 줄일 수 있다는 것을 알 수 있으며 이를 통해 어구 유실 가능성도 줄일 수 있다는 것을 알 수 있다.
Abstract
In this paper, numerical modeling is conducted to analyze the tension of an anchor line by varying the size and drag coefficient of a buoy when the trapnet is influenced by the wave and the current simultaneously. A mass-spring model was used to analyze the behavior of trapnet underwater under the influence of waves and current. In the simulation of numerical model, wave height of 3, 4, 5 and 6 m, a period of 4.4 s, and the flow speed of 0.7 m/s were used for the wave condition. The drag coefficients of buoy were 0.8, 0.4 and 0.2, respectively. The size of buoy was 100, 50 and 25 % based on the cylindrical buoy (0.0311 m3) used for swimming crab trap. The drag coefficient of the trapnet, the main model for numerical analysis, was obtained by a circular water channel experiment using a 6-component load cell. As a result of the simulation, the tension of the anchor line decreased proportional to buoy's drag coefficient and size; the higher the wave height, the greater the decrease rate of the tension. When the buoy drag coefficient and size decreased to one fourth, the tension of the anchor line decreased to a half and the tension of the anchor line was lower than the holding power of the anchor even at 6 m of wave height. Therefore, reducing the buoy drag coefficient and size appropriately reduces the trapnet load from the wave, which also reduces the possibility of trapnet loss.
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