선박 접안용 계선주의 안전 강성 평가에 관한 연구

A Study on the Evaluation of Safety Stiffness from Ship's Mooring Bollards

Abstract

계선주는 선박이 계류삭을 고박함으로써 항만의 부두에 계류를 시행할 수 있도록 하는 필수적인 항만의 시설물로서, 부두에 설치되는 계선주는 국내의 항만 및 어항설계기준에서 제시하는 설치 규모와 개수, 재질 및 배치 형상에 따라 설치되고 있다. 그러나 우리나라에서는 선박의 접안 안전성 확보를 위한 계선주의 사용을 위한 관리 기준이 마련되지 않은 실정이다. 본 연구에서는 선박이 부두에 접안 중 계선주에 작용하는 견인력을 포함한 계선주 관련 설계기준을 조사하고, 국내에 현재 설치되는 계선주의 규격별 상세 제원 조사를 토대로 견인력에 따른 선박의 접안 안전성 확보를 위한 계선주의 성능을 분석하였다. 계선주 성능 분석은 견인력에 따른 작용력을 수평방향과 수직방향으로 나누어 각각의 작용력에 의해 계선주에 작용하는 각각의 응력으로 구분하여 평가하였다. 국내 계선주에 대한 성능 평가를 위해 상세 제원조사 결과를 바탕으로 한계 강도 245Mpa을 산출하고 각각의 응력과 비교하여 적정성 평가를 시행하고 한계 성능에 도달하는 제원을 산출하였으며 산출 결과 현재 국내에 설치되는 계선주에 규격별 견인력에 따른 작용 응력은 최소 150Mpa 이하로 산출되어 한계 강도의 60% 수준으로 성능을 만족한 것으로 평가되었다. 향후 이러한 계선주 상세 제원에 따른 성능 평가 방법은 계선주 제원에 따른 부두에 접안하는 선박에 대한 계선주의 적정성 및 사용에 따른 계선주 상세 제원 변화에 대한 관리 기준 개발에도 활용될 것으로 기대된다.

Mooring bollards are the mandatory facility in ports for they are the objects used to fasten the ship to its position at the berth. All the mooring bollards were installed following suggested sizes, numbers, materials and shape of installation according to Port and Fishing Design Standards. However, Korea has no management standard for use of mooring bollards to safety in ship berthing. In this research, the installation standard for mooring bollards including the holding power applied to mooring bollards in berthing was studied. Also, the performance of mooring bollards for minimum safety guarantee in berthing based on research of various specification by their sizes was analyzed. The analysis on mooring bollards was examined by each power on mooring bollards from the applied force in berthing divided into horizontal and vertical direction in order to examine the performance of domestic mooring bollards, the limit force is calculated based on detailed specification research result. As a result, the working stress according to the towing force was found to be at least 150Mpa and it was evaluated to be 60% of the limit strength. Also, by comparing each forces, the appropriateness was examined and the specification of maximum capability calculated. This performance evaluation method based on detail specification of mooring bollards will be expected to be useful to examine the appropriateness of mooring bollards for various types of vessel in berthing and to develop maintenance and management standard through the performance change evaluation referring to mooring bollard detailed specification changes.

Fig. 1 Tractive forces by ship'G/T

Fig. 2 Relationship between tractive force and diameter of bollard

Fig. 3 Mooring post and bollard section

Fig. 2 Specifications of bollard

Fig. 5 Specifications of mooring post

Fig 6 Working load of mooring bBollards

Fig. 7 Maximum moment of mooring bollards

Fig. 8 Bending stress of mooring bollards

Fig. 9 Shearing stress of mooring bollards

Table 1 Maximum tractive force acting on Bollard

Table 2 Thickness of Mooring bollards

Table 3 Thickness of Mooring post

Table 4 Analysis for thickness of mooring bollards