FRP 선박 구조 - 국부 보강 및 접합 상세

소개

그 동안 FRP 선의 구조를 살펴보면, 선체 종강도의 문제로 구조가 전체적으로 붕괴된 경우는 극히 드물다. 이것은 FRP선박의 안전 계수가 매우 보수적으로 적용되어 왔다는 것과 FRP 선질의 특성상 대부분 소형 선박이기 때문이다. 이에 비해, “국부적인 현상(local phenomena)”으로 인한 파손 사례는 FRP 보트 건조 초기부터 지속되어 온 것을 볼 수 있다. 그 원인으로는 국부 하중이 가해지는 특정한 구역의 부적합한 설계 및 부적절한 작업에 기인한다.
고강도 복합재료가 개발되면서 선박 구조 성능이 향상됨에 따라, FRP선박 설계자는 전체적으로 선체를 두껍게 하여 안전을 추구하던 방식에서 탈피하여 국부 하중이 가해지는 특정 구역에의 세부적인 구조 상세에 주의를 기울여야 한다.
또 불연속적인 두께로 응력 집중이 발생할 수 있는 부분과 집중 하중이 가해지는 선박의 특정 부분은 FRP 구조 상세가 필요하다. 본 자료는 복합재료 개요와 국부 하중이 작용하는 특정 구역의 구조 상세 (보강)과 2차 접착 부위 상세에 대하여 기술한다.

목차

1 용어 정의
2 디자인 카테고리
3 기본 치수 정의
4 FRP 선박
4.1 FRP 선박의 특징
4.2 레크리에이션 보트 건조 기술의 진화
4.3 FRP 선박 선체 구조
4.4 복합 재료 및 제조 공정 개발
5 복합 재료
5.1 보강 재료
5.2 보강 구조
5.3 수지
5.4 코어 재료
5.5 복합재료 거동 및 설계 고려 사항
6 FRP 특성
6.1 피로
6.2 충격하중
6.3 층간 박리
6.4 수분 흡수
6.5 블리스트
6.6 파괴 형태
7 소형 선박 선체 구조
7.1 보강
7.2 선체 거더 강도
7.3 하중 전달
7.4 보강재 스팬(spans)의 결정
7.5 윈도우 멀리언
8 결합(Joints)
8.1 접착 결합
8.2 기계적 결합
9 결합 디자인
9.1 기계적 조인트
9.2 접합 조인트
9.3 설계 고려 사항
10 결합 및 상세
10.1 이차 접착
10.2 선체와 갑판의 결합
10.3 격벽 결합
10.4 스트링거
10.5 응력 집중
11 FRP 보트 특정 구조 상세
11.1 국부 보강
11.2 접합
11.3 주요 결합
11.4 적층 전환
11.5 샌드위치 구조
11.6 부속 장치의 부착
11.7 엔진 베드 및 거더
11.8 선체 배수 장치 
11.9. 다른 하중에 대한 고려
11.10 기타 구조용 구성 요소
12 LOA 8m Beach-Landing Boat
13 37ft LOA Sailing craft

본문내용

1. 용어 정의 및 약어
• 만재 배수 질량 (loaded displacement mass)
만재 상태에 있을 때 모든 부속 장치를 포함하는 선박의 질량
• 범선 (sailing craft)
주 추진 수단이 풍력에 의한 선박.
비고 : 비 범선을 motor craft라고 부른다.
• 격자 (grid / grillage)
한 세트의 종 보강재와 교차하는 횡 방향 보강재 세트
• 2차(보조) 보강재 (secondary stiffener)
플레이트를 직접 지지하는 보강재(stiffening element)
<중 략>
4.3복합 재료 및 제조 공정 개발
1)수지 개발
일반적인 목적의 올소 -폴리 에스테르 적층 수지는 저비용 및 사용 편의성으로 인해 보트 산업 전반에 널리 보급되 었다 .그러나 맞춤형 및 고급 선박의 보트 제작자는 더 나은 성능 특성을 나타내는 다양한 다른 수지를 사용한다 .
에폭시 수지는 폴리에스테르보다 우수한 강도 특성을 갖는 것으로 오랫동안 알려져 왔다 .고가이므로 전문화된 용도 에만 사용이 제한된다 .이소 -폴리 에스테르 에스테르 에스테르 에스테르 수지는 올소 -폴리에스테르 수지보다 내 블리스터링 (blistering) (blistering) (blistering) 이 좋으며 ,일부 제조 업체는 이를 전부 또는 배리어 코팅 (barrier (barrier coating, coating, coating, 수분 침투를 막는 코팅 )으로 사용한다 .
비닐 에스테르 에스테르 에스테르 에스테르 수지는 폴리에스테르와 폴리에스테르와 폴리에스테르와 폴리에스테르와 폴리에스테르와 폴리에스테르와 폴리에스테르와 에폭시 사이의 성능 특성을 가지며 최근에 최근에 최근에 우수한 내 블리스터성이 블리스터성이 블리스터성이 블리스터성이 블리스터성이 블리스터성이 입증되었다 입증되었다 입증되었다 입증되었다 입증되었다 .가격은 가격은 가격은 폴리에스테르보다는 폴리에스테르보다는 폴리에스테르보다는 폴리에스테르보다는 고가이지만 에폭시 보다는 저가 다.

참고자료

· [1] Eric Greene, Marine Composites, Eric Greene Associates, Inc. 1999
· [2] Gibbs & Cox, Inc., Marine Design Manual for Fiberglass Reinforced Plastics, McGraw-Hill, New York, 1960.
· [3] Norman Nudelman, Principles of Fiberglass Boat Design and Construction, Westlawn Institute of Marine Technology, 1985.
· [4] P.K. Mallick, Fiber-reinforced composite materials, Manufacturing, and Design, Taylor & Francis Group, LLC. 2008
· [5] HELLER and JASPER, On the structural design of planing craft, RINA Transactions, 1960
· [6] ISO, 8666 Small craft - Principal data, 2002
· [7] ISO, 12215-5: Small craft - Hull construction and scantlings - Part 5: Design pressures for monohulls, design stresses, scantlings determination, 2008
· [8] ISO, 12215-6: Small craft - Hull construction and scantlings - Part 6: Structural arrangements and details, 2008
· [9] ABS, Guide for Building and Classing Offshore Racing Yachts, American Bureau of Shipping, 1997
· [10] ABS, Guide for Building Motor Pleasure Yachts, American Bureau of Shipping, 1990