GC-14-K

3. 이 장의 xx은 2017년도 핀란드-스웨덴 대빙⑨급 규칙 (Finnish- Swedish Ice Class Rules 2017)의 적용을 받는 북발틱해역(Northern Baltic)을 항해하고자 하거나 북극항해 xx의 xxxxx정(Arctic Shipping Pollution Prevention Regulations)의 적용을 받는 캐나다 북극해역(Canadian Arctic)을 항해하고자 하는 xx의 대빙구조에 대하여 적용하는 것을 원칙으로 한다(부록 1의 101. 참조).

4. 이 장의 xx을 적용하는 xx의 안전 및 항해에 중요한 구조, 의장품의 모든 장치에 대하여는 항해수역의 공기가 저 온인 것을 고려xxx 한다. 특히, 유압장치의 기능, xxx장치(water piping) 및 탱크의 결빙위험, 비상용 디젤xx 의 xx 등에 대하여는 특별히 고려xxx 한다.

5. xx 선급은 보통과 현저히 다른 xx비, xx 및 xx장치 등을 갖는 xx에 대해서는 특별한 xx을 부과할 수 있 다.

102. 자료

1. 202.에 xx된 xxx역, xx구역, xxx역, 대빙대(ice belt), 상 빙흘수선 및 하 빙흘수선은 외판 전개도에 xxx xx 한다.

2. 501.에 xx된 xxx의 출력, 203.의 3항에 따른 xxx 및 502.의 xxx 출력을 xx하기 위해 필요한 xx는 일 반 배치도에 xx되어야 한다. 추가로 선급 및 xxx칙 5편에 따른 참고용 자료 및 도면에 추가하여 xxx 출력계 산서를 참고용으로 xxxxx 한다.

201. 대빙구조의 ⑨급 ‌

제 2 절 대빙구조

1. 대빙구조는 선체구조의 xx 및 추진력의 xx에 따라 다음과 같이 (등급으로 구분하고 다음의 선급xx를 부여한다. (부록 1의 102. 참조).

(1) IA Super : 쇄빙선의 xx 없이도 험난한 빙 조건에서 정상적인 xx이 가능한 구조, xx출력 및 기타 특성을 지닌 xx

(2) IA : 필요한 xx, 쇄빙선의 xx을 받아 험난한 빙 조건에서 xx이 가능한 구조, xx출력 및 기타 특성을 지닌 xx

(3) IB : 필요한 xx, 쇄빙선의 xx을 받아 보통의 빙 조건에서 xx이 가능한 구조, xx출력 및 기타 특성을 지닌 xx

(4) IC : 필요한 xx, 쇄빙선의 xx을 받아 경미한 빙 조건에서 xx이 가능한 구조, xx출력 및 기타 특성을 지닌 xx

(5) ID : 경미한 빙 조건에서 xx이 가능한 구조, xx출력 및 기타특성을 지닌 xx

(() II : xx선급이 xx하는 별도의 xx에 따라 검토하여, 아주 경미한 빙 조건에서 xx이 가능한 xx

2. 1항에 xx된 등급은 xx의 항해목적을 고려하여 xxx의 xx에 따라 결정되어진다.

202. xx

이 장에 있어서 용어의 xx는 특별히 xx되지 않는 한 다음에 따른다.

1. 대빙구역

대빙구조의 등급이 IA Super, IA, IB 및 IC인 xx의 xx에는 다음에 xx된 xx, xx 및 xxx역에 대하여 적용 하며, 대빙구조의 등급이 ID인 xx의 xx에는 xxx역에 대하여 각각 다음과 같이 구분하여, 적용한다.

빙해xxxx지침 2022 1

(1) xxx역 : 선수단과 선체평행부의 전단으로부터 후방 0.04  까지의 구간. 다만, 선체평행부의 전단으로부터 xx 구역의 후단까지 길이는 IA Super 및 IA의 xx에는 ( m을, IB, IC 및 ID의 xx에는 5 m을 넘을 필요는 없다.

(2) xx구역 : xxx역의 후단과 선체평행부 후단으로부터 후방 0.04  지점 사이의 구간. 다만, 선체평행부 후단으 로부터 후방 0.04  까지의 거리는 IA Super 및 IA의 xx에는 ( m을, IB, IC의 xx에는 5 을 넘을 필요는 없 다.

(3) xxx역 : xx구역의 후단으로부터 xx단까지의 구간.

2. 대빙대라 함은 외판의 xx이 xx되는 범위를 말한다. (xx 1.1 및 303.의 1항 참조)

xx 1.1 각 구역의 대빙대

3. 상 빙흘수선(Upper Ice Water Line: UIWL)이라 함은 빙해역을 xx 하는 xx에 있어 흘수선 최고점의 포락선 (the envelope of the highest points of the water line)을 말한다. 이 xx 꺾은선(broken line)으로 표시될 수 있다.

4. 하 빙흘수선(Lower Ice Water Line: LIWL)이라 함은 빙해역을 xx 하는 xx에 있어 흘수선 최저점의 포락선(the envelope of the lowest points of the water line)을 말한다.

5. xx 및 xx xx에서의 최대 및 최소 빙흘수는 UIWL 및 LIWL에 의해 결정된다.

203. xxxx

1. 빙해역 xx시 xxx에서의 흘수는 xx UIWL과 LIWL 사이이어야 한다.

2. 빙해역을 xx할 때의 흘수에 xx 제한 사항은 문서화 되어 선장이 즉시 사용할 수 있도록 xx에 비치xxx 한다.

3. xxx역, xx구역 및 xxx역의 최대 및 최소 빙 흘수는 선급증서에 xxx여야 한다.

4. 2007년 7월 1일 이후 xx된(xxx ‘xx된’이라 함은 용골이 거치되었거나 이와 동등한 xx단계에 있음을 말한다) xx의 xx, xxx수xx흘수선(summer load line in fresh water)이 어디에서든 상 빙흘수선보다 상방에 있으면 선체중앙부 최대 허용 빙흘수선의 위치에 “Warning Triangle"과 “빙 등급 흘수 표시"를 선측에 표시xxx 한다(부 록 1의 103. 참조). 다만, 2007년 7월 1일 전에 xx된 xx의 xx, 상 빙흘수선이 xxx수xx흘수선보다 낮다면, 2007년 7월 1x x xx하는 첫 번째 입거검사 시까지 적용xxx 한다.

5. 빙해역 xx 시, 흘수 및 트림은 반드시 UIWL을 넘지 않아야 한다. 화물의 적하 시 항해수역의 염분농도도 고려되어 야 한다. 추가하여 xx은 흘수선이 xx LIWL보다 크xx 적재하여 xxxxx 한다.

204. 최소 흘수의 확보

1. xxxx 결빙방지

xx이 LIWL의 확보를 위하여 LIWL의 상방에 xx수 탱크를 설치하는 xx에는 이들 탱크에서 xxxx 결빙을 방 지할 수 있는 적절한 장비를 갖추어야 한다.

2. LIWL을 결정함에 있어서 밸러스트 적xxx시 빙해역의 xx능력을 고려하여 결정xxx 한다.

3. 프로펠러는 xx하게 수면 xx로 잠겨야 하며, 가능한 한 얼음 xx까지 xxxx xxx 한다.

4. 최소 xx 흘수

최소 xx 흘수 는 다음 식에 의한 것 xxx어야 한다. 다만,  초과할 필요는 없다.

2 빙해xxxx지침 2022

dJ  (Z.0 + 0.000ZΔ) h0 (m)

Δ : 202.의 3항의 UIWL에 xx하는 최대 xxx(t). UIWL을 결정할 때 여러 개의 흘수를 고려하는 xx 최 대 xxx에 xx 흘수에 xx하는 xxx으로 한다.

h0 : 평탄 빙(level ice) 두께로서 표 1.1에 따른다.

표 1.1 평탄 빙 두께 h0의 값

대빙등급	h0 (m)
IA Super	1.0
IA	0.8
IB	0.(
IC	0.4
ID	0.4

301. 설계 빙하중 ‌

제 3 절 선체구조

1. 설계 빙하중 Pd는 다음 식에 의한 것 xxx어야 한다.

Pd  CdClCaP0 (MPa)

Cd : (xx과xx)

 (C

ak+b

Cd l000

d ≤ 1.0)

k : 다음 식에 따른다.

ΔP

k  l000

Δ : 202.의 3항에 따른 최대 빙흘수선에서의 xxxxx (ton).

P : 빙해역 항해 시 xxx의 실제 연속출력(kW). 추진력에 추가의 동력원이 있는 xx(예: Shaft motor) x x의 출력에 이 값을 추가xxx 한다. 또한, 선체구xxx의 xx를 결정하는 xx에도 xx하다. 선체구

xxx xx 결정에 xx된 xx의 출력은 외판 전개도에 xxxxx 한다.

a 및 b : 고려하는 구역과 k값에 따른 값으로서 표 1.2에 따른다.

Cl : xxx역에 xx 고려하는 구역의 xx에 xx xx로서 표 1.3에 따른다.

P0 : 공칭 빙하중으로 5.( MPa으로 한다.

Ca : 고려하는 구역의 총길이가 동시에 압력을 받을 수 있는 확률을 고려한 xx로서 다음 식에 따른다.

l

0.6

Ca  

(0.35 ≤ Ca ≤ 1.0)

la : 고려하는 xx에 따른 값으로 표 1.4에 따른다.

2. 1항의 설계 빙하중이 작용하는 면적의 높이 h는 대빙등급에 따라 표 1.5에 따른다.

빙해xxxx지침 2022 3

표 1.2 a와 b의 값

	xxx역		xx구역 및 xxx역
	k ≤ lZ	k  lZ	k ≤ lZ	k  lZ
a	30	(	8	2
b	230	518	214	28(

표 1.4 la의 값

표 1.3 xx Cl

대빙등급	xxx역	xx구역	xxx역
IA Super	1.00	1.00	0.75
IA		0.85	0.(5
IB		0.70	0.45
IC		0.50	0.25
ID		-	-

표 1.5 h의 값

구조	늑골배치	la (m)
외판	횡식	늑골의 간격
외판	xx	늑골의 간격의 1.7배
늑골	횡식	늑골의 간격
늑골	xx	늑골의 스팬
대빙 스트링거	-	스트링거의 스팬
특설늑골	-	특설늑골간격의 2배

대빙등급	h (m)
IA Super	0.35
IA	0.30
IB	0.25
IC	0.22
ID	0.22

302. xxx반

1. xx 선급이 구조배치 및 xx 등을 고려하여 이 절의 xx 식 및 xx의 값이 부적절하다고 xx하는 xx, 이 절의 xx 식 및 값은 직접xx에 의하여 구할 수 있다. 그렇지 않은 xx 직접해xx 이 절의 xx을 대체하는 수단으로 xx되어서는 안 된다.

2. 이 장에서 xx하는 선체구조 xx의 xx는 어떠한 xx에도 선급 및 xxx칙의 해당 xx에 의한 값 xxx어야 한다.

3. 곡xx의 xx, 스팬 (또는 간격)은 스팬 포인트 간의 현(chord) 길이로 xx한다. 스팬 포인트는 플랜지 또는 xx의 상단과 지지구xxx(스트링거, 특설늑골, 갑판 또는 격벽)간의 교차점으로 xx된다. (xx 1.2 참조)

xx 1.2 곡xx에 xx 늑골 스팬(왼쪽) 및 늑골 간격(오른쪽)의 xx

4. 보강재의 단면xx xx 시 부착판의 유효폭은 선급 및 xxx칙 3편 1장 602.에 따른다.

5. 보강재의 단면특성(단면xx, 전단면적 등) xx 시, 부착판에 직각으로 결합되지 않은 보강재의 xx(판과 보강재가 이루는 각이 75도 미만 일 xx), 이에 xx xx을 고려하여 단면특성은 선급 및 xxx칙 13편 3장 7절 1.4에 따 라야 한다.

303. 외판

1. xx xx범위

대빙xx xx방향의 범위는 표 1.6에 따르며(xx 1.1 참조), 다음과 같이 xxxxx 한다.

4 빙해xxxx지침 0000

(0) xxxxx xxx xxxx

xxxxx XX Super인 xx에는, xxx가 용골로부터 벗어나는 곳으로부터 5 늑골 후방의 곳보다 앞쪽의 대빙 대 하부의 외판의 두께는 xxx역의 대빙xx xx 외판두께 xxx어야 한다.

(2) xxx역의 대빙대 xx구역

대빙구조의 등급이 IA Super 또는 IA이고 얼음이 없는 해역에서의 속력이 18 knotxxx xx, 선수단과 상 빙 흘수선의 교점으로부터 xx방향으로 0.2 L 까지의 대빙xx 상단으로부터 xx 2 m까지의 외판의 두께는 xx구 역의 대빙xx xx 외판두께 xxx어야 한다. 또한 모델테스트 등에 의하여 선수부에 높은 파고를 받을 것이 확

실한 xx에는 속력이 18노트 미만의 xx에서도 같은 xx을 하는 것이 좋다.

(3) 대빙대에는 xx을 설치하여서는 아니 된다.

(4) xx갑판이 대빙xx xx보다 xx에 위치한 xx의 불워크 강도는 대빙xx 외판과 동등 xxx어야 한다. 또한, xxx의 구조강도도 xx xx을 만족xxx 한다.

표 1.6 대빙xx xx 방향 범위 b

대빙등급	선체구역	UIWL xx	LIWL 하부
IA Super	xx	0.( m	1.2 m
	xx
	xx		1.0 m
IA	xx	0.5 m	0.) m
	xx		0.75 m
	xx
IB 및 IC	xx	0.4 m	0.7 m
	xx		0.( m
	xx
ID	xx	0.4 m	0.7 m

2. 외판의 두께

대빙xx 외판의 두께는 다음 식에 의한 것 xxx어야 한다.

J P

t  667S

l PL + t

σ

(mm) : 횡늑골식 구조

P

t  667S d + t

(mm) : 종늑골식 구조

JZσy s

ts : 2 mm, 경험에 의해 빙의 마모에 견딜 수 있는 능력이 있는 것으로 입증된 특별한 표면 도장이 되어 있 고 유지 xx되는 xx, 이보다 적은 값이 허용될 수 있다.

S : 늑골의 간격(m).

PPL : 0.75 Pd(MPa).

Pd : 설계빙압으로서 301.의 1항에 따른다.

Jl : 다음 식에 따른다. 다만, 최대 1.0으로 한다.

Jl  l.3 — (

4.Z

l 8

/S +

. )Z

JZ : h/S 에 따른 값으로 다음 식에 따른다.

h/S ≤ l.0인 xx : JZ

 0.6 +

0.4

h/S

l.0 ≤ h/S  l.8인 xx : JZ  l.4 — 0.4(h/S )

빙해xxxx지침 2022 5

h : 표 1.5에 따른다.

σy : 재료의 xx응력(N/mm2)으로 다음에 따른다.

235 : 선급 및 xxx칙 2편 1장에 xx된 연강의 xx

315 : 선급 및 xxx칙 2편 1장에 xx된 고장력강(AH 32, DH 32, EH 32 및 FH 32)의 xx

355 : 선급 및 xxx칙 2편 1장에 xx된 고장력강(AH 3(, DH 3(, EH 3( 및 FH 3()의 xx

3)0 : 선급 및 xxx칙 2편 1장에 xx된 고장력강(AH 40, DH 40, EH 40 및 FH 40)의 xx

304. 늑골 일반

1. xx xx범위

(1) 늑골을 xx하는 대빙구조의 xx방향 범위는 대빙등급xx 해당 늑골의 xx길이 방향의 위치에 따라 표 1.7에 의 한 것 xxx어야 한다.

(2) 대빙구조의 등급이 IA Super 또는 IA이고 얼음이 없는 해역에서의 속력이 18 knotxxx xx, 늑골의 xx 범위 는 적어도 303.의 1항 (2)호의 xxx역의 대빙대 xx구역의 상단까지 연장되어야 한다.

(3) 또한 xx하는 범위가 갑판 또는 탱크 정부(또는 탱크 바닥)로부터 250 mm를 초과하지 않는 xx에는 xx범위를 갑판 또는 탱크 정부(또는 탱크 바닥)까지로 해도 좋다.

(4) 종늑골의 xx범위는 303.의 1항에 의한 대빙xx 직 xxx x늑골까지로 할 수 있다(xx 1.3의 3번 늑골까지). 추가로 늑골 xx범위 직상/하부 종늑골의 간격(xx 1.3의 늑골 2번과 3번의 간격)은 xx범위내 xx/하의 종늑 골 간격(xx 1.3의 늑골 1번과 2번의 간격)과 xxxxx 한다.

(5) 대빙대 xx 첫 번째 종늑골과 대빙대 상단의 간격이 S/2보다 작은 xx 대빙대 xx 첫 번째와 두 번째 종늑골의 간격(xx 1.3x x늑골 3번과 4번의 간격)은 대빙대 범위내의 종늑골 간격과 같아야 한다.

표 1.7 늑골로 xx하는 대빙구조의 xx방향범위

대빙등급	늑골의 위치	UIWL xx (m)	LIWL 하부 (m)
IA Super	xxx역	1.2	xx저 또는 늑판의 정부까지
	xx구역		2.0
	xxx역		1.(
IA IB IC	xxx역	1.0	1.(
	xx구역		1.3
	xxx역		1.0
ID	xxx역		1.(

6 빙해xxxx지침 2022

Main frames

Longitudinal frame

at which the transverse frames terminate

Ice frames

Area 3

Area 2

Area 1

Open water

design 5

UIWL+HUF 4

All transverse and

lowermost longitudinal 3

frame ice-strengthened

UIWL+HU 2

The ice belt 1

UIWL

Transverse framing Longitudinal framing

xx 1.3 늑골의 xx 범위

2. 늑골의 일반xx

(1) xx 범위의 늑골은 모든 지지xx에 브래킷으로 xx하게 고착xxx 한다. 종늑골은 특설늑골 또는 격벽에 브래 킷으로 고착xxx 한다. 횡늑골은 그 단부가 스트링거 또는 갑판에 고착되는 xx, 고착부에 브래킷 또는 동등x x를 설치xxx 한다. 또 늑골이 지지xx를 관통하는 xx, 늑골 웨브 양측을 용접 또는 칼라판 등에 의하여 지 지부재에 용접xxx 한다. 브래킷을 설치하는 xx 그 두께는 늑골의 웨브 두께 이상으로 하고 자유단은 좌굴에 대하여 적절히 xxxxx 한다.

(2) 늑골은 외판과 양면 연속 용접되어야 한다. 외판의 용접선과 교차하는 xx를 제외하고 스캘롭을 설치하여서는 아 니 된다.

(3) 늑골 웨브의 두께는 다음 중 큰 값보다 작지 아니xxx 한다.

(a)

hmσy

C

hm : 웨브의 깊이 (mm).

C : 형xx(profile)일 때, 805

C : xx(flat bar)일 때, 282

(b) 외판 순두께(t — ts)의 절반. 이 xx 외판의 xx두께는 늑골의 xx강도 σy 을 xx하여 303.의 2항에 따라 xxxxx 한다.

(4) 늑골을 xx하여 갑판, 탱크 정부(또는 탱크 바닥) 또는 격벽을 설치한 xx에는 이들 판 두께는 인접하는 늑골의 높이에 상당하는 깊이까지 (3)호에 의한 것 xxx어야 한다. 이 때 (3)호의 C 는 805로 한다.

(5) 비대칭 단면 및 외판에 xx하지 않는 늑골(외판과 이루는 xx가 75도 미만인 xx)은 1.3 m를 넘지 않는 간격의

브래킷, 단절판, 스트링거 또는 유사한 방법으로 트리핑을 xxx여야 한다.

(() 스팬이 4.0 m를 넘는 늑골은 모든 대빙등급 xx의 모든 대빙xx 범위에서 트리핑을 xxx여야 한다.

(7) 스팬이 4.0 m 이하인 늑골은 대빙등급에 따라 다음 구역의 범위에서 트리핑을 xxx여야 한다.

- IA Super : 모든 구역

- IA : xx 및 xx구역

- IB, IC 및 ID : xxx역

빙해xxxx지침 2022 7

305. 횡늑골

1. 단면xx, 전단면적

(1) 304.의 1항의 범위 내의 주 횡늑골 또는 중간 횡늑골의 단면xx  및 xx 전단면적은 다음 식에 의한 값 이상 이어야 한다.

단면xx   Pd S h l × l06 (cm3)

t σy

3 J3Pd h s

Zσ

xxx단면적    × l04 (cm2)

J3 : 전단응력분포와 xx위치에 xx 최대 전단력을 고려한 xx로서 1.2로 한다.

Pd : 301.의 1항에 따른다.

S : 늑골의 간격 (m). h : 표 1.5에 따른다. l : 늑골의 스팬 (m).

mt : xx로서 다음 식에 따른다.

7m0 mt  7 —  h/l

m0 : 표 1.8에 따르며, 표 중의 xx조건x x 횡늑골 및 중간 횡늑골에 xx 것이고, xxx 스팬의

xx에 적용한다.

σy : 303.의 2항에 따른다.

(2) 다만, 304.의 1항의 범위 내의 늑골의 길이가 늑골 스팬의 15% 미만인 xx 해당 늑골의 xx는 선급 및 xxx 칙 3편 또는 10편의 해당 xx에 따른 늑골의 xxxxx어야 한다.

2. 횡늑골 상단구조

(1) 주늑골 및 중간늑골의 상단은 갑판, 탱크 정부(또는 탱크 바닥)또는 307.에 xx된 대빙스트링거에 고착되어야 한 다.

(2) 다만, 늑골이 대빙xx 상단보다 상방에 위치한 갑판xx 대빙스트링거의 xx까지 연장된 xx에는, 이 부분의 늑 골은 다음에 의한 것으로 할 수 있다.

(가) 늑골의 xx는 대빙구조의 요구치가 아닌 외판에 xx 늑골의 요구치를 만족하여도 좋다.

(나) 늑골의 상단은 대빙대 상단보다 상방에 위치하는 스트링거 또는 갑판에 고착시켜야 한다. 중간늑골에 대해서는 주 늑골과 같은 xx를 갖는 xxxx에 의하여 인접하는 주 늑골에 고착하여도 된다.

3. 횡늑골의 하단구조

(1) 대빙구조 구역에 있는 주 늑골 또는 중간늑골의 하단은 갑판, 탱크 정부(또는 탱크 바닥) 또는 307.의 대빙스트링 거에 고착되어야 한다.

(2) 다만 중간 늑골이 대빙xx 하부 경계선보다 하방에 위치한 갑판, 탱크 정부(또는 탱크 바닥) 또는 대빙스트링거 xx까지 연장된 xx에는, 그 하단x x 늑골과 동등강도를 갖는 xxxx에 의하여 인접하는 주 늑골에 결합시 켜도 좋다.

(3) 대빙xx 하단 xx보다 하부x x늑골은 반드시 대빙xx되어야 한다.(304.의 1항 참조)

8 빙해xxxx지침 2022

표 1.8 m0 값

xx조건

예시

양단xx

7.0

톱사이드 윙탱크를 xx 산적화물선의 늑골

일단xx 일단단순지지

(.0

내저판으로부터 단층갑판까지 xx하는 늑골

다점 단순지지

5.7

여러 층의 갑판xx 스트링거에 걸쳐 연속된 늑골

양단 단순지지

5.0

두 갑판사이에 만 설치된 늑골

306. 종늑골

303.의 1항의 범위 내의 종늑골의 단면xx Z 및 xxx단면적 A는 다음 식에 의한 값 xxx어야 한다. 다만 늑골의 실제 전단면적 xx에 있어, 브래킷의 전단면적은 고려하지 않는다.

J P hlZ

3 J J P hl

Z  4 d

× l06 (cm3), A 

4  d

× l04 (cmZ)

mσy Zσy

J4 : 인접 늑골과의 xxx포를 고려한 xx로서 다음 식에 따른다.

J4 

l— 0.Zh



(

)

J : 전단응력분포와 xx위치에 xx 최대 전단력을 고려한 xx로서 2.1(으로 한다.

Pd : 301.의 1항에 따른다.

l : 종늑골의 스팬 (m).

σy : 303.의 2항에 따른다.

m : xx조건xx로서 양단에 브래킷이 있는 연속보의 xx에는 13.3으로 한다. xx조건이 이와 다른 xx, 보다 작은 값을 xxxxx 한다.

빙해xxxx지침 2022 3

307. 대빙스트링거

1. 대빙대 내의 스트링거

대빙대에 설치되는 대빙스트링거의 단면xx Z 및 전단면적 A는 다음 식에 의한 값 xxx어야 한다.

J J P

h lZ

3 J J J P h l

Z  6 7 d

× l06 (cm3), A 

6 7 8 d

× l04 (cm2)

m σy Zσy

Pd : 301.의 1항에 따른다.

h : 표 1.5에 따른다. 다만, Pd × h는 0.15MN/mxxx어야 한다.

l : 스트링거의 스팬 (m)

m : xx조건xx로서 306.에 따른다.

J6 : 횡늑골의 xxx포를 고려한 xx로서 0.)로 한다.

J7 : 스트링거의 안xxx로서 1.8로 한다.

J8 : xx 위치 및 전단응력분포 xx 최대 전단력을 고려한 xx로서 1.2로 한다.

σy : 303.의 2항에 따른다.

2. 대빙대 밖의 스트링거

대빙대 구역 밖에 있는 대빙구조의 늑골을 지지하는 스트링거의 단면xx Z 및 xxx단면적 A는 다음 식에 의한 것 xxx어야 한다.

J J P

h lZ

3 J J J P h l

Z  9 l0 d

(l— h /l

) × l06 (cm3), A 

9 l0 ll d

(l— h /l

) × l04 (cm2)

m σy s s Zσy s s

Pd : 301.의 1항에 따른다.

h : 표 1.5에 따른다. 다만, Pd × h는 0.15MN/mxxx어야 한다.

l : 스트링거의 스팬 (m).

m : xx조건xx로서 306.에 따른다.

ls : xx의 대빙스트링거까지의 거리 (m)

hs : 고려하는 스트링거로부터 대빙대까지의 최단거리 (m) J6 : 횡늑골의 xxx포를 고려한 xx로서 0.80로 한다. Jl0 : 스트링거의 안xxx로서 1.8로 한다.

Jll : 전단응력분포와 xx위치에 xx 최대 전단력을 고려한 xx로서 1.2로 한다.

σy : 303.의 2항에 따른다.

3. 스트링거 xx의 갑판구조

(1) xx측선 바깥의 폭이 좁은 갑판이 대빙스트링거의 역할을 하는 xx에는 1항 및 2항에서 xx된 단면xx 및 전 단면적을 만족xxx 한다

(2) xx 긴 xx를 xx xx에는 Pd × h의 값을 0.15 MN/m이하로 할 수 있다. 다만, 어떠한 xx도 0.1 MN/m다

작아서는 아니 된다.

(3) xx 긴 (B/2 이상) xx를 xx xx, xx갑판의 xx덮개와 그 부속품의 설계 시에는 빙하중에 의한 선측 처짐 을 고려xxx 한다.

308. 특설늑골

1. 빙xx

종늑골 및 대빙스트링거로부터 특설늑골에 전달되는 빙하중 F는 다음 식에 따른다. 다만, 특설 늑골이 지지하는 스트 링거가 대빙대 밖에 있는 xx, 특설 늑골에 전달되는 xx F는 xx된 값에 (l— hs / ls )를 곱한 값으로 할 수 있 다.

F  JlZ Pd hS (MN)

10 빙해xxxx지침 2022

JlZ : 특설늑골의 안xxx로서 1.8로 한다.

Pd : 301.의 1항에 xx된 빙압 (MPa). 이 xx Ca의 xx시 la는 ZS로 한다.

h : 표 1.5에 따른다. 다만, Pd × h는 0.15 MN/mxxx어야 한다.

S : 특설늑골의 간격(m).

hs ls : 307.의 2항에 따른다.

2. 단면xx 및 전단면적

단면xx Z 및 xx 전단면적 A는 다음 식에 의한 값 xxx어야 한다.

M l

6 3 3 αJl3Q

Z    × l0 (cm ), A  

× l04 (cm2)

σy l— ( A/A )Z σy

l : 특설늑골의 스팬 (m).

Q : 1항의 빙하중 F에서의 최대 xx 전단력

Jl3 : 전단력분포를 고려한 xx로서 1.1로 한다.

M : 빙하중 F에 의한 최대 xx 굽힘 모멘트로서 M  0.l93 F l로 한다.

A : xx 전단면적(cm2).

Aa : 특설늑골의 실제 단면적(cm2)으로 다음 식에 따른다.

Aa  AJ + Am

α 및  : 표 1.3에 따른다. 다만, AJ /Am의 값이 중간에 있을 때에는 보간법에 의한다.

σy : 307.의 2항에 따른다.

표 1.3 α 및  의 값

AJ /Am	0.00	0.20	0.40	0.(0	0.80	1.00	1.20	1.40	1.(0	1.80	2.00
α	1.50	1.23	1.1(	1.11	1.0)	1.07	1.0(	1.05	1.05	1.04	1.04
	0.00	0.44	0.(2	0.71	0.7(	0.80	0.83	0.85	0.87	0.88	0.8)
(비고) AJ : 면재의 실제 단면적 (cm2) Am : 웨브의 실제 xx 단면적 (cm2)

3. 직접xx

xx 선급이 적절하다고 xx하는 xx, 직접xx에 따라 특설늑골의 xx를 결정할 수 있다. 이 xx, 다음에 따른다.

(1) 직접xx은 301.의 1항의 xx Pd와 xxx이 la 및 301.의 2항의 xx면적 높이 h를 xxx다.

(2) 적용xxx l.8Pd로 한다.

(3) xx의 적용 위치는 굽힘과 전단의 조합 하에서 구조의 능력이 최소가 되는 위치이어야 한다.

(4) xx의 중심부가 다음의 위치에 있는 xx를 xx하여 구조배치를 검토xxx 한다. (가) xx방향

(a) UIWL에 위치

(b) LIWL로부터 0.5h0에 위치(h0 : 표1.1에 의한 빙 두께)

(나) xx방향으로 스팬의 xx 또는 간격(spacing)의 xx에 위치

(다) xx방향으로 xxx이 la가 구조배치로부터 직접 xx되지 않는 xx xx하는 Ca를 xxx여 여러 가지의

la에 대하여 검토xxx 한다.

(5) xxx력은 다음에 따른다.

․굽힘응력 : σb  σy

σb

․전단응력 : τ  σy/3

․등가응력 : σe

 Z +

3τZ  σ

빙해xxxx지침 2022 11

303. xx

1. xxx

(1) xxx는 압연강, xx 또는 단조강으로 만들어져야 하며, xx은 xx 1.4에 xx 바와 같아야 한다.

xx 1.4 적절한 xxx의 예

S : 외판을 지지하는 xx의 간격 (m). PPL : 301.에 xx된 설계빙압(Pd) (MPa). la : xx방향 지지 xx의 간격 (m).

(2) xx한 판xxx 및 외판의 어느 부분에서도 502.의 1항의 각 α 및 가 각각 30도 및 75도 보다 큰 뭉툭한 x x(blunt bow)의 xx, 외판의 두께는 다음을 고려하여 301.의 2항에 xx된 식에 의한 값 xxx어야 한다.

(3) (2)호에 xx된 xxx 및 외판 부분의 두께는 주위외판 두께의 1/2 xxx 늑판xx 브래킷에 의하여 0.( m 이하 의 간격으로 지지되어야 한다.

(4) xxx를 xx하는 범위는 용골로부터 상 빙흘수선 상방 0.75 m로 한다. 다만 303.의 1항 (3)호에 의하여 xxx 역 대빙대 xx까지 xx이 xx되어지는 xx xx범위는 그 상한까지로 한다.

2. 예인장치

예인장치는 다음에 따른 배치를 표준으로 한다.(그림1.5 참조)

(1) 예인장치는 그림1.5와 같이 2개의 와이어로프로 분할되는 큰 xx의 와이어 로프를 xx한다.

(2) 1개의 페어리더 및 1개의 볼라드로 구성된 배치를 선체중심선에 대칭이 되도록 배치한다.

(3) 볼라드는 선체중심선으로부터 약 3m의 거리에 배치한다. 예인삭을 직xxx로 xx되도록 페어리더에 대하여 일직 선으로 볼라드를 배치한다.

(4) 예인삭의 xx을 위한 볼라드 등의 설비 및 그 지지구조는 예인삭의 판단xx에 대하여 충분한 강도를 갖도록 설 계xxx 한다.갖도록 설계xxx 한다.

xx 1.5 전형적인 예인설비의 배치

12 빙해xxxx지침 2022

310. xxx

1. 프로펠러 블레이드 팁에 큰 xx이 발생하는 것을 xxx기 위하여 프로펠러 블레이드 팁과 xxx를 포함한 선체 사이는 203.의 h0보다 큰 간격을 xxx여야 한다.

2. 2축 또는 3축 xx의 xx, 외판 및 늑골은 측 프로펠러(side propeller)의 전후방 1.5 m 범위에 걸쳐 xx저까지

xxxxx 한다.

3. 2축 또는 3축 xx의 xx, 측 프로펠러의 축계 및 xx관은 외판보싱(plated bossing)으로 둘러쌓아 xxxxx 한 다. 빼낼 수 있는 스트럿(detached strut)으로 할 xx, 설계 시 xx방법 및 선체에 고착하는 방법에 대하여 충분히 고려xxx 한다.

4. xxx(azimuth) xxx 또는 xx 프로펠러 등의 xx장치는 선체후부(stern region)와 xx지역(stern area)에서 의 빙하중이 증가하므로 xx부 구조의 설계 시 이것을 고려xxx 한다.

311. 빌지킬

1. 빌지킬과 선체와의 접합부는 빌지킬이 손상된 xx에도 선체 xxx 최소되도록 설계xxx 한다.

2. 빌지킬의 구조는 그림1.6과 같은 구조로 할 것을 권장한다.

3. 빌지킬을 여러 개로 분할하여 짧은 길이의 독립적인 구조로 할 것을 권장한다.

xx 1.6 전형적인 빌지킬의 설계 예

401. 타 및 조타장치 ‌

제 4 절 타 및 조타장치

1. 조타 엔진의 기능 및 타주, 러더 스톡, 핀틀, 조타엔진 등의 구xxx를 결정하는 것은 선급 및 xxx칙을 따른다. 이러한 xx에 xx되는 xx의 최대 xx속력은 아래와 같거나 그 xxx어야 한다.

IA Super 20 knots IA 18 knots

IB 1( knots

IC 14 knots

만약, xx의 실제 최대 xx속력이 더 높다면, 실제 속력이 xx에 xx되어야 한다.

2. 타의 국부xx는 타의 전체가 대빙대에 속하는 것으로 xx하여 결정하여야 한다. 타 판 및 늑골은 중앙구역의 판 및 늑골에 대한 빙하중을 사용하여 설계하여야 한다.

3. 대빙등급이 IA Super이나 IA인 경우에는 타두재 및 타의 상단 부분을 LIWL 하방까지 연장된 아이스 나이프(ice knife)나 이와 동등한 방법으로 빙과의 직접 접촉으로부터 보호하도록 하여야 한다. 플랩 타입 타를 가지는 선박의 타 및 아이스 나이프의 설계는 특별히 고려하여야 한다.

4. 대빙등급 IA Super 및 IA의 선박의 경우, 빙 해역을 후진할 때 얼음에 의해서 타에 작용하는 하중에 견딜 수 있도 록 다음에 따라야 한다.

(l) 유압식 조타장치의 압력도출밸브가 설치되어야 한다.

(2) 조타장치의 구조부분 치수는 타두재에 발생하는 토크에 견딜 수 있도록 결정하여야 한다.

(3) 타 스토퍼와 같은 적절한 장치가 설치되어야 한다.

빙해운항선박지침 2022 13

402. 아이스 나이프

401.의 3항의 아이스 나이프의 구조는 다음에 따른다. (그림1.7 참조)

1. 아이스 나이프 저부는 모든 적재 조건에서 수선보다 아래에 있어야 한다.

2. 특정 빙흘수선에서는 후진하지 않는 선박의 경우 작은 아니스 나이프가 허용된다.

3. 대빙등급 IA 또는 Super IA의 모든 선박은 아이스 나이프를 설치할 것을 권장한다.

그림 1.7 아이스 나이프의 예

501. 주기관 출력의 정의 (2018)‌

제 5 절 주기관 출력

주기관 출력 P 라 함은 주기관이 프로펠러에 전달할 수 있는 연속 최대 출력의 합계를 말한다. 다만, 주기관의 출력이 기술적인 방법이나 적용 규정에 의하여 제한되는 경우에는 주기관 출력은 그 제한된 출력을 말한다. 추가 동력원이 주기

관의 동력에 추가하여 추진 동력(예를들면 축 모터)에 사용 가능한 경우, 해당 동력은 주기관 출력 합계에 포함되어야 한다.

502. 대빙⑨급 IA Super, IA, IB, IC 및 ID에 대하여 요구되는 주기관 출력

주기관의 출력(P)은 아래의 식에 의한 것 이상이어야 하며, 대빙등급 IA, IB, IC 및 ID에 대하여는 1000 kW, 대빙등급 IA Super에 대하여는 2800 kW보다 작아서는 아니 된다.

1. 용어의 정의

선박의 치수 및 기타 변수는 다음에 정하는 것과 같다.

L : 수선간 선박의 길이 (m).

LBOW : 선수(bow)의 길이 (m).

LPA : 선체중앙 평행부의 길이 (m).

B : 선박의 최대폭 (m).

 : 202.의 2항에 의한 선박의 실제 빙흘수 (m).

AmJ : 수선상의 선수(bow) 면적 (m2).

α : B/4 위치에 있어서의 수선의 각도 (deg).

l : 선박의 중심선에 있어서의 선수재의 경사 (deg).

Z : B/4 위치에 있어서의 선수(bow)의 경사 (deg)

 : 프로펠러 지름 (m).

HM : 중앙수로(mid channel)의 유빙조각(brash ice)의 두께 (m).

HF : 선수(bow)에 의해 배제된 유빙층의 두께 (m).

14 빙해운항선박지침 2022

그림 1.8 선체의 기하학적 양의 치수, 구상 선수를 갖는 선박은 l = 30°

2. 신선

2003년 )월 1일 이후에 용골이 거치 되었거나 이와 동등한 건조단계에 있는 선박으로서 대빙등급 IA Super, IA, IB, IC 또는 ID로 등록하고자 하는 경우, 주기관 출력은 202.에 규정된 것과 같은 선체 중앙부의 상 빙흘수선(UIWL)과 하 빙흘수선(LIWL)에서 다음 식에 따라 각각 계산하여 그것 중에서 큰 값 이상이어야 한다. 또한, 선박의 길이(L) 및 너비(B)는 상 빙흘수선에서 결정된 값이어야 하며, 다른 선체변수(parameter)는 상 빙흘수선 및 하 빙흘수선에 해당 하는 값을 사용하여야 한다.

P  K

(RCH

/l000)3/Z

(kW)

e DP

Ke : 표 1.10에 의한 계수.

표 1.10 계수 Ke

프로펠러 수	가변 피치 프로펠러 또는 전기추진/유압추진	고정 피치 프로펠러
1 축선	2.03	2.2(
2 축선	1.44	1.(0
3 축선	1.18	1.31

이들 Ke 값은 재래식 추진장치에 적용한다. 진보된 추진장치에 대하여 요구되는 출력을 결정하기 위하여 다른 방법이 사용될 수 있다.(5항 참조)

RCH : 유빙 조각(brash ice)과 그것이 결합된 표면층이 있는 수로(channel) 중의 선박의 저항 (N), 다음 식에 따른다.

Z Z LT 3 AmJ

RCH  Cl + CZ + C3Cu (HF + HM ) (B + CHF ) + C4LPARHF + C(B Z ) L

Cu : 다음 식에 따른다. 다만, Cu 는 0.45 이상이어야 한다.

Cu  0.lcosZ +sin sinα

C : 다음 식에 따른다. 다만,  ≤ 4 일 경우 C 는 0으로 한다.

C  0.047 — Z.ll

빙해운항선박지침 2022 15

HF : 다음 식에 따른다.

HF  0.Z6 +(H

B )0.

HM : 다음에 따른다.

HM = 1.0 : 대빙등급 IA Super 및 IA

= 0.8 : 대빙등급 IB

= 0.( : 대빙등급 IC

= 0.5 : 대빙등급 ID

Cl 및 CZ : 유빙 조각(brash ice)이 결합된 상층을 고려한 계수로서 다음에 따른다. 대빙등급 IA, IB, IC 및 ID를 부기하는 선박의 경우 : Cl = 0, CZ = 0 대빙등급 IA Super를 부기하는 선박의 경우 :

Cl  JlBLPAR/(ZT/B +l) +(l+ 0.0Zll)(JZB +J3LBOW +J4BLBOW)

Z l l Z 3

C  (l+ 0.063 )(g +g B ) +g (l+l.ZT/B )B Z/L

구상 선수를 갖는 선박은 l을 )0°로 한다.

JlJZJ3J4glgZg3C3C4 및C : 표 1.11에 의한 값

 : arctan(tanZ/sinα)

 ≤ (LT/B Z)3 ≤ Z0을 만족하여야 한다.

상기식의 타당성에 관한 추가의 정보 및 출력계산의 검증을 위한 샘플 자료는 부록 1의 104.을 참조한다. 계수 값이

부록 1의 표 1.1에서 규정하는 범위를 벗어날 경우, 5항에 규정된 RCH 를 구하는 다른 방법을 사용하여야 한다.

표 1.11 Jl JZ J3 J4 gl gZ g3 C3 C4 및 C 의 값

J (N/mZ) l	23	gl(N)	1530	C (kg/(mZsZ)) 3	845
JZ(N/m)	45.8	gZ(N/m)	170	Z Z C4(kg/(m s ))	42
J3(N/m)	14.7	l. g3(N/m )	400	Z C(kg/s )	825
J (N/mZ) 4	2)

3. 대빙⑨급 IB 또는 IC의 현존선

2003년 )월 1일 전에 용골이 거치 되었거나 이와 동등한 건조단계에 있던 선박으로서 대빙등급 IB 또는 IC를 유지 하고자 하는 경우, 주기관 출력 (P)은 식에 의한 값 이상으로 하여야 하며 740 kW 미만이어서는 아니 된다.

P  Jl • JZ • J3 (J4∆+ P0 ) (kW)

Jl : 고정피치 프로펠러의 경우, 1.0 가변피치 프로펠러의 경우, 0.)

JZ : 다음 식에 따른다. 다만, 1.1을 넘을 필요는 없고 구상선수의 경우는 1.1로 한다.

JZ  l /Z00 + 0.67

l : 선수재와 상 빙흘수선이 이루는 선수단의 각도(°) (그림 1.8 참조)

Jl x JZ 는 0.85 이상이어야 한다.

J3 : 다음 식에 따른다. 다만, 1.0 이상이어야 한다.

J  l.ZB/Δl/3

J4, P0 : 표 1.12에 따른다.

16 빙해운항선박지침 2022

표 1.12 J4와 P0의 값

대빙등급	IB	IC	IB	IC
배수량	Δ < 30000		Δ ≥ 30000
J4	0.22	0.18	0.13	0.11
P0	370	0	3070	2100
(비고) Δ : 202.의 1항에 따른 상 빙흘수에서의 배수량. 다만, 80,000톤을 넘을 필요는 없다.

4. 대빙⑨급 IA 또는 IA Super의 현존선

2003년 )월 1일 전에 용골이 거치 되었거나, 이와 동등한 건조단계에 있던 선박으로서 대빙등급 IA Super 또는 IA 을 유지하고자 하는 경우 주기관의 출력 (P)은 2005년 1월 1일 또는 선박의 인도일로부터 20년을 경과하는 해의 1 월 1일 중, 늦은 쪽의 기일까지 2항의 규정에 적합해야만 한다.

다만, 2항의 계산에 필요한 선체 변수(parameter)의 값이 특정하여 적용하기 어려운 경우에는 다음 식을 사용할 수 있다.

Z Z LT 3 B

RCH  Cl + CZ + C3 (HF + HM ) (B + 0.68HF ) + C4LHF + C(B Z ) 4

대빙등급 IA를 부기하는 선박의 경우 Cl  0 CZ  0

대빙등급 IA Super를 부기하는 선박으로서 구상선수가 아닌 경우는 다음에 따른다.

C  J BL +l.84(J B +J L +J BL )

l l (ZT/B +l)

Z 3 4

T B Z

CZ  3.Z(gl +gZB ) +g3(l+l.Z B )L

대빙등급 IA Super를 부기하는 선박으로서 구상선수의 경우는 다음에 따른다.

C  J BL +Z.89(J B +J L +J BL )

l l (ZT/B +l)

Z 3 4

T B Z

CZ  6.67(gl +gZB ) +g3(l+l.Z B )L

JlJZJ3J4glgZg3C3C4 및 C : 표 1.13에 의한 값

 ≤ (LT/B Z)3 ≤ Z0을 만족하여야 한다.

표 1.13 Jl JZ J3 J4 gl gZ g3 C3 C4 및 C 의 값

J (N/mZ) l	10.3	gl(N)	1530	C (kg/(mZsZ)) 3	4(0
JZ(N/m)	45.8	gZ(N/m)	172	Z Z C4(kg/(m s ))	18.7
J3 (N/m)	2.)4	l. g3(N/m )	400	C(kg/s ) Z	825
J (N/mZ) 4	5.8

5. Ke 또는 RCH 을 결정하는 다른 방법

2항 및 3항에서 규정하는 Ke와 RCH 는, 실제 선박의 성능에 따라 취소 될 수 있다는 전제 하에, 정확한 계산이나 모

빙해운항선박지침 2022 17

델 시험에 의한 값으로 대체될 수 있다.

각 대빙등급 별로 최소 5노트(kts)의 속도와 다음의 수로 내 유빙 두께를 설계 기준으로 한다. 대빙등급 IA Super HM = 1.0 m 및 0.1 m 두께의 결합유빙(consolidated layer of ice)

IA = 1.0 m

IB = 0.8 m

IC = 0.( m

ID = 0.5 m

601. 적용 ‌

제 6 절 추진기관 (2018)

1. 이 절의 규정은 대빙등급 IA Super, IA, IB, IC 및 ID에 대하여 가변피치 또는 고정피치로 설계되고 개방식(open) 또는 덕트식(ducted) 프로펠러를 채택하는 추진기관에 적용한다.

2. 주어진 프로펠러 하중은 고정피치 프로펠러의 회전방향을 바꾸는 것으로 인한 하중을 포함하여, 정상적인 운전 조건 에서 선박의 전체 사용수명 중 예상되는 빙 하중이다. 다만, 이들 하중은 정지된 프로펠러가 빙 속에서 끌리는 것과 같이 설계 범위를 벗어나는 운전 조건에 대하여는 적용하지 않는다. 또한, 이 절의 강도계산에서 하중 모델은 빙이 회 전된 선회식 스러스터의 측면으로부터 프로펠러로 들어갈 때의 프로펠러와 빙의 상호작용 하중은 포함하지 않는다.

3. 프로펠러와 빙의 상호작용으로 인한 하중 및 스러스터 몸체와 빙의 상호작용으로 인한 하중을 고려하여 선회식 (azimuth) 및 고정식 주추진용 스러스터에도 이 규정을 적용한다. 주어진 선회식 스러스터 몸체의 하중은 통상의 항 해조건에서 선박의 사용수명 동안 예상되는 빙 하중이다. 스러스터 몸체의 국부 강도는 스러스터 몸체가 극한 하중에 대하여 설계된 경우 국부 빙 하중을 견디기에 충분하여야 한다.

4. 프로펠러 날개 진동수 기진에 의한 스러스터 전체 진동은 상당한 진동 하중을 유발한다. 하중 진폭을 평가하는 간소 화한 방법론으로 핀란드-스웨덴 대빙⑨급 규칙의 적용에 대한 가이드라인의 10.4를 참고한다.

602. 기호

s : 날개(blade) 단면의 현(chord) 길이 (m).

s0.7 : 프로펠러 반지름 0.7R에서 날개 단면의 현 길이 (m). CP : 가변피치.

D : 프로펠러의 지름 (m).ㆍ

d : 프로펠러 허브의 바깥지름 (프로펠러 정면에서) (m).

Dlim : 프로펠러 지름의 제한 값 (m).

AR : 날개의 전개면적비.

Fb : 선박사용수명 중 발생하는 최대 후방향 날개 힘 (kN).

Fe : 소성 굽힘에 의한 날개 손실에 따른 최종 날개 하중 (kN).

FJ : 선박사용수명 중 발생하는 최대 전방향 날개 힘 (kN).

Fise : 빙하중 (kN).

(Fise )max : 선박사용수명 중 발생하는 최대 빙하중 (kN).

FP : 고정피치.

h0 : 하 빙흘수선으로부터 프로펠러 중심선의 깊이 (m).

Hise : 프로펠러로 들어가는 최대 설계 빙블록의 두께 (m).

s : 고려되는 부품의 기관측에 있는 모든 부품의 등가질량관성모멘트 (kgm2).

t : 전체 추진장치의 등가질량관성모멘트 (kgm2).

k : Weibull 분포에 대한 형상계수.

LIWL : 하 빙흘수선 (m).

m : S-N 선도의 기울기.

MBL : 날개의 굽힘모멘트 (kNㆍm).

MCR : 연속최대출력.

 : 프로펠러 회전 속도 (rev./s).

18 빙해운항선박지침 2022

 : 자유운전상태에서 연속최대출력 시의 공칭 프로펠러 회전 속도(rev./s).

slass : 대빙등급에 따른 프로펠러 회전 속도에 대한 기준 충격 사이클수.

ise : 선박사용수명 중 발생하는 프로펠러 날개 상의 총 빙하중 사이클수.

R : 등가피로응력에 대한 기준 하중 사이클수 (108 사이클).

Q : 빙 분쇄 과정 동안 프로펠러의 회전수.

P0.7 : 반지름 0.7R에서의 프로펠러 피치 (m).

P0.7 : 자유운전상태에서 연속최대출력 시, 반지름 0.7R에서의 프로펠러 피치 (m).

P0.7b : 볼러드 상태(bollard condition)에서 연속최대출력 시, 반지름 0.7R에서의 프로펠러 피치 (m).

Q : 토크 (kNm).

Qema : 최대 기관 토크 (kNm).

Qmax : 프로펠러와 빙의 상호작용으로 인한 프로펠러상의 최대토크 (kNm).

Qmtr : 전기모터의 피크 토크 (kNm).

Q : 자유운전상태에서 연속최대출력 시의 공칭토크 (kNm).

Qr : 프로펠러축계에서의 응답토크 (kNm).

Qeak : 응답토크 Qr의 최대값 (kNm).

Qsma : 선박사용수명 중 발생하는 날개의 최대스핀들토크 (kNm).

Qse : 소성 굽힘에 의한 날개 파괴에 기인한 최대스핀들토크 (kNm).

Qib : 개방 해역 주파수영역 비틀림진동계산에서 얻어진 고려하는 부품의 진동 토크 (kNm).

R : 프로펠러의 반지름 (m).

r : 날개 단면 반지름 (m).

T : 프로펠러의 추력 (kN).

Tb : 선박사용수명 중 발생하는 최대 후방향 프로펠러 빙추력 (kN). TJ : 선박사용수명 중 발생하는 최대 전방향 프로펠러 빙추력 (kN). T : 자유운전상태에서 연속최대출력 시의 프로펠러 추력 (kN).

Tr : 축계에서의 최대응답추력(kN).

t : 최대 날개 단면 두께 (m).

Z : 프로펠러 날개의 수.

αi : 회전각으로 표시된 프로펠러 날개와 빙의 상호작용 각도 (deg).

αl : 1차 날개 진동수 기진(excitation)에 대한 프로펠러 빙토크의 위상각 (deg).

αZ : 2차 날개 진동수 기진(excitation)에 대한 프로펠러 빙토크의 위상각 (deg).

l : 분산 효과에 의한 피로경감계수

Z : 시험편 크기 효과에 의한 피로경감계수

 : 피로경감계수; 변동 진폭 하중 효과.

m : 피로경감계수; 평균 응력 효과.

 : 최대 응력 진폭을 108 응력 사이클에 대한 등가피로응력에 연관시키는 피로경감계수.

σ0.Z : 날개 재료의 0.2 % 오프셋 내항복강도 (MPa).

σexp : 해수에서 108 사이클에서 파괴되는 날개의 평균 피로 강도 (MPa).

σJat : 108 응력 사이클에 대한 등가 피로 빙하중 응력 진폭 (MPa).

σJl : 날개 재료에 대한 특성피로강도 (MPa).

σreJl : 기준강도 σreJl  0.6 • σ0.Z + 0.4 • σu (MPa).

σreJZ : 기준강도 (MPa).

σreJZ  0.7 • σu 또는 σreJZ  0.6 • σ0.Z + 0.4 • σu 중 작은 값.

σst : Fb 또는 FJ로 인한 응력 중 최대응력 (MPa).

σu : 날개 재료의 최종인장강도 (MPa).

(σise )bma : 최대 후방향 프로펠러 빙하중으로 인한 주응력(MPa). (σise )Jma : 최대 전방향 프로펠러 빙하중으로 인한 주응력(MPa). (σise )max : 최대 빙하중 응력 진폭 (MPa).

빙해운항선박지침 2022 13

표 1.14 하중의 정의

정의

설계 과정에서 하중의 사용

날개 상의 동유체하중을 포함하여, 프로펠러와 빙의 상호 작용으로 인하여 한 개의 프로펠러 날개 상에 선박사용수 명 중 발생하는 최대 후방향 힘. 힘의 방향은 0.7R 코드

선에서 수직. 그림 1.3 참조.

프로펠러 날개의 강도계산을 위한 설계 힘.

날개 상의 동유체하중을 포함하여, 프로펠러와 빙의 상호 작용으로 인하여 한 개의 프로펠러 날개 상에 선박사용수 명 중 발생하는 최대 전방향 힘. 힘의 방향은 0.7R 코드

선에서 수직.

프로펠러 날개의 강도계산을 위한 설계 힘.

Qsma

날개 상의 동유체하중을 포함하여, 프로펠러와 빙의 상호 작용으로 인하여 한 개의 프로펠러 날개 상에 선박사용수 명 중 발생하는 최대스핀들토크.

프로펠러 하중이 날개의 전연 또는 팁부분에 분포된 압력으로 작용하기 때문에 프로펠러의 강도 설계 시, 스핀들토크는 자동적으로 고려되어진다.

프로펠러와 빙의 상호작용으로 인하여 프로펠러(모든 날 개)상에 선박사용수명 중 발생하는 최대추력. 추력의 방향은 프로펠러 축방향이고 그 힘은 동유체추력과 반대이다.

응답추력Tr을 추정하는데 사용된다. Tb는 축방향 진 동 계산을 위한 기진(excitation) 추력의 추정치로서

사용될 수 있다. 다만, 규칙에서는 축방향 진동의 계 산은 요구하지 않는다.

프로펠러와 빙의 상호작용으로 인하여 프로펠러(모든 날개) 상에 선박사용수명 중 발생하는 최대추력. 그 추력의 방향 은 동유체추력의 방향에서 작용하는 프로펠러 축방향이다.

응답추력Tr을 추정 하는데 사용된다. TJ는 축방향 진동 계산을 위한 기진 추력의 추정치로서 사용될 수

있다. 다만, 규칙에서는 축방향 진동의 계산은 요구 하지 않는다.

Qmax

날개 상의 동유체하중을 포함하여, 한 개의 프로펠러 날개

상에서 프로펠러와 빙의 상호작용으로 인한 최대빙유도토 크

추진축계의 응답토크 Qr의 추정치로서 그리고 비틀림 진동 계산을 위한 기진 토크로 사용된다.

Fe

소성굽힘을 통한 날개 손실로 인한 최종 날개 하중. 루트부에 소성 힌지를 일으킬 수 있도록 그 날개 전체의 파괴를 일으키는데 필요한 힘이다. 그 힘은 0.8R에서 작용 한다.

스핀들암은 반지름 0.8R에서 날개 중심축과 전연/후연 중

큰 것 사이 거리의 2/3에서 구해져야 한다.

날개 파괴 하중은 날개 볼트, 피치제어기구, 프로펠 러축, 프로펠러축 베어링, 추력베어링의 치수를 정하는 데 사용된다. 그 목적은 전체 프로펠러 날개의 파괴가 다른 부품의 손상을 일으키지 않는 것을 보증하기 위 한 것이다.

Qeak

빙 기진(비틀림 진동) 토크와 프로펠러상의 동유체평균 토크 에 대한 축계의 동적 반응을 고려한 프로펠러축에서의 최대

응답토크

프로펠러 축계 부품의 설계 토크.

빙 기진(축방향 진동) 토크와 프로펠러상의 동유체평균 토크

에 대한 축계의 동적 반응을 고려한 프로펠러축에서의 최대 응답추력

프로펠러 축계 부품의 설계 추력.

Fti

빙블럭 충격으로 인한 스러스터 몸체 또는 프로펠러 허브에 작용하는 최대응답하중

스러스터 몸체 및 선회베어링에 대한 설계하중

Ftr

빙맥과 스러스터 몸체의 상호작용에 의한 스러스터 몸체에 작용하는 최대응답하중

스러스터 몸체 및 선회베어링에 대한 설계하중

20 빙해운항선박지침 2022

그림 1.3 반지름 0.7R에서 코드선의 수직으로 작용하는 후방향 날개 힘의 방향. (전연에서 빙접촉 압력은 작은 화살표로 나타남)

603. 설계 빙 조건

대빙등급에 대한 프로펠러의 빙하중을 추정하는데 있어서, 표 1.15에 주어진 것과 같이 다른 운항 형태가 고려되었다. 설계 빙하중을 추정하기 위하여, 최대 빙블록의 크기가 결정된다.

프로펠러에 들어가는 최대 설계 빙블록은 Hise • ZHise • 3Hise 의 크기를 갖는 직각의 빙블록이다.

빙블록의 두께(Hise)는 표 1.16에 주어진 것과 같다.

표 1.15 대빙⑨급에 따른 선박의 운항형태

대빙등급

선박의 운항

IA Super

빙수로 및 평면 빙에서 운항

선박이 선수충격(ramming)에 의하여 나아갈 수 있다.

IA, IB, IC, ID

빙수로에서 운항

표 1.16 빙블록의 두께 (Hise )

대빙등급

IA Super

프로펠러에 들어가는 설계 최대 빙블록의

두께 (Hise)

1.75 m

1.5 m

1.2 m

1.0 m

604. 재료

1. 해수에 노출되는 재료

프로펠러 날개, 프로펠러 허브 및 스러스터 본체 등과 같이, 해수에 노출되는 부품의 재료는 표점간 거리가 지름의 5 배 이상인 시험편에서 15 % 이상의 연신율을 가져야 한다. 청동과 오스테나이트 강을 제외한 재료는 샤르피 V-노치 충격시험을 하여야 한다. -10 oC에서 세 번의 샤르피 V-노치 충격시험으로부터 취한 평균흡수에너지 값이 20 J 이상 이어야 하며 구상흑연주철의 경우 10 J 이상이어야 한다.

2. 해수 온도에 노출되는 재료

해수 온도에 노출되는 재료는 강 또는 승인된 연성 재질이어야 한다. -10 oC에서 세 번의 샤르피 V-노치 충격시험으 로부터 취한 평균흡수에너지 값은 20J 이상이어야 한다. 이 요건은 프로펠러축, 날개 볼트, 피치제어기구, 축 볼트, 스 트럿 포드 연결 볼트 등에 적용한다. 다만, 이 요건은 베어링 및 기어 톱니 등과 같이 표면 경화된 부품에는 적용하 지 않는다. 볼트 이외의 부품에 대하여 페라이트 계의 구상흑연주철이 사용될 수 있다. 이 경우 구상흑연주철의 평균 흡수에너지는 -10 oC에서 10 J 이상이어야 한다.

빙해운항선박지침 2022 21

605. 설계하중

1. 주어진 하중은 오직 부품의 강도 계산에만 사용하기 위한 것이며 프로펠러와 빙의 상호작용 동안의 빙유도하중과 동 유체하중을 포함하는 총하중이다. 제출된 최대 하중은 선박의 사용수명 동안 한번 일어날 수 있는 가장 가혹한 시나 리오에 기반을 둔다. 따라서 높은 사이클 수의 하중에 대한 하중 수준은 낮다.

2. 이 절의 식에 사용되는 변수의 값은 602.에 표시된 단위로 주어져야 한다.

3. 대빙등급 IB, IC 및 ID인 선박이 평형수 적재상태에서 프로펠러가 완전히 잠기지 않는 경우, 추진장치는 대빙등급 IA에 따라 설계되어야 한다.

4. 프로펠러 날개에 작용하는 설계하중

Fb는 프로펠러가 전진방향으로 회전하면서 빙블록을 분쇄하는 동안에 프로펠러 날개를 후방으로 굽히려고 하는 선박 사용수명 중 발생하는 최대의 힘이다. FJ는 프로펠러가 전진방향으로 회전하면서 빙블록을 분쇄하는 동안에 프로펠러 날개를 전방으로 굽히려고 하는 선박사용수명 중 발생하는 최대의 힘이다. Fb와 FJ는 프로펠러와 빙의 서로 다른 상 호작용 현상에서 비롯되며 동시에 작용하지 않는다. 그러므로 이들은 한 날개에 각각 별도로 적용하여야 한다.

(1) 개방식(open) 프로펠러에서의 최대 후방향 날개 힘, Fb

.  CAR 0.3



D ≤ Dlim

인 경우, Fb

 — Z7 • n• D  0 7 •  

L Z 

• D Z (kN)

.  CAR 0.3

l. 4



D  Dlim

인 경우, Fb

 — Z3 • n • D  0 7 •  

L Z 

• D • Hise

(kN)

Dlim : 다음 식에 따른다.

lim ise

D  0.8 • H l.4 (m)

n : 가변피치프로펠러의 경우에는 공칭회전속도(자유 운전 상태에서 연속최대출력 시), 고정 피치프로펠 러의 경우에는 공칭회전속도(자유 운전 상태에서 연속최대출력 시)의 85%.

(2) 개방식 프로펠러에서의 최대 전방향 날개 힘, FJ

D ≤ D

인 경우, F

 Z0 •  CAR • D Z (kN)

lim

J L Z 

D  D

인 경우, F

 00 •  l • H •  CAR • D (kN)

lim

J d 

ise

L Z 

Dlim : 다음 식에 따른다.

L (l— D ) 

Dlim

 Z

 

d

• H

ise

(m)



L (l— D ) 

(3) 개방식 프로펠러에서 하중을 받는 날개 범위

가변피치 프로펠러 및 고정피치 프로펠러에 대하여 부록 2의 표 2.1에 주어진 하중상태 1-4를 고려하여야 한다. 역전하는 고정피치 프로펠러에 대한 날개의 빙하중을 구하기 위하여, 하중상태 5 또한 고려하여야 한다.

(4) 덕트식(ducted) 프로펠러에서의 최대 후방향 날개 힘, Fb

 CAR 0.3 .



D ≤ Dlim

인 경우, Fb

 — 9. •  

ise 

L Z 

• n• D  0 7 • D Z (kN)

CAR 

0.3

D  Dlim인 경우, Fb  — 66 • L Z 

• n • D 

0.7

• D 0.6•  H

l.4

(kN)

Dlim 4 • Hise

n : 가변피치프로펠러의 경우에는 공칭회전속도(자유 운전 상태에서 연속최대출력 시), 고정 피치 프로 펠러의 경우에는 공칭회전속도(자유 운전 상태에서 연속최대출력 시)의 85%.

22 빙해운항선박지침 2022

(5) 덕트식 프로펠러에서의 최대 전방향 날개 힘, FJ

D ≤ D

인 경우, F

 Z0 •  CAR • D Z (kN)

lim

J L Z 

D  D

인 경우, F

 00 •  CAR • D •

l • H

(kN)

lim

J L Z 

 d 

ise

l— 

Dlim : 다음 식에 따른다.

L D 

D  Z • H (m)

lim



d 

ise

Ll— D 

(() 덕트식 프로펠러에서 하중을 받는 날개 범위

모든 프로펠러에 대하여 부록 2의 표 2.2에 주어진 하중상태 1 및 3을 고려하여야 한다. 역전하는 고정피치 프로펠러에 대하여는 추가의 하중상태(하중상태 5)를 고려하여야 한다.

(7) 개방식 또는 덕트식 프로펠러에서의 최대 날개 스핀들토크 Qsma

날개 부착 축 주위의 스핀들 토크(Qsma )는 부록 2의 표 2.1, 2.2와 같이 적용된 최대 후방향 날개 힘 Fb 및 최 대 전방향 날개 힘 FJ 모두에 대하여 결정되어야 한다. 얻어진 토크 중에 가장 큰 값이 치수를 정하는데 사용되어

야 한다. 상기 방법의 스핀들토크가 다음 식에 의하여 주어진 디폴트 값보다 작은 경우, 다음 디폴트값을 사용하여 야 한다.

디폴트 값 Qsma  0.ZㆍFㆍs0.7 (kNㆍm)

s0.7 : 반지름 0.7 R에서의 날개 단면의 현(chord) 길이.

F : Fb 또는 FJ 의 절대값 중 큰 값으로 한다.

(8) 날개 하중에 의한 하중분포

날개의 피로설계를 위하여 그림 1.10에 주어진 것과 같이, Weibull-type 분포(Fise 가 (Fise )max 를 초과할 가능성) 가 사용된다.

Fise

F (—(F )

)k • ln(Nis e))

P((F

≥

ise)max

(F

ise)max

) e

( is e m ax

여기서, k는 스펙트럼의 형상 계수, Nise 는 스펙트럼에서 하중 사이클수, Fise는 날개 상의 임의의 변량 빙하중, 0 ≤ Fise ≤ (Fise )max. 개방식 프로펠러 날개의 빙압 분포에 대하여는 형상계수 k = 0.75가 사용되어야 하고 덕트 식 프로펠러 날개의 빙압 분포에 대하여는 형상계수 k = 1.0이 사용되어야 한다.

그림 1.10 피로설계에 사용되는 Weibull-type 분포(Fice가 (Fice)max를 넘을 가능성)

빙해운항선박지침 2022 23

()) 빙하중 사이클수

하중 스펙트럼에서 프로펠러 날개 당 하중 사이클수는 다음 식에 따른다.

Nise  kl • kZ • k3 • Nslassn,

대빙등급에 대한 기준 충격 사이클수 Nslass

대빙등급

IA Super

선박사용수명 중 발생하는 충격 사이클수/n

9 • l06

6 • l06

3.4 • l06

Z.l• l06

프로펠러 위치에 대한 계수 kl

위치

선수진행 운항 시 선박 중심에 위치한 프로펠러

선수진행 운항 시 선측에 위치한 프로펠러

선수진행 운항 시 또는

선미진행 운항 시 당김 프로펠러(중심 및 선측)

잠김(submersion) 계수 kZ는 다음 식에 의하여 결정된다.

J  0 인 경우,

 0.8 — J

0 ≤ J ≤ l 인 경우,

l  J ≤ Z. 인 경우,

J  Z. 인 경우,

 0.8 — 0.4 • J

 0.6 — 0.Z • J

 0.l

h0 — Hise

J  D/Z — l

형식	고정식	선회식
k3	1	1.2

h0 : 선박의 하 빙흘수선(LIWL)에서 프로펠러 중심선의 깊이. 추진 형식에 대한 계수 k3

모든 프로펠러 날개의 프로펠러와 빙의 상호작용으로 인한 하중을 받는 부품에 대하여, 하중 사이클수 (Nise )는 프로펠러 날개의 수( Z )를 곱해야 한다.

5. 프로펠러에서 축방향의 설계 하중

(1) 프로펠러에서 프로펠러 상의 최대 빙추력 (TJ 및 Tb ) 최대 전방향 및 후방향 빙추력 :

TJ  l.l• FJ (kN)

Tb  l.l• Fb (kN)

(2) 프로펠러에서 추진축계에서의 설계 추력

추진축계에서의 설계 추력은 다음 식에 따라 계산되어야 한다. 전방향과 후방향 하중의 절대값 중 큰 값을 양방향 에 대한 설계하중으로 하여야 한다. 계수 2.2 및 1.5는 축방향 진동으로 인한 동적배율(dynamic magnification)

24 빙해운항선박지침 2022

을 고려한 것이다.

전방향의 경우 Tr  T +Z.Z • TJ (kN) 후방향의 경우 Tr  l. • Tb (kN)

동유체 볼러드 추력(hydrodynamic bollard thrust) T가 주어지지 않은 경우, 다음에 따른다.

표 1.17 프로펠러 볼러드 추력 T

프로펠러 형식	T
가변피치(CP) 프로펠러(개방식)	l.Z • Tn
가변피치(CP) 프로펠러(덕트식)	l.l• Tn
터빈 또는 전기모터에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러	Tn
디젤기관에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러(개방식)	0.8 • Tn
디젤기관에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러(덕트식)	0.7 • Tn
(비고) Tn : 개방된 수역에서 자유운전 상태의 연속최대출력 시의 공칭 프로펠러 추력

6. 비틀림 설계 하중

(1) 개방식 프로펠러에서 프로펠러 상의 설계 빙토크 Qmax

Qmax 는 빙과 프로펠러의 상호작용으로 인한 선박의 사용수명 동안의 프로펠러상의 최대 토크이다.

D ≤ D

인 경우, Q

 l0.9 • l— d •  P0.7 0.l6 • nD  0.l7 • D 3 (kNㆍm)

lim

max

D D

D  D

인 경우, Q

 Z0.7 • l— d •  P0.7 0.l6 • nD  0.l7 • D l.9• H l.l (kNㆍm)

lim

max

D D

ise

Dlim : 다음 식에 따른다.

Dlim l.8 • Hise (m)

n : 볼러드 상태(bollard condition)에서 연속최대출력 시 회전하는 프로펠러의 속도. 주어지지 않을 경우, n은 다음과 같이 구한다.

표 1.18 볼러드 상태에서 회전하는 프로펠러 속도 n 값

프로펠러 형식	회전속도 n
가변피치(CP) 프로펠러	nn
터빈 또는 전기 모터에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러	nn
디젤기관에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러	0.8 • nn
(비고) nn은 자유 운전 상태에서 연속최대출력 시의 공칭회전속도이다.

가변피치(CP) 프로펠러의 경우 프로펠러피치(P0.7)는 볼러드 상태에서의 연속최대출력에 상응하여야 한다. 주어지지 않은 경우, 프로펠러피치(P0.7 )는 0.7 • P0.7n으로 구한다. 여기서, P0.7n은 자유운전상태에서 연속최대출력 시의 프 로펠러 피치이다.

(2) 덕트식 프로펠러에서 프로펠러 상의 설계 빙토크 Qmax

빙해운항선박지침 2022 25

Qmax 는 빙과 프로펠러의 상호작용으로 인한 선박의 사용수명 동안의 프로펠러상의 최대 토크이다.

D ≤ D

인 경우, Q

 7.7 • l— d •  P0.7 0.l6 • nD  0.l7 • D 3 (kNㆍm)

lim

max

D D

D  D

인 경우, Q

 l4.6 • l— d •  P0.7 0.l6 • nD  0.l7 • D l.9• H l.l (kNㆍm)

lim

max

D D

ise

Dlim : 다음 식에 따른다.

Dlim l.8 • Hise (m)

n : 볼러드 상태(bollard condition)에서 연속최대출력 시 회전하는 프로펠러의 속도. 주어지지 않을 경우, n은 다음과 같이 구한다.

표 1.13 볼러드 상태에서 회전하는 프로펠러 속도 n 값

프로펠러 형식	회전속도 n
가변피치(CP) 프로펠러	nn
터빈 또는 전기모터에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러	nn
디젤기관에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러	0.8 • nn
(비고) nn은 자유 운전 상태에서 연속최대출력 시의 공칭회전속도이다.

(3) 공진이 없는 축계의 설계 토크

운전 회전수 범위 내 또는 최대 설계 운전회전수(볼러드 상태)의 80%에서 120%까지의 범위 내에 날개 진동수 비 틀림 공진이 없을 경우, 최대 토크 Qpeak은 다음 추정치가 사용될 수 있다.

플렉시블 커플링 없이 직접 연결된 2행정 디젤기관의 경우,

Qpeak  Qemax + Qvib + Qmax • 

(kNm)

기타 기관의 경우,

Ie Qpeak  Qemax + Qmax • 

(kNm)

Ie : 고려하는 부품의 기관 측에 있는 모든 부분의 등가질량관성모멘트

It : 추진장치 전체의 등가질량관성모멘트

모든 토크 및 관성모멘트는 시험되는 부품의 회전 속도로 줄여야 한다. 만약, 최대 토크 Qemax가 주어지지 않은 경우, 표 1.20의 값에 따른다.

26 빙해운항선박지침 2022

표 1.20 최대 토크 Qemax

프로펠러 형식	Qemax
전기모터에 의해 구동되는 고정피치 프로펠러 및 가변피치 프로펠러	Qmtr
전기모터 이외의 원동기에 의해 구동되는 가변피치 프로펠러	Qn
터빈에 의해 구동되는 고정피치 프로펠러	Qn
디젤기관에 의해 구동되는 고정피치 프로펠러	0.7 • Qn
(비고) Qmtr는 전기모터의 피크 토크이다.

(4) 공진이 있는 축계의 설계 토크

운전 회전수 범위 내 또는 최대 설계 운전회전수(볼러드 상태)의 80%에서 120%까지의 범위 내에 날개 진동수 비 틀림 공진이 있을 경우, 축 부품의 설계 토크 Qpeak은 축계 비틀림진동 해석에 의해 결정되어야 하며 다음의 두 가지 동적 해석 방안으로 구한다.

- 예측된 분쇄 배열 기진에 대한 시간영역 계산

- 사인파 형태로 변하는 날개 진동수 기진에 대한 주파수영역 계산

일반적으로 1차 날개 진동수 공진이 고려되는 회전수 영역에 있을 경우 주파수영역 계산은 시간영역 모의시험에 비하여 보수적인 것으로 간주된다.

(가) 비틀림 응답 시간영역 계산

시간영역 계산이 연속최대출력 상태, 연속최대출력 볼러드 상태 및 공진 응답을 얻기 위한 날개 진동수 공진 회전수에 대하여 계산되어야 한다. 프로펠러가 빙블럭을 분쇄하는 경우 축계의 강도평가에 아래의 하중 배열이 사용되어야 한다. 주어진 하중 배열이 추진계통의 실속(stalling) 분석을 위한 것은 아니다. 프로펠러와 빙이 상 호작용할 경우 축 계통에서의 운전 하중 및 전제 시스템 각각의 반응을 반영하기 위하여 다음의 하중상태가

사용된다. 빙충격 및 시스템 응답은 개별 축계 부품에 하중을 유발한다. 빙토크 Qmax 는 전체 회전수 범위에서

일정한 값을 가진다. 특정한 축 회전수가 고려될 경우 Qmax 는 (1), (2)호에 따른 관련 회전수를 사용하여 계산 되어야 한다.

시간영역으로 계산하는 경우 탄성커플링이 없는 디젤기관은 빙 대비 기관 기진에 대하여 최소한 유리한 위상 각에서 계산되어야 한다. 기관 점화 맥동이 계산에 포함되어야 하며 표준 정상상태 조화함수(harmonics)가 사 용될 수 있다. 날개 진동수 공진이 연속최대출력 회전수 바로 위에 있을 경우 연속최대출력 회전수의 105 %까 지 계산이 수행되어야 한다. 시간영역에서 축계 과도 동적해석을 위한 프로펠러의 빙토크 기진은 반 사인파 형태의 날개 충격의 배열로 정의된다. 기진 진동수는 빙과의 상호작용 과정 동안 프로펠러 회전 속도를 따라야 한다. 단일 날개 빙충격에 의한 토크는 프로펠러 회전각의 함수로서 다음의 식으로 정의된다.

p가 정수 회전에 더하여 0o에서 αi까지 회전하는 경우,

Q(p) Cq • Qmax • sin(p(l80/αi))

p가 정수 회전에 더하여 αi에서 3(0o까지 회전하는 경우,

Q(p) 0

p : 첫 충격이 일어났을 때를 시작으로 하는 회전각

αi : 다음의 그림에서와 같이 프로펠러 회전각에서 표현된 프로펠러 날개와 빙의 상호작용의 지속간격을 나타낸다.

변수 Cq 및 αi는 아래 표 1.21과 같다.

빙해운항선박지침 2022 27

프로펠러 회전각의 함수로서 단일 날개 빙충격에 기인한 빙토 크의 형상

표 1.21 날개수에 따른 빙충격 확대 계수 Cq 및 지속간격 계수 αi

기진 토크	프로펠러와 빙의 상호작용	Cq	αi[deg.]
기진 토크	프로펠러와 빙의 상호작용	Cq	Z=3	Z=4	Z=5	Z=(
기진 상태 1	단일 빙블록	0.75	)0	)0	72	(0
기진 상태 2	단일 빙블록	1.0	135	135	135	135
기진 상태 3	두 개의 빙블록 (위상변이 360o/Z • Z)	0.5	45	45	3(	30
기진 상태 4	단일 빙블록	0.5	45	45	3(	30

합계 빙토크는 위상 변이 360o/Z를 고려한 단일 날개 토크의 합으로써 구한다(부록 2의 그림 2.1 참조). 빙을 분쇄하는 과정의 시작과 끝 단계(계산된 지속간격 이내)에서 Cq 를 최대값까지 프로펠러 1회전 내에서 증가시 키고 역으로 0까지 감소시키는 데에 선형램프함수가 사용되어야 한다.

빙을 분쇄하는 과정 동안의 프로펠러 회전수 NQ는 다음 식에 따른다.

NQ  Z • Hise

날개 진동수 기진에 대한 충격의 수는 Z • NQ이다. 각각의 날개수에 따른 모든 기진 상태에 대한 예시는 부록 2의 그림 2.1에 주어진다. 동적 모의시험을 운전 회전수 영역에서 모든 기진 상태에 대하여 실시하어야 한다.

고정피치프로펠러 추진기관에 대한 동적 모의시험은 기관의 최대가능 출력을 가정하여 상응하는 회전수를 가지 는 볼러드 당김 상태 또한 다루어야 한다. 주기관의 정체상태(stand still)까지 회전수가 떨어질 경우 기관의 출 력이 의도하는 사용환경에 충분하지 않다는 것을 의미한다. 하중의 고려를 위하여 회전수가 떨어지는 동안의 최대 발생 토크를 구하여야 한다.

시간영역 계산에서 모의시험 응답 토크는 전형적으로 기관 평균토크 및 프로펠러 평균토크를 포함한다. 그렇지 않은 경우 응답토크는 다음의 식으로 구하여야 한다.

Qpeak  Qemax + Qrtd

Qrtd : 시간영역 해석에서 구해진 최대 모의시험 토크 (나) 비틀림 응답 주파수영역 계산

주파수영역 계산을 위하여 날개 진동수 및 2차 날개 진동수 기진이 사용된다. 시간영역 반 사인파 충격 배열이 연속하다는 가정을 기본으로 사인파 형태의 날개 진동수 및 2차 날개 진동수 기진이 유도된다. 그리고 날개 진

28 빙해운항선박지침 2022

동수 및 2차 날개 진동수 푸리에 급수 요소가 유도된다. 프로펠러 빙토크는 아래와 같다.

QF (p)  Qmax •(Cq0 + Cql • sin(Z • C0 • p +αl) + CqZ • sin(Z • Z • C0 • p +αZ )) (kNm)

Cq0 : 평균토크 파라미터,

Cql : 1차 날개 진동수 기진 파라미터 CqZ : 2차 날개 진동수 기진 파라미터 αl, αZ : 기진 요소의 위상각

p : 회전각

C0 : 빙블럭의 접촉 수

상기 주파수 영역 기진 계산에 대한 계수는 표 1.22에 따른다.

표 1.22 주파수영역 기진 계산에 대한 계수

기진토크	Z=3
	Cq0	Cql	αl	CqZ	αZ	C0
기진 상태 1	0.375	0.3(	-)0	0	0	1
기진 상태 2	0.7	0.33	-)0	0.05	-45	1
기진 상태 3	0.25	0.25	-)0	0	0	2
기진 상태 4	0.2	0.25	0	0.05	-)0	1

기진토크	Z=4
	Cq0	Cql	αl	CqZ	αZ	C0
기진 상태 1	0.45	0.3(	-)0	0.0(	-)0	1
기진 상태 2	0.)375	0	-)0	0.0(25	-)0	1
기진 상태 3	0.25	0.25	-)0	0	0	2
기진 상태 4	0.2	0.25	0	0.05	-)0	1

기진토크	Z=5
	Cq0	Cql	αl	CqZ	αZ	C0
기진 상태 1	0.45	0.3(	-)0	0.0(	-)0	1
기진 상태 2	1.1)	0.17	-)0	0.02	-)0	1
기진 상태 3	0.3	0.25	-)0	0.048	-)0	2
기진 상태 4	0.2	0.25	0	0.05	-)0	1

기진토크	Z=(
	Cq0	Cql	αl	CqZ	αZ	C0
기진 상태 1	0.45	0.3(	-)0	0.05	-)0	1
기진 상태 2	1.435	0.1	-)0	0	0	1
기진 상태 3	0.3	0.25	-)0	0.048	-)0	2
기진 상태 4	0.2	0.25	0	0.05	-)0	1

주파수영역 기진 상태에 대한 설계토크는 다음의 식으로부터 얻어진다.

빙해운항선박지침 2022 23

Q  Q

+ Q + (Q n • C

)I /I + Q + Q

peak

emax

vib

max

q0 e t

rJl

rJZ

max

Q n : 고려하는 운전속도에서의 최대 프로펠러 빙토크

Cq0 : 표 1.22으로부터의 평균 정적 토크 계수

QrJl : 주파수영역 해석에서의 날개 수 차수 비틀림 응답

QrJZ : 주파수영역 해석에서의 날개 수 2배 차수 비틀림 응답

원동기의 최대 토크 Qemax 를 알 수 없는 경우, 표 1.20에 주어진 값을 따른다. 모든 토크 값은 고려되는 부품 에 대한 축 회전수에 조정되어야 한다.

(다) 비틀림진동 계산에 대한 지침

시간영역 비틀림진동 모의시험의 목적은 선박의 수명기간 동안에 극한의 비틀림 하중을 평가하기 위함이다. 모 의시험 모델은 댐핑을 포함하는 정상적인 집중 질량 탄성 비틀림진동 모델로부터 주어진다. 시간영역 해석의 경우 모델은 프로펠러에서의 빙 기진, 원동기에 의한 기타 관련 기진 및 평균 토크, 프로펠러에서의 유체역학 평균 토크를 포함하여야 한다. 계산은 빙 기진 및 원동기 기진 사이의 다양한 위상을 다루어야 한다. 이는 직 접 구동 내연기관 추진축에 대하여 관련성이 크다. 시간영역 계산이 연속최대출력 상태, 연속최대출력 볼러드 상태 및 공진 응답을 얻기 위한 공진 회전수에 대하여 계산되어야 한다.

주파수영역 계산의 경우 하중은 반 사인파 형태의 연속 하중 배열의 푸리에 요소 해석으로서 평가하여야 한다. 1차 및 2차 날개 진동수 요소가 기진에 대하여 사용되어야 한다. 계산은 비틀림진동 공진에서 전체 회전수 범 위 및 모의시험 응답을 다루어야 한다.

7. 날개 파괴 하중

(1) 굽힘 하중 Fex

날개의 루트 주위의 소성 굽힘의 결과로서 날개 파괴로 인한 최종 하중은 다음 식 또는 실제 날개의 비선형 소성 재료 거동을 반영하는 적절한 응력해석으로 계산되어야 한다. 최종 하중은 가장 약한 방향의 0.8 R에서 날개 상에 작용하는 것으로 가정한다. 날개 파괴 하중 및 스핀들 토크의 평가에 대한 대체 방법론은 핀란드-스웨덴 대빙⑨급

규칙의 적용에 대한 가이드라인의 10.1을 참고한다.

날개는 프로펠러 지름 D의 10 %를 초과하는 오프셋으로 끝단이 휘어졌을 경우 파괴된 것으로 간주한다.

300ㆍsㆍtZㆍσ

F 

reJl (kN)

ex 0.8ㆍD — Zㆍr

σreJl  0.6 • σ0.Z + 0.4 • σu (MPa)

s, t 및 r은 루트 필릿 바깥의 가장 약한 단면(보통 날개 방향 필릿부의 끝) 부위 날개의 실제 현 길이, 최대 두께, 루트 단면으로 된 원통부의 반지름을 각각 말하며 다음 그림 1.11과 같다.

30 빙해운항선박지침 2022

그림 1.11 날개파괴하중 계산을 위한 프로펠러 단면 치수

(2) 스핀들토크 Qsex

0.8 R에 작용하는 날개 파괴 하중으로 인한 최대 스핀들토크가 결정되어야 한다. 날개 파괴로 인한 하중은 전형적

으로 프로펠러 중심으로부터 전연 및 후연의 가장자리로 갈수록 감소한다. 날개 회전 중심으로부터 특정 거리에서 최대 스핀들토크가 일어난다. 최대 스핀들토크는 적절한 응력해석 또는 다음의 식으로부터 계산되어야 한다.

Qsex  max(C≤ 0.80.8 • CTC 0.8 ) • Cspes • Fex (kNㆍm)

Cspex

 Csp

• CJex

 0.7 •(l— (4 • CAR )3)



Csp : 스핀들에 고려되어야 할 무차원 파라미터

CJex : 최대 스핀들토크 위치에서의 날개 파괴 하중의 감소에 고려되어야 할 무차원 파라미터

Cspex 가 0.3 미만일 경우 Cspex 는 0.3의 값을 가져야 한다.

C≤ 0.8 : 0.8R에서의 현 길이 중 전연부

CTC0.8 : 0.8R에서의 현 길이 중 후연부

다음 그림 1.12은 전체 현 길이에 걸친 날개 파괴 하중에 따른 스핀들토크를 나타낸다.

빙해운항선박지침 2022 31

그림 1.12 하중이 0.8 R 현 상의 다른 위치에 작용할 경우 날개 파괴 하중 및 관련 스핀들토크

606. 설계

1. 설계 원칙

추진계의 강도는 피라미드 강도 원칙에 따라 설계되어야 한다. 이것은 프로펠러 날개의 손실이 다른 프로펠러축계 부 품의 중대한 손상을 일으켜서는 아니 된다는 것을 의미한다.

2. 프로펠러 날개

(1) 날개 응력의 계산

날개 응력은 605.의 4항에 주어진 설계하중에 대하여 계산되어야 한다. 모든 프로펠러의 최종 승인을 위한 응력 분석을 위하여 유한요소해석법이 사용되어야 한다.

루트부(r/R  0.)에서 모든 프로펠러의 날개 응력을 추정하는데 다음 간소화된 식이 사용될 수 있다. 비록 유한

요소해석이 루트부에서 더 큰 응력을 나타내더라도 다음 공식에 기초한 루트부 치수를 인정할 수 있다.

MBL

σst  Cl • Z

l00 • st

(MPa)

상수 Cl는

실제응력

으로 구한다.

빔 방정식으로구해진응력

만약, 실제 값을 이용할 수 없을 경우, Cl 은 1.( 으로 한다.

반지름 비 r/R  0.일 경우, MBL  (0.7 — r/R) • R • F F : Fb와 FJ의 절대 값의 최대치 중 큰 것.

(2) 허용 기준

계산된 날개 응력에 대하여 다음 기준이 충족되어야 한다.

σreJZ

σst

≥ l.3

σst : 설계하중에 대하여 계산된 응력. 만약, 응력을 추정하는데 유한요소해석법이 사용될 경우, 폰미세 스(von-Mises)응력이 사용되어야 한다.

σreJZ : 기준강도로서, σreJZ  0.7 • σu 또는 σreJZ  0.6 • σ0.Z + 0.4 • σu 중 작은 값.

(3) 프로펠러 날개의 피로설계

프로펠러 날개의 피로설계는 선박사용수명 중 추정된 하중 분포 및 날개 재료에 대한 S-N 선도를 기초로 한다. 예상된 하중 분포와 동일한 피로 손상을 일으키는 등가응력이 계산되어야 하고 이절의 피로에 대한 허용기준이 충

족되어야 한다. 등가응력은 l08 사이클을 표준으로 한다.

S-N 선도에서 두 개의 기울기를 갖는 재료의 경우(그림 1.13 참조) 다음 기준이 충족된다면 이 호에 따르는 피로 계산은 하지 않아도 된다.

32 빙해운항선박지침 2022

σ ≥ B

• σBZ • log(N

)B3

exp

l reJZ

ise

프로펠러에 대한 계수 Bl, BZ 및 B3 는 다음 표에 주어진 것과 같다.

표 1.23 계수 Bl, BZ 및 B3

	개방식 프로펠러	덕트식 프로펠러
Bl	0.00328	0.00223
BZ	1.007(	1.0071
B3	2.101	2.471

등가응력의 계산을 위하여 2가지 형식의 S-N 선도를 이용할 수 있다.

- 두개의 기울기를 갖는 S-N 선도 (기울기 4.5 및 10), 그림 1.13 참조.

- 단일 기울기 S-N 선도(그 기울기가 선택될 수 있다), 그림 1.14 참조.

S-N 선도의 형식은 날개의 재료특성에 상응하도록 선택하여야 한다. S-N 선도가 주어지지 않을 경우, 두개의 기 울기를 갖는 S-N 선도를 사용하여야 한다.

그림 1.13 두개의 기울기를 갖는 S-N 선도 그림 1.14 단일 기울기 S-N 선도

(가) 등가피로응력

하중 분포와 동일한 피로 손상을 일으키는 l08 응력 사이클에 대한 등가피로응력 :

σJat  p•(σise )max

(σise )max : 고려하는 위치에서 설계 전방향 및 후방향 날개 힘에 의한 주응력 진폭의 평균 값, 다 음 식에 따른다.

(σise )max  0. • (σise )J max — (σise )b max  (σise )J max : 전방향 하중으로 인한 주응력 (σise )b max : 후방향 하중으로 인한 주응력

(σise )max 의 계산에 있어서, (σise )Jmax 및 (σise )bmax 에 대하여 부록 2의 표 2.1, 2.2의 상태 1과 상태 3(또는 상태 2와 상태 4)이 쌍으로 고려된다. 상태 5는 피로 해석에서 제외된다.

(나) 두개의 기울기를 갖는 S-N 선도에서 변수 p의 계산

변수 p는 다음 식에 따른 빙하중의 분포에 의한 최대 빙하중과 연관된다.

p  C

•(σ

)CZ

C3 log(N

)C4

l ise max • σJl •

ise

빙해운항선박지침 2022 33

σJl  гl • Z •  • m • σexp

гl : 분산에 의한 경감계수(단일 표준편차에 동등한)

гZ : 시험편의 크기 효과에 대한 경감계수

 : 변동 진폭 하중에 대한 경감계수

m : 평균 응력에 대한 경감계수

σexp : 해수에서 l08 사이클에서 파괴되는 날개 재료의 평균 피로 강도 실제 값을 이용할 수 없을 경우, 다음 값들을 경감계수로 사용하여야 한다.

г  гl • гZ = 0.(7,  = 0.75, 및 m = 0.75. 계수 Cl, CZ, C3 , 및 C4 는 표 1.24와 같다.

표 1.24 계수 Cl, CZ , C3 , 및 C4

	개방식 프로펠러	덕트식 프로펠러
Cl	0.000747	0.000534
CZ	0.0(45	0.0533
C3	- 0.05(5	- 0.045)
C4	2.22	2.584

(다) 단일 기울기 S-N 선도에서 변수 p의 계산

단일 S-N 선도를 갖는 재료의 경우(그림 1.14 참조), 계수 p는 다음 식에 따라 계산되어야 한다.

p  (G •

Nise

NR

l/m

)

(ln(N

ise

))— l/k

k : Weibull-type 분포의 형상 계수. 덕트식 프로펠러의 경우 k = 1.0, 개방식 프로펠러의 경우 k

= 0.75.

NR : 기준 하중 사이클 수(l08).

변수 G 값은 표 1.25에 주어진 것과 같다. 표 1.25에 주어진 것 이외의 m/k 비율에 대한 G 값을

계산하기 위하여 선형보간법을 사용할 수 있다.

표 1.25 여러 가지 m/k 비율에 대한 변수 G 값

m/k	G	m/k	G	m/k	G	m/k	G
3	(	5.5	287.)	8	40320	10.5	11.8))E(
3.5	11.(	(	720	8.5	11)2)2	11	3).)17E(
4	24	(.5	1871	)	3(2880	11.5	13(.843E(
4.5	52.3	7	5040	).5	1.133E(	12	47).002E(
5	120	7.5	14034	10	3.(23E(

(4) 피로의 허용 기준

날개의 모든 위치에서 등가피로응력은 다음 허용 기준에 충족되어야 한다.



σJl ≥ l.

Jat

34 빙해운항선박지침 2022

σJl  гl • Z •  • m • σexp

гl : 분산에 의한 경감계수(단일 표준편차에 동등한)

гZ : 시험편의 크기 효과에 대한 경감계수

 : 변동 진폭 하중에 대한 경감계수

m : 평균 응력에 대한 경감계수

σexp : 해수에서 l08 사이클에서 파괴되는 날개 재료의 평균 피로 강도. 실제 값을 이용할 수 없을 경우, 다음 값들을 경감계수로 사용하여야 한다.

г  гl • гZ = 0.(7,  = 0.75, 및 m = 0.75.

3. 프로펠러 몸체 및 피치 제어기구

날개 볼트, 피치 제어기구, 프로펠러 보스 및 프로펠러의 축 부착은 605.에 규정된 최대 및 피로 설계 하중에 견딜 수 있도록 설계하여야 한다. 항복에 대한 안전 계수는 1.3보다 커야하고 피로에 대한 안전계수는 1.5보다 커야 한다. 605.의 7항에 규정된 소성 굽힘을 통한 프로펠러 날개의 손실로 인한 하중에 대한 항복 안전계수는 1.0보다 커야 한다.

4. 추진 축계

축과 스러스트, 선미관 베어링, 커플링, 플랜지 및 밀봉장치 등과 같은 축 부품은 605.에 주어진 프로펠러와 빙의 상 호작용에 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 극한 운항 하중에서 항복에 대한 안전계수는 1.3, 피로 하중에 대한 안전 계수는 1.5, 날개파괴하중에서 항복에 대한 안전계수는 1.0 이상이어야 한다.

(1) 축 및 축 부품

605.의 7항에 규정된 전체 프로펠러 파괴로 인한 최종 하중은 축과 축 부품에 있어서 항복을 일으키지 않아야 한 다. 그 하중은 축방향, 굽힘 및 비틀림 하중의 결합으로 구성되어야 한다. 굽힘 및 비틀림응력에 대한 최소 항복 안전계수는 1.0 이상이어야 한다.

5. 선회식 주 추진기

(1) 설계 원칙

프로펠러 날개의 치수를 고려하는 상기 요건에 추가하여, 선회식 스러스터는 스러스터 몸체와 빙의 상호작용 하중 에 대하여 설계되어야 한다. 하중 식은 빙 조건 및 선박 운항 파라미터의 추정을 기본으로 스러스터 몸체에서의 수명기간 동안 한번의 극한 하중을 평가하기 위하여 주어진다. 두 가지 주요한 빙하중 시나리오가 극한 빙하중을 정의하기 위하여 선택된다. 하중의 예는 그림 1.15에 설명된다. 더하여 프로펠러 기진에 대하여 날개 수 차수 스 러스터 몸체 진동 응답을 평가한다.

- 스러스터 몸체 또는 프로펠러 허브에 대한 빙블럭 충격

- 두꺼운 결합층을 가지는 빙맥으로 스러스터가 파고듦

- 날개 수 차수 진동수에서의 스러스터의 진동 응답

조타기구, 장치의 부착품 및 스러스터 몸체는 날개의 소성 굽힘을 손상 없이 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 날 개의 손실이 연구되는 부품에 최대 하중을 일으키는 프로펠러 날개 방향에 대하여 고려되어야 한다. 일반적으로, 날개의 손실이 상-하 날개 방향에서 발생할 때 스러스터 몸체에 최대 굽힘하중을 준다.

빙해운항선박지침 2022 35

스러스터 몸체에서의 충격 스러스터 허브에서의 충격

빙맥으로 스러스터가 파고듦

그림 1.15 하중 시나리오의 예

(2) 극한 빙 충격 하중

선박이 빙 조건에서 운항될 경우, 수로 양 벽면에서 또는 결합층을 가지는 빙맥으로부터 형성된 빙블럭은 스러스터 몸체 및 프로펠러 허브에 충격을 일으킨다. 빙충격에로의 노출은 선박의 크기 및 선박의 선체 설계 뿐만 아니라 스러스터의 위치에 많이 의존한다. 접촉력은 스러스터와 빙의 접촉에서 빙블럭이 선박 속도에 도달할 때까지 커진 다. 스러스터는 선박이 통상적인 운전 속도로 항해를 할 때 603.에 주어진 최대 빙블럭이 스러스터 몸체를 때릴 경우 얻어진 하중에 견딜 수 있어야 한다. 충격 하중의 하중 상태는 표 1.26에 주어진다. 접촉 형상은 반구체의 모양으로 일어난다고 가정한다. 실제 접촉 형상이 반구체의 모양과 다를 경우 빙으로 파고듦으로 인한 접촉부의 성장이 실제 기하학적 형상에 가능한 한 가깝게 일치할 수 있도록 구의 반지름이 추정되어야 한다.

36 빙해운항선박지침 2022

표 1.26 선회식 스러스터의 빙충격 하중에 대한 하중 상태

하중 상태

힘

하중을 받는 범위

하중 상태 Tla

스러스터에서의 종방향 대칭 빙충격

Fti

충격부에 대칭적으로 균일한 분포하중 또는 압력이 작용

하중 상태 Tlb

스러스터에서의 종방향 비대칭 빙충격

Fti의 50 %

충격부의 나머지 절반에 균일 한 분포하중 또는 압력이 작용

하중 상태 Tls

노즐에서의 종방향 비대칭 빙충격

Fti

충격부에 균일한 분포하중 또는 압력이 작용.

노즐두께(Hn )*접촉길이(Hise )

의 접촉면적를 가진다.

하중 상태 TZa

프로펠러 허브에서의 종방향 대칭 빙충격

Fti

충격부에 대칭적으로 균일한 분포하중 또는 압력이 작용

하중 상태 TZb

프로펠러 허브에서의 종방향 비대칭 빙충격

Fti의 50 %

충격부의 나머지 절반에 균일 한 분포하중 또는 압력이 작용

하중 상태 T3a

스러스터 몸체에서의 측면 대칭 빙충격

Fti

충격부에 대칭적으로 균일한 분포하중 또는 압력이 작용

빙해운항선박지침 2022 37

표 1.26 선회식 스러스터의 빙충격 하중에 대한 하중 상태 (계속)

하중 상태

힘

하중을 받는 범위

하중 상태 T3b

스러스터 몸체 또는 노즐에서의 측면 비대 칭 빙충격

Fti

충격부에 균일한 분포하중 또는 압력이 작용. 노즐 접촉 반지름

R은 노즐 길이 Ln으로부터

나온다.

빙충격 접촉 하중은 다음의 식으로부터 계산된다. 관련된 파라미터 값은 표 1.27에 따른다. 빙에서의 설계 운항 속 도는 표 1.28 및 표 1.2)으로부터 유도되거나 또는 빙에서의 실제 설계 운항 속도를 사용할 수 있다. 표 1.28 및

표 1.2)에 나오는 종방향 충격 속도는 스러스터의 주 운항방향에서의 충격을 나타낸다. 당기는 프로펠러 배치의 경우 종방향 충격 속도는 허브에 충격되는 하중조건 TZ가 사용되며, 미는 프로펠러 장치의 경우 스러스터 엔드 켑

에 충격하는 하중조건 Tl이 사용된다. 반대 방향의 경우 횡방향 충격에 대한 충격 속도가 적용된다.

Fti

 CDMI

34. R 0.(m

vZ )0.333 (kN)

ise s

Rs : 충격부의 구 반지름, 그림 1.1( 참조 (m)

mise : 빙블럭 질량 (kg)

vs : 접촉 시 선박의 속도 (m/s)

CDMI : 충격 하중에 대한 동적 확대계수. CDMI 가 주어지지 않은 경우, 표 1.27에 따른다. 노즐에서와 같은 비반구형 구역에서의 충격의 경우 등가 충격 구 반지름은 다음식을 사용하여 추정한다.



A

Rseq  v

(m)

Z • Rseq 이 빙블럭 두께보다 큰 경우 반지름은 빙블럭 두께의 반으로 설정한다. 스러스터 측면에서의 충격의 경우

포드 몸체 지름을 반지름을 결정하는 기초로 사용할 수 있다. 스러스트 허브에서의 충격의 경우 허브 지름이 반지 름의 기초로 사용될 수 있다.

그림 1.16 Rs에 사용된 치수

38 빙해운항선박지침 2022

표 1.27 빙 치수 및 동적 확대계수에 대한 파라미터 값

	IA Super	IA	IB	IC
스러스터를 충격하는 설계 빙블럭 두께 (Hise의 2/3 배)	1.17 m	1.0 m	0.8 m	0.(7 m
극한 빙블럭 질량 (mise )	8(70 kg	54(0 kg	2800 kg	1(00 kg
CDMI (주어지지 않은 경우)	1.3	1.2	1.1	1

표 1.28 선미 중심에 위치한 스러스터에 대한 충격 속도

	IA Super	IA	IB	IC
주 운항 방향에서의 종방향 충격	( m/s	5 m/s	5 m/s	5 m/s
역방향에서의 종방향 충격(미는 프로펠러의 허브 또 는 당기는 프로펠러의 엔드 캡 충격)	4 m/s	3 m/s	3 m/s	3 m/s
선수진행 운항 시 횡방향 충격	3 m/s	2 m/s	2 m/s	2 m/s
선미진행 운항 시 횡방향 충격 (양방향 진행 선박)	4 m/s	3 m/s	3 m/s	3 m/s

표 1.23 선미 선측, 선수 중심 및 선수 선측에 위치한 스러스터에 대한 충격 속도

	IA Super	IA	IB	IC
주 운항 방향에서의 종방향 충격	( m/s	5 m/s	5 m/s	5 m/s
역방향에서의 종방향 충격(미는 프로펠러의 허브 또는 당기는 프로펠러의 엔드 캡 충격)	4 m/s	3 m/s	3 m/s	3 m/s
횡방향 충격	4 m/s	3 m/s	3 m/s	3 m/s

(3) 빙맥을 통과할 경우 스러스터 몸체에서의 극한 빙 하중

빙 조건의 경우 선박은 일반적으로 빙 수로에서 운항을 한다. 다른 선박이 지나갈 경우, 선박은 빙 수로 벽을 파고 들면서 스러스터에 의하여 발생하는 하중을 경험하게 된다. 빙 표면에는 보통 결합층이 존재하며 그 아래에는 빙 블록이 비결합 상태로 있다. 더하여 후진할 경우에도 스러스터가 빙맥으로 파고들 것이다. 이러한 상황은 까다로운 빙 조건에서 독립적으로 운항하기 때문에 특히 IA Super인 선박에 주로 나타난다. 다만 낮은 대빙등급을 가지는 선박의 스러스터 또한 현저하게 낮은 선박 속도로 이 상황을 견디어야 한다. 이러한 하중 시나리오의 경우 선박은 초기 속도를 가지는 스러스터 우선 모드에서 빙맥으로 파고든다. 이러한 상황은 선수에 스러스터를 가지는 선박이 전진하는 경우 또는 선미에 스러스터를 가지는 선박이 후진할 경우 발생한다. 이러한 상황에서의 최대 하중이 극 한 하중으로 간주된다. 상황은 보통 몇 초간 지속되며 동적 확대는 무시할만하여서 고려되지 않는다. 하중 규모는 표 1.30 주어진 하중 상태에 대하여 아래 식을 사용하여 평가되어야 한다. 계산을 위한 파라미터 값은 표 1.31 및 표 1.32에 주어진다. 스러스트 표면에 균일한 압력으로 하중이 적용된다. 빙에서의 설계 운항 속도 표 1.31 또는 표 1.32에서 유도될 수 있다. 대안으로 해당 선박의 빙에서의 실제 설계 운항 속도가 사용될 수 있다.

F  0.03Z • 0.66 • H 0.9• A 0.74 (kN)

s : 선박의 속도 (m/s)

Hr : 설계 빙맥 두께(결합층의 두께는 총 빙맥 두께의 18 %로 한다.) (m)

A : 스러스터의 투영면적(mZ)

빙해운항선박지침 2022 33

스러스터와 빙맥의 상호작용에 대한 접촉 면적을 계산할 경우 수직 방향에서의 하중 범위는 그림 1.17에 나오는 빙맥의 두께에 한정된다.

표 1.30 빙맥 빙 하중에 대한 하중 상태

하중 상태

힘

하중을 받는 범위

하중 상태 T4a

종방향 대칭 빙맥 관통 하중

Ftr

충격부에 대칭적으로 균일한 분포 하중 또는 압력이 작용

하중 상태 T4b

종방향 비대칭 빙맥 관통 하중

Ftr의 50 %

충격부의 나머지 절반에 균일한 분포하중 또는 압력이 작용

40 빙해운항선박지침 2022

표 1.30 빙맥 빙 하중에 대한 하중 상태 (계속)

하중 상태

힘

하중을 받는 범위

하중 상태 Ta

덕트식 선회 장치 및 미는 개방형 프로펠러 장치에 대한 측면 대칭 빙맥 관통 하중

Ftr

충격부에 대칭적으로 균일한 분포

하중 또는 압력이 작용

하중 상태 Tb

모든 선회 장치에 대한 측면 비대칭 빙맥 관통 하중

Ftr의 50 %

충격부의 나머지 절반에 균일한 분포하중 또는 압력이 작용

그림 1.17 최대 빙맥 두께에 의한 접촉 면적의 감소를 보여주는 그림

빙해운항선박지침 2022 41

표 1.31 스러스터가 빙맥으로 파고들 경우 최대 하중을 계산하는 파라미터 (선수진행 운항 시 선미 스러스터)

	IA Super	IA	IB	IC
설계 빙맥 결합층 두께	1.5 m	1.5 m	1.2 m	1.0 m
설계 빙맥 총 두께	8 m	8 m	(.5 m	5 m
초기 빙맥 관통 속도(종방향 하중)	4 m/s	2 m/s	2 m/s	2 m/s
초기 빙맥 관통 속도(횡방향 하중)	2 m/s	1 m/s	1 m/s	1 m/s

표 1.32 스러스터가 빙맥으로 파고들 경우 최대 하중을 계산하는 파라미터 (양방향 진행 선박에서와 같은 스러스터 우선 모드)

	IA Super	IA	IB	IC
설계 빙맥 결합층 두께	1.5 m	1.5 m	1.2 m	1.0 m
설계 빙맥 총 두께	8 m	8 m	(.5 m	5 m
초기 빙맥 관통 속도(종방향 하중)	( m/s	4 m/s	4 m/s	4 m/s
초기 빙맥 관통 속도(횡방향 하중)	3 m/s	2 m/s	2 m/s	2 m/s

(4) 정적 하중에 대한 판정기준

스러스터에서의 응력은 5항에서 정의된 수명기간 동안 한 번의 극한 하중으로 계산되어야 한다. 스러스터 몸체의 공칭 폰미세스 응력은 재료의 항복강도에 대하여 1.3의 안전여유를 가져야 한다. 응력집중부에서의 응력은 항복에 1.0의 안전여유를 가져야 한다. 선회베어링, 볼트부 및 기타 부품은 (2)호, (3)호에 주어진 하중에 1.3의 안전계수 를 곱한 하중을 받는 경우에도 수리를 요하는 손상의 발생 없이 작동을 유지할 수 있어야 한다.

(5) 스러스터 몸체 전체 진동

1차 날개 진동수 기진이 프로펠러 회전수가 추진축계의 고출력 범위일 때 발생하는 스러스터 전체 진동 모드와 동 일한 진동수 범위일 경우, 스러스터 몸체 전체 진동의 평가가 중요하다. 평가는 최대 출력의 50 % 이상의 높은 프 로펠러 운전 속도에서 전체 1차 날개 진동수 공진이 없거나 또는 구조가 최대 출력 50 % 이상의 공진 동안 진동 하중을 견딜 수 있도록 설계되거나 둘 중 하나임을 보여야 한다. 종방향 및 횡방향 스러스터 전체 고유진동수의 평가에서 댐핑 및 해수로 인하여 추가된 질량이 고려되어야 한다. 이에 더하여 선박 부착물의 강성 효과는 모델링 이 필요하다. 진동 하중을 평가하기 위한 방법론은 핀란드-스웨덴 대빙⑨급 규칙의 적용에 대한 가이드라인의 10.4를 참고한다.

607. 대체설계

1. 범위

605. 및 606.에 대한 대체로서, 우리 선급이 만족하도록 포괄적인 설계 연구를 수행할 수 있다. 그 연구는 603.의 여 러 가지 빙 등급에 대하여 주어진 빙 조건을 기초로 하여야 한다.

또한, 피로 및 최대하중 설계 계산을 모두 포함하여야 하고 606.의 1항에 주어진 것과 같이 피라미드 강도원칙을 충 족하여야 한다.

2. 하중

프로펠러 날개 및 추진장치 상의 하중은 동유체하중 및 빙하중의 허용할 수 있는 추정치를 기초로 하여야 한다.

3. 설계 레벨

(1) 분석에서 프로펠러 날개를 제외하고, 불규칙적인 힘을 전달하는 모든 부품에 작용하는 응력은 합리적인 안전 여유 를 가지고, 부품 재료의 항복응력을 초과하지 않아야 한다.

(2) 누적 피로 손상 계산에서 합리적인 안전율을 나타내어야 한다. 재료의 특성, 응력 상승 인자, 피로 증대를 고려하여야 한다.

(3) 진동 분석을 수행하여야 하고 분석결과에서 전체동력전달장치에 프로펠러와 빙의 상호작용에 의한 유해한 비틀림 공진이 없어야 한다.

42 빙해운항선박지침 2022

608. 대빙⑨급이 ID인 추진축계의 설계 (2020)

1. 적용

이 규정은 대빙구조의 등급이 ID인 선박의 추진축계 설계에 적용한다. 다만 이 절의 IC 등급 추진축계 설계의 일부 또는 전부를 적용할 수도 있다.

2. 프로펠러축 및 선미관축

프로펠러 축 및 선미관축의 지름은 선급 및 강선규칙 5편 3장 204.에 따라 계산된 축지름에서 5%를 증가 시킨 값 이상이어야 한다.

3. 프로펠러 날개의 두께

(1) 프로펠러 날개의 두께는 선급 및 강선규칙 5편 3장 303.에 따라 계산된 날개의 두께에서 8%를 증가 시킨 값 이상 이어야 한다.

(2) 반지름 위치 0.)5R에서의 프로펠러 날개의 두께 t0.9는 다음 식에 의한 것 이상이어야 한다.

t0.9

430

3 

 0.l4(t+7)

t0.9 : 0.)5R에서의 프로펠러 날개의 두께 (mm)

t : 선급 및 강선규칙 5편 3장 303.에 따른 프로펠러 날개 루트부의 두께(일체형: 0.25R, 가변피치형:

0.35R) (mm)

T : 프로펠러 재료의 규격최소인장강도 (N/mmZ)

4. 프로펠러의 부착

프로펠러를 키없는 프로펠러축에 압입하여 부착시키는 경우 선급 및 강선규칙 적용지침 5편 3장 305.의 2항 (다)에 따른 압입량 및 압입하중 계산식에서 FV를 대신해서 다음식의 FV ′ 를 사용하여 계산한다.

FV′  FV

+ 0.l ZsQ

Ds

701. 시동장치 ‌

제 7 절 기타 기관장치 요건

1. 공기탱크의 용량은 추진기관이 역전식인 경우에는 12회 이상, 비역전식인 경우에는 (회 이상 중도에 충기하지 않고 주기관을 연속 시동할 수 있는 충분한 것이어야 한다.

2. 공기탱크가 추진기관의 시동 이외의 다른 용도로도 사용되는 경우, 1항에서 요구되는 용량에 추가하여 다른 용도로 사용되는데 필요한 충분한 용량을 가져야 한다.

3. 공기압축기의 합계용량은 대기압 상태에서 적어도 1시간 이내에 선급 및 강선규칙 5편 6장 1101.에서 규정하는 용 량의 압축공기를 주공기탱크에 충기시킬 수 있어야 한다. 다만, 대빙등급이 IA Super이며 추진기관이 역전식인 경우 에는 30분 이내에 충기할 수 있어야 한다.

702. 해수흡입 및 냉각수장치

1. 냉각장치는 선박이 빙해 항해 중에도 냉각수를 충분히 공급할 수 있도록 설계하여야 한다.

2. 1항을 만족시키기 위하여 적어도 한 개의 시체스트는 다음과 같이 설치하여야 한다. 그러나 대빙등급이 ID인 선박은 (2), (3) 및 (5)호의 규정을 따르지 않아도 된다.

(1) 시체스트는 가능한 한 선미쪽 선체중심선 근처에 위치하여야 한다.

(2) 시체스트의 용적은 선박의 운항에 필요한 보기를 포함하여 기관출력 750 kW당 1 m3 이상을 표준으로 한다.

(3) 시체스트는 얼음이 해수흡입관보다 상부에 모일 수 있도록 충분한 높이를 가져야 하고 시체스트의 높이는 다음 식에 의한 것 이상이어야 한다.

H  l. 3 V

빙해운항선박지침 2022 43

V : (2)호에 따른 시체스트의 용적, 또한 흡입관의 위치는 시체스트 최상부로부터

H/3 보다 낮은 곳에 위치하여야 한다.

(4) 시체스트에는 배출되는 냉각수 전량을 순환시킬 수 있도록 냉각수 선외배출관을 연결하여야 한다. 여기서, “냉각 수 전량”이라 함은 다음의 용도에 사용되는 냉각수를 말한다.

(1) 주추진장치(주기관, 동력전달장치 및 축계)

(2) 발전기를 구동하는 원동기

(3) 주보일러 및 주요 보조보일러 관련장치

(5) 시체스트에는 흡입관의 4배 이상의 유통단면적을 갖는 스트레이너판을 부착하여야 한다.

3. 2항 (2)호 및 (3)호의 규정을 만족하기 곤란한 경우에는, 냉각수의 흡입과 배출을 번갈아 할 수 있도록 2개의 작은 시체스트를 배치할 수 있다. 이 경우, 2항의 (1), (4) 및 (5)호의 규정에는 적합하여야 한다. 시체스트의 용적 및 높 이가 2항 (2)호 및 (3)호에 적합하지 않는 경우에는 냉각수의 흡입관 및 배출관을 각각의 시체스트에 연결하여야 한 다.

4. 열선(heating coils)은 시체스트 상부에 설치할 수 있다.

5. 냉각목적으로 평형수를 사용하기 위한 장치는 평형수를 적재한 상태에서 예비로 사용할 수는 있으나 상기에 명기된 시체스트의 대용으로는 인정되지 않는다.

44 빙해운항선박지침 2022

제 2 장 극지운항선박 ‌

101. 적용 ‌

제 1 절 극지⑨급의 종류 및 적용

1. 이 장은 빙이 많은 극지해역을 독립적으로 운항하고자 하는 강선에 대하여 적용한다.

2. 2절 및 3절을 만족하는 선박에 대하여 표 2.1에 해당하는 부기부호를 부기할 수 있다. 2절 및 3절의 규정은 개방해 역(open water)에 대한 요건에 추가하여 요구되는 규정이다. 만약 선체와 기관 관련 사항이 각기 다른 극지등급의 규정을 적용하여 건조하는 경우에는 선체 및 기관 관련 선급부호 모두 낮은 부기부호를 지정하여야 한다. 또한, 선체 또는 기관이 상위의 요건에 적합함을 선급증서 또는 그와 대등한 문서에 표시되어야 한다.

3. 극지등급 부호를 받고, 2절 및 3절의 해당 규정에 따르는 선박은 추가적으로 “Icebreaker” 부호를 받을 수 있다. “Icebreaker"는 빙으로 덮인 해역(ice-covered water)에서 적극적(aggressive)으로 운항할 수 있는 동력과 구조 및 치수를 가지며, 에스코트 또는 빙 관리(ice management) 기능을 포함한 운용상의 특⑨을 가지는 모든 선박을 말한 다. (2017)

4. 극지등급 부호를 받은 선박은, 각 극지등급에 상응하는 표 2.1에 정의된 대표적 빙 조건에서 연속속도(continuous speed)로 독립적으로 운항 가능한 선형과 추진력을 가져야 한다. 빙 조건에서 독립적으로 운항할 수 있도록 설계되지 않은 선박(선박 또는 선박형 구조물)의 경우, 운항 목적이나 제한사항이 선급증서 또는 그와 대등한 문서에 정확히 명 시되어야 한다. (2017)

5. PC1에서 PC5까지의 극지등급 부호를 가진 선박의 경우, 일반적으로 수직측면(vertical side)을 가지는 선수 및 구상 선수를 가지지 않아야 한다. 선수각(bow angle)은 일반적으로 203. 1 (5)에 명시된 범위 이내에 있어야 한다. (2017)

6. PC( 및 PC7의 극지등급 부호를 가진 선박은 수직측면을 가지는 선수 또는 구상선수를 가지는 설계를 할 수 있으며, 이 경우 설계조건에 운항제한(의도적 래밍(intentional ramming)의 제한)이 있음을 선급증서 또는 그와 대등한 문서 에 명시하여야 한다. (2017)

102. 극지⑨급

1. 표 2.1에서는 극지등급에 관한 부기부호에 대한 사항을 보여준다. 신청자(선주 또는 건조자)는 적합한 극지등급을 선 택할 책임이 있다. 표 2.1에서 나타난 사항은 선주, 설계자 또는 주관청이 선박의 계획된 운항에 적합한 극지등급을 선택함에 있어 지표로 사용할 수 있도록 설명한 것이다.

2. 극지등급 부호는 운항능력과 강도 측면에서 각 등급 간의 차이점을 나타내기 위하여 이 규정 전반에 걸쳐 사용된다.

표 2.1 극지⑨급

극지등급	빙 종류(WMO의 해빙 명명법 기준에 따름) 및 선박 운항 형태
PC1	모든 극지해역에서의 연중 운항
PC2	중간정도의 다년생 빙 조건에서의 연중 운항
PC3	다년생 빙의 개재(inclusions)가 포함될 수도 있는 2년생 빙 조건에서의 연중 운항
PC4	오래된 빙의 개재가 포함될 수도 있는 두꺼운 1년생 빙 조건에서의 연중 운항
PC5	오래된 빙의 개재가 포함될 수도 있는 중간정도 두께의 1년생 빙 조건에서의 연중 운항
PC(	오래된 빙의 개재가 포함될 수도 있는 중간정도 두께의 1년생 빙 조건에서의 하기/추기 (summer/autumn) 운항
PC7	오래된 빙의 개재가 포함될 수도 있는 얇은 두께의 1년생 빙 조건에서의 하기/추기 (summer/autumn) 운항

빙해운항선박지침 2022 45

103. 상․하 빙흘수선

1. 선박설계의 기준으로 사용된 상․하 빙흘수선은 선급증서에 표시되어야 한다. 상 빙흘수선(UIWL)은 각각 선박의 전부, 중앙부 및 후부에서 최대흘수선으로서 정의된다. 하 빙흘수선(LIWL)은 각각 선박의 전부, 중앙부 및 후부에서 최소흘 수선으로서 규정된다.

2. 하 빙흘수선은 평형수 적재 상태일 때의 빙해역 운항능력을 고려하여 결정되어야 한다. 프로펠러는 하 빙흘수선에서 완전히 잠겨야 한다. (2017)

104. 구획 및 복원성

1. 이 장의 적용 대상 선박은 개방해역(open water)에 대한 복원성 및 수밀성 규정에 추가하여, 극지 항해의 특성에 적 합하도록 다음 사항들에 대하여 검토되어야 한다.

(1) 비 손상 상태에서의 복원성 (2017)

(가) 착빙이 일어날 수 있는 지역 또는 기간에 운항하는 선박은 복원력 계산 시 다음의 동결허용치(icing allowance)를 반영해야 한다.

(a) 노출갑판 및 통로에 대해 30㎏/㎡

(b) 수선면 상부 선박 양측의 투영측면적에 대해 7.5㎏/㎡

(c) 레일, 난간, 여러가지 붐(booms), (마스트를 제외한) 활대, 돛이 없는 선박의 삭구장치(rigging) 같은 불연속 표면의 투영측면적 및 기타 소형물체들의 투영측면적은 연속된 표면의 총 투영면적을 5% 증가 또는 이 면적 에 대한 정적모멘트를 10% 증가하여 산출해야 한다.

(나) 착빙이 일어날 수 있는 지역과 기간 중에 운항하는 선박은 다음과 같이 건조되어야 한다.

(a) 착빙 발생이 최소화 되도록 설계

(b) 주관청이 요구하는 빙 제거 수단, 예를 들어 전기 및 유압장비 그리고/또는 불워크, 난간, 구조물의 빙을 제거 하기 위한 도끼나 곤봉과 같은 특별한 도구를 구비

(2) 손상상태에서의 복원성 (2017)

(가) 선박은 빙 충격으로 인한 선체손상에 의해 발생한 침수에 견딜 수 있어야 한다. 빙 손상에 따른 잔존복원성은 SOLAS II-1/7에서 도달구획지수를 계산하기 위해 사용된 모든 적하상태에서 SOLAS II-1/7-2.2 및 II-1/7-2.3에 정의된 Si값이 1이어야 한다. 그러나 SOLAS II—1/4.1에서 규정하는 것과 같이, 기구에 의해 개

발된 기타 협약의 구획 및 손상복원성 규칙을 따르는 화물선의 경우에는 각각의 적재조건이 해당 협약의 잔존 복원성 기준을 만족해야 한다.

(나) 빙에 의한 손상가정 범위는 다음과 같아야 한다.

(a) 종 방향 범위는 상 빙흘수선 상 최대 선폭이 발생하는 구간의 전방에서는 상 빙흘수선 길이의 4.5 %, 그 외의 위치에서는 상 빙흘수선 길이의 1.5%이며, 이러한 손상 가정범위는 선박의 길이방향 어느 위치에서도 발생 가능한 것으로 간주하여야 한다.

(b) 횡방향 관통 범위(penetration extent)는 전체 손상 범위에 걸쳐 보통 선측외판으로부터 수직으로 7(0 mm 까지로 한다.

(c) 수직 범위는 상부 빙흘수의 20 % 또는 종방향 범위 중 작은 값으로 하며, 이러한 손상 가정범위는 용골(keel) 과 상부 빙흘수의 120 % 사이의 수직방향 어느 위치에서도 발생 가능한 것으로 간주하여야 한다.

(3) 구획 및 수밀성 (2017)

(가) 이 장의 적용 대상 선박에는 수밀 및 풍우밀성을 유지하기 위하여 다음이 적용된다.

(a) 착빙이 발생하기 쉬운 지역 혹은 그러한 기간에 운항하는 선박에는 해치 및 문 주위에 착빙 및 착설을 제거 하거나 방지하기 위한 수단이 제공되어야 한다.

(b) 추가적으로, 저온에서 운항하고자 하는 선박은 다음이 적용된다.

(i) 해치 또는 문이 수압으로 작동하는 경우, 액체의 동결 및 과도한 점성화를 방지하기 위한 수단이 제공되어 야 한다.

(ii) 거주구역 내에 설치되지 아니하고 항해 중 접근이 요구되는 수밀 및 풍우밀 문, 해치, 폐쇄장치는 두꺼운 장갑과 방한복을 착용한 사람에 의해 작동될 수 있도록 설계되어야 한다.

(나) 연료유 용량 합산이 (00 m3 미만인 선박에 대해, 모든 연료유 탱크는 선체외판으로부터 0.7( m 이상 떨어져있 어야 한다. 이 규정은 최대 개별용량이 30 m3 초과하지 않는 소형 연료유 탱크에는 적용되지 않는다.

(다) 탱커선을 제외한 선박에 대해, 기름의 운송을 위해 건조되고 사용되는 모든 화물 탱크는 선체외판으로부터 0.7( m 이상 떨어져있어야 한다.

46 빙해운항선박지침 2022

(라) 5,000 톤 미만의 탱커선에 대해, 전체 화물탱크의 길이는 다음과 같이 보호되어야 한다.

(a) MARPOL 부속서 I의 13.6.1에 해당하는 요건을 만족하는 이중저 탱크 또는 구역

(b) MARPOL 부속서 I의 13.3.1에 따라 설치된 윙 탱크 또는 구역을 가지고 있어야 하며 1).(.2에서 언급한 거 리 요건을 만족하여야 한다.

(마) 유성잔류물(슬러지) 탱크와 유성빌지저장탱크는 선체외판으로부터 0.7( m 이상 떨어져있어야 한다. 이 규정은 최대 개별용량이 30 m3 초과하지 않는 소형 탱크에는 적용되지 않는다.

201. 적용 ‌

제 2 절 극지⑨급 선박의 구조강도

1. 이 규정은 1절에 따른 극지등급 선박에 적용한다.

2. 적용 (2021)

(1) 길이(LUI)라 함은 상부 빙 흘수선(UIWL) 상에서 선수재의 전단으로 부터 타주가 있는 선박은 타주의 후단까지, 타 주가 없는 선박에서는 타두재의 중심까지의 거리(m)를 말한다. LUI 은 상부 빙 흘수선(UIWL) 상에서 선수재의 전 단으로부터 수평으로 측정된 최대길이의 )( % 미만이어서는 아니 되며 )7 %를 넘을 필요는 없다. 특수한 선수 또 는 선미배치를 가진 선박에서, 길이(LUI)는 별도로 고려되어야 한다

(2) 배수량(DUI)이라 함은 상부 빙 흘수선(UIWL)에 상응하는 배수량(kt)를 말한다. 상부 빙 흘수선을(UIWL)을 결정할 때 여러 개의 흘수를 고려하는 경우 최대 배수량에 대한 흘수에 상응하는 배수량으로 한다.

202. 대빙구역

1. 모든 극지등급 선박의 대빙구역은 예상되는 하중 작용량에 따라 여러 구역으로 분류된다. 길이 방향으로 선수구역, 선수중간구역, 중앙구역 및 선미구역으로 나뉘고, 선수중간구역, 중앙구역 및 선미구역은 높이 방향으로 선저구역, 하 부구역 및 대빙대(ice belt) 구역으로 나누어진다. 그림 2.1은 각 구역에 대한 범위를 보여준다.

2. 상 빙흘수선(UIWL) 및 하 빙흘수선(LIWL)은 103.의 1항에 따른다.

3. 그림 2.1에도 불구하고, 선수구역과 선수중간구역 사이의 경계는 선수재 연장선(stem line)과 기선의 교점보다 전방 에 위치하여서는 아니 된다.

4. 그림 2.1에도 불구하고, 선수구역의 뒤쪽 경계는 상부 빙 흘수선(UIWL) 상에서 선수재의 전단으로 0.45L 보다 뒤쪽 에 위치할 필요는 없다. (2021)

5. 선저구역과 하부구역의 경계는 외판의 경사각이 수평선에 대하여 7°가 되는 곳으로 한다.

6. 빙해역에서 선미방향으로 운항할 수 있도록 의도된 선박이라면, 선박의 후부는 선수구역 및 선수중간구역의 규정에 따라 설계되어야 한다.

7. "Icebreaker"의 부기부호를 받은 선박의 경우는, 그림 2.1에도 불구하고, 선미구역의 전방 경계는 상 빙흘수선에서의 선박 평행부가 끝나는 단면에서부터 적어도 0.04LUI 전방에 있어야 한다. (2021)

203. 설계 빙 하중

1. 일반사항

(1) 선수에의 비스듬한 충격(glancing impact)은 빙 하중에 저항하는데 필요한 치수를 결정하기 위한 설계 시나리오이 다.

(2) 설계 빙하중은 높이가 b 이고 폭이m 인 직사각형의 하중 작용 부분에 균일 분포된 평균 압력(Pavg)으로 특성지어진

다.

(3) 모든 극지등급선박의 선수구역 및 극지등급 PC( 및 PC7의 선수중간 대빙대(ice belt) 내에서는, 빙하중 파라미터 (Pavg, b 및 m)는 실제 선수형상의 함수이다. 빙하중 인자를(Pavg, b 및 m) 결정하기 위하여, 선수구역의 소구역 (sub-region)에 대한 다음 빙하중 특성값을 계산하여야 한다.

- 형상계수(Jai) - 총 순간충격력(Fi)

- 선하중(Qi) - 압력(Pi)

(4) (3)호 이외의 대빙구역에서의 빙하중 인자(Pavg, bNonBom 및 mNonBom)는 선체형상과는 무관하게 결정되며, 고정된 하중패치 종횡비(AR  3.6)를 기준으로 한다.

(5) 2 (1)(다)에 따라 계산되는 설계 빙 하중은, 선수에서의 버턱 각도(buttock angle), 가 80°(양수) 미만이며 2 (1)

빙해운항선박지침 2022 47

(가)에서 정의된 최전방 소구역의 중심에서의 법선 플레어 각도(normal frame angle), ′ 가 10°보다 큰 경우의 선수형상에 적용된다. (2017)

(() 2 (1)(라)에 따라 계산되는 설계 빙 하중은, 수직측면(vertical side)의 선수가 있는 PC( 또는 PC7의 선박에 적용 된다. 여기에는 고려하는 소구역(2 (1)(가)에서 정의)에서의 법선 플레어 각도, ′ 가 0°에서 10° 사이인 선수가 포 함된다. (2017)

(7) 구상선수를 가진 PC( 또는 PC7의 선박의 경우, 선수에 작용하는 설계 빙 하중은 2 (1)(라)에 따라 결정된다. 추가 하여, 설계하중은 2 (1)(다)에서 주어지는 값(Ja  0.6 및 AR  l.3을 가정)보다 작아서는 안된다. (2017)

(8) (5)~(7)에 정의된 것과 다른 형상의 선수를 가지는 선박에 대한 설계 하중은 우리 선급에 의해 특별히 고려되어야

한다. (2017)

()) 빙 하중이 직접 작용하지 않는 선체구조에도 선박과 빙의 상호작용으로 인한 적재화물 및 의장품의 관성력이 작용 할 수 있다. 이러한 관성력은 우리 선급이 정하는 가속도를 기초로 선체구조 설계에서 고려되어야 한다.

그림 2.1 대빙구역 선체 구역 범위

2. 비스듬한(glancing) 충격하중 특성

비스듬한 충격하중 특성을 정의하는 인자들은 표 2.2 및 표 2.2-1에서 보인 등급계수(class factors)에 반영되어 있 다.

(1) 선수구역

(가) 선수구역에서, 비스듬한 충격하중 시나리오와 관련한 힘(F), 선하중(Q), 압력(P) 및 하중패치의 종횡비(AR)는 상 빙흘수선에서 측정한 선체경사각도의 함수이다. 선체경사각도의 영향은 선수형상계수(Ja)의 계산을 통하여 알 수 있다. 선체경사각도의 정의는 그림 2.2에서 보는 바와 같다.

(나) 선수구역의 수선길이는 일반적으로 똑같은 길이의 4개 소구역으로 나눠진다. 각 소구역의 중간 위치에 대해서 힘(F), 선하중(Q), 압력(P) 및 하중패치의 종횡비(AR)가 계산된다.(각 F, Q, P의 최대치는 빙하중 인자 Pavg,

b 와 m의 계산에 사용된다.)

48 빙해운항선박지침 2022

(다) 203. 1 (5)에 정의된 선수형상에 대하여, 선수구역에서의 하중 특성은 다음에 따라 결정된다. (2017)

(a) 형상계수(Jai )

Jai  min(Jail JaiZ Jai3 )

/ ′

Jail JaiZ Jai3 : 각각 다음 식에 따른다.

Jail

 (0.097 — 0.68(x/LUI

— 0.l)Z) × α

βi

JaiZ

 l.Z × CFF

/ (sinβ′ × CF

× DUI

0.64)

(b) 힘(Fi)

Jai3  0.60

 Ja × CF × D

0.64 (MN)

′

ARi  7.46 × sinβ ≥ l.3

(d) 선하중(Qi )

Q  F 0.6l × CF

/ AR 0.3 (MN/m)

(e) 압력(Pi)

P  F 0.ZZ × CF Z × AR 0.3 (MPa)

i : 고려하는 소구역.

LUI : 201.의 2항에 의한 선박의 길이 (m).

x : 상부 빙 흘수선(UIWL) 상에서 선수재의 전단으로부터 고려하는 위치(station)까지의 거리 (m).

α : 수선 각도 (deg). (그림 2.2 참조)

β′ : 법선 플레어 각도(deg). (그림 2.2 참조)

DUI : 배수량(kt)으로서 최소 5 kt 이상으로 한다.

CFC : 극지등급에 따른 압쇄파손(crushing failure) 계수. (표 2.2 참조)

CFF : 극지등급에 따른 굽힘파손(flexural failure) 계수. (표 2.2 참조)

CFD : 극지등급에 따른 하중패치 치수(load patch dimension) 계수. (표 2.2 참조)

(라) 203. 1 (()에 정의된 선수형상에 대하여, 선수구역에서의 하중 특성은 다음에 따라 결정된다. (2017)

(a) 형상계수(Jai)

Jai  αi/30

(b) 힘(Fi)

Fi  Jai × CFCV

× DUI

0.47 (MN)

Q  F 0.ZZ × CF

(MN/m)

(d) 압력(Pi)

i i PV

P  F 0.6 × CF (MPa)

i : 고려하는 소구역.

α : 수선 각도 (deg). (그림 2.2 참조)

DUI : 배수량(kt)으로서 최소 5 kt 이상으로 한다.

CFCV : 극지등급에 따른 압쇄파손(crushing failure) 계수. (표 2.2-1 참조)

CFQV : 극지등급에 따른 선하중(line load) 계수. (표 2.2-1 참조)

CFPV : 극지등급에 따른 압력(pressure) 계수. (표 2.2-1 참조)

빙해운항선박지침 2022 43

표 2.2 2 (1) (다)에 사용된 ⑨급계수

극지 등급	압쇄파손 등급계수 (CFC )	굽힘파손 등급계수 (CFF)	하중패치 치수 등급계수 (CFD)	배수량 등급계수 (CFDIS)	종강도 등급계수 (CFL)
PC1	17.()	(8.(0	2.01	250	7.4(
PC2	).8)	4(.80	1.75	210	5.4(
PC3	(.0(	21.17	1.53	180	4.17
PC4	4.50	13.48	1.42	130	3.15
PC5	3.10	).00	1.31	70	2.50
PC(	2.40	5.4)	1.17	40	2.37
PC7	1.80	4.0(	1.11	22	1.81

표 2.2-1 2 (1) (라)에 사용된 ⑨급계수

극지 등급

압쇄파손 등급계수

(CFCV)

선하중 등급계수

(CFQV)

압력 등급계수

(CFPV)

PC(

3.43

2.82

0.(5

PC7

2.(0

2.33

0.(5

(비고)

β′ = 상 빙흘수선에서 법선 플레어 각도

α = 상 빙흘수선에서 수선 각도

 = 상 빙흘수선에서 버턱(buttock) 각도(수직선으로부터 잰 버턱 각도)

tanβ  tanα / tan tanβ′  tanβ cosα

그림 2.2 선체 경사 각도의 정의

50 빙해운항선박지침 2022

(2) 선수구역 이외의 선체구역

(가) 선수구역 이외의 선체구역에서 하중패치치수(bNonBom, mNonBom)와 설계압력(Pavg)의 결정에 사용되는 힘 (FNonBom )과 선하중(QNonBom )은 다음에 따른다.

(a) 힘(FNonBom)

FNonBom  0.36 × CFC × DF (MN)

(b) 선하중(QNonBom) (2017)

QNonBom

 0.639 × F 0.6l × CF

(MN/m)

NonBom

CFC : 극지등급에 따른 압쇄힘(crushing force) 등급계수. (표 2.2 참조)

DF : 배수량 계수.

DIS UI

DIS

D ≤ CF 인 경우, D 0.64

D  CF

DIS

인 경우, CF 0.64 + 0.l0(D — CF

DIS)

DUI : 배수량(kt)으로서 최소 l0 kt 이상으로 한다.

CFDIS : 극지등급에 따른 배수량 등급계수. (표 2.2 참조)

CFD : 극지등급에 따른 하중패치치수 등급계수. (표 2.2 참조)

3. 설계하중패치(design load patch)

(1) 선수구역과 선급부호 PC( 및 PC7을 가지는 선박의 선수중간 대빙구역에서, 설계하중패치의 치수는 다음에 의한 폭(mBom)과 높이(bBom)로 결정된다. (2017)

mBom  FBom / QBom (m)

bBom  QBom / PBom (m)

FBom : 선수구역의 최대 힘(Fi) (MN)

QBom : 선수구역의 최대 선하중(Qi) (MN/m)

PBom : 선수구역의 최대 압력(Pi) (MPa)

(2) (1)호에서 포함하는 구역 이외의 대빙구역에서 설계하중패치의 치수는 다음에 의한 폭(mNonBom)과 높이(bNonBom)로 결정된다. (2017)

mNonBom  FNonBOm / QNonBom (m)

bNonBom  mNonBOm / 3.6 (m)

FNonBom : 2항 (2)호(가) (a)에 따라 결정되는 힘 (MN)

QNonBom : 2항 (2)호 (가) (b)에 따라 결정되는 선하중 (MN/m)

4. 설계하중패치 내의 압력

(1) 설계하중패치 내의 평균 압력(Pavg)은 다음에 따른다.

Pavg  F / (b × m ) (MPa)

F : 고려하는 대빙구역에 따라 적합한 FBom 또는 FNonBom (MN). b : 고려하는 대빙구역에 따라 적합한 bBom 또는 bNonBom (m). m : 고려하는 대빙구역에 따라 적합한 mBom 또는 mNonBom (m).

빙해운항선박지침 2022 51

(2) 하중패치 내에는 더 높고 집중된 압력이 작용하는 부분이 존재한다. 일반적으로 좁은 면적에는 더 높은 국부 압력 이 작용한다. 따라서 국부구조부재에 작용하는 압력집중을 고려하기 위하여 표 2.3에서 주어진 피크압력계수를 사 용한다.

표 2.3 피크압력계수 (2017)

구조부재		피크압력계수 (PPFi)
외판	횡늑골식	PPFp  (l.8 — S ) ≥ l.Z
	종늑골식	PPFp  (Z.Z — l.Z × S ) ≥ l.
횡 늑골식 늑골	스트링거가 있는 경우	PPFt  (l.6 — S ) ≥ l.0
	스트링거가 없는 경우	PPFt  (l.8 — S ) ≥ l.Z
선저구조의 늑골		PPFs  l.0
하중부담 스트링거 선측 종 늑골 특설늑골		Sm ≥ 0. × m 인 경우 : PPFs  l.0 Sm ≺ 0. × m 인 경우 : PPFs  Z.0 — Z.0 × Sm / W
S : 늑골 또는 종늑골의 간격 (m) Sm : 특설늑골의 간격 (m) m : 빙하중 패치의 폭 (m)

5. 대빙구역 계수

(1) 각 대빙구역에 작용할 것으로 예상되는 하중의 상대적인 크기를 반영한 대빙구역 계수는 각 대빙구역과 관련된다. 각 대빙구역에 대한 구역 계수(AF)는 표 2.4에 나타난다.

(2) 구조부재가 대빙구역의 경계에 걸쳐 있는 경우, 해당 구조부재의 치수를 결정함에 있어서 가장 큰 구역 계수를 사

용하여야 한다.

(3) 선회식 추진장치(azimuth thruster) 또는 포드 프로펠라(podded propeller)를 갖춘 추진 장치를 가지는 선박은 증가된 조종성능으로 인하여 선미 대빙대(Si)와 선미선저구역(Sl)의 대빙구역 계수에 대하여 특별히 고려되어야 한 다.

(4) “Icebreaker”의 부기부호를 받은 선박의 경우, 각 선체 영역에 대한 구역계수(AF)는 표 2.4-1과 같다. (2017)

204. 외판

1. 외판의 최소두께는 다음 식에 의한 것 이상이어야 한다.

t  tnet + ts (mm)

tnet : 빙하중에 따라 204.의 2항에서 요구하는 외판 두께 (mm).

ts : 부식 및 마모에 대한 추가(mm)로서 207.에 따른다.

2. 설계 빙하중에 저항하는 외판의 두께 tnet 는 늑골방식의 방향에 따라 다음과 같이 결정된다.

(1) 횡늑골 방식의 외판( ≥ 70°, 그림 2.3 참조)의 순두께는 다음 식에 따른다.

tnet

 00 × S ((AF × PPFp

× Pavg

) / σ )0. / (l + S /Zb) (mm)

(2) 종늑골 방식의 외판( ≤ Z0°, 그림 2.3 참조)으로서 b ≥ S 인 경우, 외판의 순두께는 다음 식에 따른다.

tnet

 00 × S ((AF × PPFp

× Pavg

) / σ )0. / (l + S /Za) (mm)

(3) 종늑골 방식의 외판( ≤ Z0°, 그림 2.3 참조)으로서 b  S 인 경우, 외판의 두께는 다음 식에 따른다.

tnet

 00 × S ((AF × PPFp

× Pavg

) / σ )0. (Z b/S — (b/S )Z )0. / (l+ S/Za) (mm)

52 빙해운항선박지침 2022

표 2.4 대빙구역 선체구역계수(AF)

대빙구역		구역	극지등급
대빙구역		구역	PC1	PC2	PC3	PC4	PC5	PC(	PC7
선수구역(B )	모든구역	B	1.00
선수중간구역 (BI)	대빙대(ice belt) 구역	BIi	0.)0	0.85	0.85	0.80	0.80	1.00*	1.00*
	하부구역	BIl	0.70	0.(5	0.(5	0.(0	0.55	0.55	0.50
	선저구역	BIb	0.55	0.50	0.45	0.40	0.35	0.30	0.25
중앙구역(M)	대빙대(ice belt) 구역	Mi	0.70	0.(5	0.55	0.55	0.50	0.45	0.45
	하부구역	Ml	0.50	0.45	0.40	0.35	0.30	0.25	0.25
	선저구역	Mb	0.30	0.30	0.25	**	**	**	**
선미구역(S)	대빙대(ice belt) 구역	Si	0.75	0.70	0.(5	0.(0	0.50	0.40	0.35
	하부구역	Sl	0.45	0.40	0.35	0.30	0.25	0.25	0.25
	선저구역	Sb	0.35	0.30	0.30	0.25	0.15	**	**
비고. * : 모든 극지등급선박의 선수구역 및 극지등급 PC( 및 PC7의 선수중간 대빙구역 내에서는, 빙하중 파라미터(Pavg, b 및m)는 실제 선수형상의 함수이다. 빙하중 파라미터를 결정하기 위하여, 선수 구역의 부구역(sub-region)에 대한 다 음 빙하중 특성치를 계산하여야 한다. - 형상계수(Jai) - 총 순간충격력(Fi) - 선하중(Qi) - 압력 ** : 빙하중에 대한 보강이 필요 없음을 나타낸다.

표 2.4-1 “Icebreaker”의 부기부호를 받은 선박에 대한 대빙구역 선체 구역계수(AF) (2017)

대빙구역		구역	극지등급
대빙구역		구역	PC1	PC2	PC3	PC4	PC5	PC(	PC7
선수구역(B )	모든구역	B	1.00
선수중간구역 (BI)	대빙대(ice belt) 구역	BIi	0.)0	0.85	0.85	0.85	0.85	1.00	1.00
	하부구역	BIl	0.70	0.(5	0.(5	0.(5	0.(5	0.(5	0.(5
	선저구역	BIb	0.55	0.50	0.45	0.45	0.45	0.45	0.45
중앙구역 (M)	대빙대(ice belt) 구역	Mi	0.70	0.(5	0.55	0.55	0.55	0.55	0.55
	하부구역	Ml	0.50	0.45	0.40	0.40	0.40	0.40	0.40
	선저구역	Mb	0.30	0.30	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25
선미구역 (S )	대빙대(ice belt) 구역	Si	0.)5	0.)0	0.80	0.80	0.80	0.80	0.80
	하부구역	Sl	0.55	0.50	0.45	0.45	0.45	0.45	0.45
	선저구역	Sb	0.35	0.30	0.30	0.30	0.30	0.30	0.30

빙해운항선박지침 2022 53

(4) 늑골이 비스듬하게 설치된 외판의 경우(70°    Z0°)에는 두께는 선형보간법에 의하여 결정되어야 한다.

(2017)

 : 수선의 코드선과 외판보강늑골(first level framing)의 선이 이루는 각 중 작은 각(deg.) (그림 2.3 참 조)

S : 횡늑골식인 경우 횡늑골 간격 또는 종늑골식인 경우 종늑골 간격 (m).

AF : 선체구역 계수로서 표 2.4 또는 표 2.4-1에 따른다.

PPFp : 피크압력계수로서 표 2.3에 따른다.

Pavg : 평균압력으로서 203.의 4항 (1)호에 따른다. (MPa)

σy : 재료의 항복응력 (N/mm2).

b : 하중패치의 높이 (m), 횡늑골식 판에 대한 순두께를 결정하는 경우, b는 (a— S/4) 이하로 한다.

a : 늑골 지지점 사이의 거리(m), 즉 205.의 1항 (5)호에서 주어진 늑골의 스팬과 같다. 그러나 고정된 단 부 브래킷으로 인해 감소되지는 않는다. 스트링거가 설치되는 경우, a 는 스트링거에서 가장 먼 늑골 지지점까지 거리보다 큰 값을 취할 필요는 없다.

그림 2.3 외판 플레어 각도

205. 늑골

1. 일반사항

(1) 극지등급 선박의 늑골은 203.에서 정하는 빙하중을 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.

(2) 이 장에서 “늑골”이라 함은 빙 하중에 노출된 횡 또는 종방향으로 배치된 외판 보강재(종늑골, 횡늑골), 하중부담 스트링거 및 특설늑골을 말한다.(그림 2.1 참조) 하중을 분산하기 위한 스트링거가 설치된 경우, 늑골의 배치와 치 수는 선급의 요건을 따른다. (2017)

(3) 늑골의 강도는 그 지지점에서의 고착도에 따라 결정된다. 지지부재를 관통하거나 지지부재에서 연결 브래킷에 의하 여 지지되는 경우, 고정으로 가정할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 지지 점에서의 연결이 회전 구속을 충분히 제공하 지 못하는 경우에는 단순지지로 가정하여야 한다. 대빙구역 내에서 끝나는 모든 늑골은 지지 점에서 고정이 확보 되어야 한다.

(4) 판 구조물을 포함한 늑골 부재 상호간의 교차에 대한 상세는, 지지 면에서의 늑골단부 고착 상세와 더불어, 우리선 급이 적절하다고 인정하는 바에 따른다.

(5) 늑골의 유효스팬은 형 길이를 기준으로 한다. 브래킷이 설치된 경우에 유효스팬은 우리선급이 적절하다고 인정하는 바에 따라 줄일 수 있다. 브래킷은 탄성 및 후 항복 응답 영역 내에서 안정성을 확보할 수 있는 것이어야 한다. (2017)

(() 늑골 부재의 단면계수와 전단면적을 계산하고자 하는 경우, 늑골의 웨브, 면재(있는 경우) 및 부착외판의 부식 및 마모 추가를 뺀 순 두께를 사용하여야 한다. 늑골의 전단면적의 계산에 있어서는 부재의 전 깊이에 걸친 재료를 포함할 수 있다. 즉, 면재가 있는 경우 면재를 포함한 웨브면적으로 하되 부착외판은 제외하여 전단면적을 구한다.

54 빙해운항선박지침 2022

(7) 횡방향 또는 종방향 늑골 부재의 실제 순 유효 전단면적, Am는 다음 식에 따른다. (2017)

Am  h tmn sinpm / l00 (cm2)

h : 보강재의 높이로써 면재 두께를 포함한 것으로 한다. (mm) (그림 2.4 참조)

tmn : 웨브 순 두께 (mm)로 다음 식에 따른다.

tmn  tm — ts

tm : 건조 웨브 두께 (mm). (그림 2.4 참조)

ts : 부식공제 (mm), 우리 선급에서 규정하는 바에 따라 웨브와 면재의 두께에서 빼준다. (그러나,

207.의 3항에서 요구하는 ts 보다 작아서는 아니 된다.)

pm : 보강재스팬의 중앙에서 측정한 외판과 보강재 웨브 사이의 최소 각. (그림 2.4 참조) 최소각이 75도 보다 작지 않다면 그 각은 )0도로 취할 수 있다.

(8) 부착판의 단면적이 늑골의 단면적보다 큰 경우, 횡방향 또는 종방향 늑골의 실제 순 유효 소성 단면계수, Zp는 다 음 식에 따른다. (2017)

Z  A

t /Z0 +

h t

m mn

sinp

m + A

(h sinp

— b cosp

)/l0 (cm3)

p pn pn

Z000

Jn Js m m m

h, tmn, ts 및 m는 205.의 1항 (7)호에서, S 는 204.의 2항을 따른다.

Apn : 외판의 순 단면적 (cm2).

tpn : 외판 순 두께 (mm). (204.의 2항에서 요구된 tnet에 따를 수 있다)

hm : 늑골 웨브의 높이 (mm). (그림 2.4 참조)

AJn : 늑골 면재의 순 횡단면적 (cm2).

hJs : 면재 면적의 중심까지의 늑골의 높이 (mm). (그림 2.4 참조)

bm : 늑골 웨브의 두께 중간지점에서 면재 면적 중심까지의 거리 (mm). (그림 2.4 참조)

그림 2.4 보강재의 형상

()) 늑골의 단면적이 부착판 면재의 단면적보다 클 경우, 소성 중립축은 외판의 상방으로 na 만큼 떨어진 곳에 위치한 다. na 는 다음 식에 따른다. (2017)

Zna  (l00AJn +hm tmn — l000 tpn S )/(Z tmn ) (mm)

sinp

m +

(cm3)

그리고 횡방향 또는 종방향 늑골의 순 유효 소성 단면계수, Zp 는 다음 식에 따른다.

S Z

( t )

( ((h — Z )Z + Z Z )t

sin p

A ((h — Z )sinp

— b cosp ) )

 t

p pn

na Z

m Z000

l0

빙해운항선박지침 2022 55

(10) 늑골이 비스듬하게 배치되어있는 경우(70도 >  > 20도, 여기서 는 204.의 2항에 따른다.)에는 선형보간법을 이용한다.

2. 선저구조의 늑골 및 선측구조의 횡늑골

(1) 선저구조(예, 선체구역 BIb, Mb 및 Sb)의 늑골과 선측구조의 횡늑골은 전단 및 굽힘에 의한 조합 효과가 부재의 소 성강도를 넘지 않도록 치수가 결정되어야 한다. 소성강도는 소성붕괴기구(plastic collapse mechanism)를 발생시

키는 지지점 간 거리의 중앙에 작용하는 하중의 크기로 정의된다. 선저구조의 경우, 패치하중은 늑골방향과 평행한 크기(b)에 적용된다. (2017)

(2) 늑골의 실제 순 유효 전단면적(Am)은 다음 식에 의한 값 이상이어야 한다. (2017)

m avg y

A  l00Z × 0. × LL × S × (AF × PPF × P )/(0.77σ ) (cmZ)

LL : 스팬 중 하중작용 부분의 길이로서 a 또는 b 중 작은 값 (m).

a : 늑골 스팬 (m).

b : 설계 빙하중 패치의 높이(m)로서 203.의 3항 (1)호 또는 (2)호에 따른다.

S : 늑골 간격 (m).

AF : 선체 면적계수로서 표 2.4 또는 표 2.4-1에 따른다.

PPF : 피크 압력계수로서 표 2.3의 PPFt 또는 PPFs에 따른다.

Pavg : 하중 작용면내의 평균압력(MPa)으로서 203.의 4항 (1)호에 따른다.

σy : 재료의 항복응력 (N/mm2).

(3) 늑골의 실제 순 유효 소성단면계수(Zp)는 다음 식에 의한 값 이상이어야 한다. 여기서 Zpm은 다음의 두 가지 하중 상태를 고려하여 계산된 값 중 큰 것 이상이어야 한다. 식에서의 계수 Al에는 두 가지 조건이 반영되어 있다. (2017)

(가) 빙하중이 늑골 스팬의 중앙에 작용하는 경우 (나) 빙하중이 지지점 근처에 작용하는 경우

avg

Z  l003 × LL × Y × S × (AF × PPF × P

) a × A /(4 σ ) (cm3)

LL , a, b, S , AF, PPFt, Pavg 및 σy 는 (2)호에 따른다.

Y : 다음 식에 따른다.

Y  l— 0. (LL/a)

Al : 다음 식의 AlA 와 AlB 중 큰 값.

AlA 

j

(l+ +k

j ((l— aZ)0. — l))

Z m Z l

l— l/(Z alY)

AlB  . + . 0.7

0 Z7 l 44 k

j : 고려하는 대빙구역 내의 단순지지 늑골의 갯수에 따른 값으로 다음에 따른다. 대빙구역 내에 한 개의 단순 지지를 갖는 늑골의 경우 : 1

단순 지지가 하나도 없는 늑골의 경우 : 2

al : 다음 식에 따른다.

al = At /Am

At : (2)호에 의한 늑골의 최소 전단면적 (cm2).

A : 1항 (7)호에 의한 늑골의 실제 전단면적 (cmZ).

km : 다음 식에 따른다.

km = l/(l+ZAJn /Am )

AJn : 205.의 1항 (8)호에 따른다.

k : 다음에 따른다.

일반적인 경우, k = p /Zp

56 빙해운항선박지침 2022

늑골이 단부 브래킷을 가지고 배치되는 경우, 0

p : 면재와 외판 각각의 소성단면계수 (cm3)의 합으로 다음 식에 따른다.

  (b

Jn +b

pn )/l000

p J 4 eJJ 4

bJ : 면재의 폭 (mm). (그림2.4 참조)

tJn : 면재 순 두께 (mm). (tJn  tJ — ts , ts는 205. 1 (7)에 따른다.) tpn : 외판 순 두께 (mm). (204.에 주어진 tnet보다 작아서는 안된다) beJJ : 외판 면재의 유효 폭 (mm) = 00 s

Zp : 횡늑골의 소성단면계수 (cm3). (205.의 1항 (8) 또는 ())호에 따른다.)

(4) 주늑골의 치수는 5항의 요건에도 만족하는 것이어야 한다.

3. 선측구조의 종늑골

(1) 선측구조의 종늑골은 전단 및 굽힘에 의한 조합 효과가 부재의 소성강도를 넘지 않도록 치수가 결정되어야 한다. 소성강도는 소성붕괴구조를 발생시키는 스팬의 중앙에 작용하는 하중의 크기로 정의된다.

(2) 선측 종늑골의 실제 순 유효 전단면적 (Am)은 다음 식에 의한 값 이상이어야 한다. (2017)

AL  l00Z ×

0.bl × a× (AF × PPFs × Pavg ) 2

(cm )

0.77σ

AF : 선체 구역 계수로서 표 2.4 또는 표 2.4-1에 따른다.

PPFs : 피크 압력계수로서 표 2.3에 따른다.

Pavg : 하중패치 내의 평균압력 (MPa)으로서 203.의 4항 (1)호에 따른다.

bl : 다음 식에 따른다.

bl  k0 bZ (m)

k0 : 다음 식에 따른다.

k0  l— 0.3/b′

b′ : 다음 식에 따른다.

b′  b/S

b : 203.의 3항 (1)호 또는 (2)호에서 주어진 설계 빙하중 패치의 높이 (m).

S : 종늑골의 간격 (m).

bZ : 다음에 따른다.

b′  Z 인 경우 : bZ  b(l— 0.Zb′ ) b′ ≥ Z 인 경우 : bZ  S

a : 205.의 1항 (5)호에 따른 종늑골의 유효스팬 (m).

σy : 재료의 항복응력 (N/mm2).

(3) 선측 종늑골의 실제 순 유효 소성단면계수 (Zp)은 다음 식에 의한 값 이상이어야 한다.

b × aZ × A × (AF × PPF × P )

pL 

Z  l003 × l 4

8 σy

s avg

(cm3)

AF PPFs Pavg및 σy : (2)호에 따른다.

A4 : 다음 식에 따른다.

A4  

kml

((l

— aZ )0. — l)

a4 : 다음 식에 따른다.

빙해운항선박지침 2022 57

a4  

AL : (2)호에 의한 종늑골의 요구 전단면적 (cm2).

Am : (7)호에 의한 종늑골의 실제 순 유효 전단면적 (cm2).

kml : 다음 식에 따른다.

kml  l / (l+ZAJn / Am ) AJn : (8)호에 따른다.

(4) 종늑골의 치수는 5항의 요건에도 만족하는 것이어야 한다.

4. 특설늑골 및 스트링거

(1) 특설늑골 및 스트링거는 203.에서 규정하는 빙 하중을 지지하도록 설계되어야 한다. 이러한 부재들의 굽힘 및 전단 의 조합 영향에 대한 능력이 최소가 되는 위치에 하중이 작용하는 것으로 가정하여야 한다.

(2) 특설늑골 및 스트링거의 치수는 굽힘 및 전단의 조합 영향이 우리선급이 적절하다고 인정하는 한계 상태를 넘지 않도록 결정되어야 한다. 이러한 부재들이 격자구조의 일부를 형성하지 않는 경우에는, 표 2.3에 따른 적절한 피크 압력계수(PPF)를 사용하여야 한다. 부재가 교차하는 부분에 설치된 슬롯 및 개구 부근에서는 전단응력에 대하여 특별히 고려하여야 한다. (2017)

(3) 하중전달 스트링거, 늑골을 지지하는 특설늑골 또는 격자구조의 일부를 구성하는 하중전달 스트링거를 지지하는 특 설늑골의 경우, 일반적으로 213.에 서술된 적절한 방법이 사용되어야 한다. (2017)

(4) 특설늑골 및 스트링거의 치수는 5항의 요건에도 만족하는 것이어야 한다.

5. 구조 안정성

(1) 웨브의 국부좌굴을 방지하기 위하여, 모든 보강재의 웨브 깊이(hm)와 순두께(tm)의 비는 다음 식에 의한 값을 넘지 않아야 한다.

- 평강인 경우 : hm /tm ≤ Z8Z /σy

- 구평강, T 형강 또는 L 형강인 경우 : hm /tm ≤ 80 /σy hm : 웨브 깊이 (mm).

tm : 웨브의 순두께 (mm).

σy : 재료의 항복응력 (N/mm2).

(2) 상기 (1)호의 규정을 만족하지 못하는(예를 들어, 스트링거 또는 특설 늑골과 같이) 보강재의 웨브는 유효하게 보강 되어야 한다. 보강재의 웨브 순두께는 다음 식에 의한 것 이상이어야 한다. 웨브 보강재의 치수는 보강재의 구조안 정성을 확보할 수 있는 것이어야 한다.

t  Z.63 × l0— 3 s

σ



y (mm)

m l 

 34

+ 4(sl

/ sZ )

tm : 웨브의 순두께(mm).

sl : 다음 식에 따른다.

sl  hm — 0.8hJ (mm)

hm : 스트링거/특설 늑골의 깊이 (mm). (그림 2.5 참조)

hJ : 고려하는 부재를 관통하는 보강재의 깊이로서 그러한 부재가 없는 경우에는 0으로 한다.(그림 2.5 참조)

sZ : 고려하는 부재와 수직한 지지구조 사이의 거리 (mm). (그림 2.5 참조)

σy : 재료의 항복응력 (N/mm2).

58 빙해운항선박지침 2022

그림 2.5 웨브 보강 기호 정의

(3) 추가하여 웨브 순두께는 다음 사항도 만족하여야 한다.





t ≥ 0.3 t y

m pn Z3

tm : 웨브의 순두께 (mm).

tpn : 보강재 부근 외판 순두께 (mm).

σy : 보강재 부근 외판의 최소 항복응력 (N/mm2).

(4) 용접으로 결합된 보강재 면재의 국부좌굴을 방지하기 위하여 다음 사항을 만족하여야 한다.

(a) 면재의 폭(bJ)은 웨브의 순두께(tm)의 5배 이상이어야 한다.

(b) 면재 돌출부의 측 너비(b)는 다음을 만족하여야 한다.

b l



t ≤ σ

tJ : 면재의 순두께 (mm).

σy : 재료의 항복응력 (N/mm2).

206. 판 구조물

1. 판 구조물이라 함은 선체와 연결되어 빙하중을 받는 보강된 판 요소를 말한다. 이 규정은 선체 내측 방향으로 다음에 규정하는 것 중에서 작은 범위 안에 있는 판 구조물에 대하여 적용한다.

(1) 인접하고 평행한 특설늑골 또는 스트링거의 웨브 높이 또는

(2) 판 구조물을 가로지르는 보강재 깊이의 2.5배

2. 판의 두께 및 보강재의 치수는 외판보강(the shell framing)에 필요한 단부 고착 정도가 확보되도록 되어야 한다.

3. 판 구조물은 203.에 정의한 빙하중을 견딜 수 있는 적절한 구조안정성을 가져야 한다.

207. 부식/마모 추가 및 강재 교체

1. PC1 ∼ PC7 선박의 모든 외판 외면에는 부식 및 빙으로 인한 마모에 대하여 유효한 보호 조치를 하도록 권고 한다.

2. PC1 ∼ PC7 선박의 외판 두께를 결정하는데 이용되는 부식/마모 추가(ts)는 표 2.5에 따른다.

3. 보강재 웨브 및 면재 뿐만 아니라 외판에 인접한 판 구조물을 포함하여 대빙구역 내에 있는 모든 내부재의 부식/마 모 추가는 최소 1.0 mm 이상이어야 한다.

4. 대빙구조에 대한 두께 계측 결과가 tnet + 0. (mm) 미만인 경우에는 강재 교체를 하여야 한다.

빙해운항선박지침 2022 53

표 2.5 외판에 대한 부식/마모 추가두께 ts (mm)

대빙구역	ts(mm)
	유효한 보호조치가 있는 경우			유효한 보호조치가 없는 경우
	PC1 - PC3	PC4 & PC5	PC( & PC7	PC1 - PC3	PC4 & PC5	PC( & PC7
선수구역 선수중간 대빙대 구역	3.5	2.5	2.0	7.0	5.0	4.0
선수중간 하부구역 중앙 대빙대 구역 선미 대빙대 구역	2.5	2.0	2.0	5.0	4.0	3.0
중앙 및 선저구역 선미 하부 및 선저구역	2.0	2.0	2.0	4.0	3.0	2.5

208. 재료

1. 선체구조부재에 사용되는 판의 재료는 실제 두께, 선박에 부여된 극지등급부호 및 2항의 구조부재 재료등급에 기초하 여 표 2.7 및 표 2.8에 주어지는 강재등급 이상이어야 한다.

2. 극지운항 선박에 대하여 선급 및 강선규칙 3편 1장 표 3.1.4의 규정은 선박의 길이에 관계없이 적용하여야 한다. 또 한, 대기나 해수에 노출되는 구조부재 및 대기나 해수에 노출되는 판에 부착되는 부재의 강재 등급은 표 2.6에 따른 다. 표 2.6과 선급 및 강선규칙 3편 1장 표 3.1.4에서 요구하는 강재 등급이 상이할 경우 상위 등급의 강재를 사용하 여야 한다.

3. 그림 2.6에서 보는 바와 같이 하 빙흘수선 아래쪽 0.3 m 보다 아래에 있는 선체 구조의 판재와 보강재 및 부가물에 는 극지등급과 상관없이 표 2.6에서 정하는 강재의 급별에 따라 선급 및 강선규칙 3편 1장 표 3.1.3 및 표 3.1.10에 서 규정하는 강재를 사용하여야 한다. (2017)

4. 그림 2.(에서 보는 바와 같이 하 빙흘수선 아래쪽 0.3 m 보다 위에 있는 대기에 노출된 모든 선체 구조의 판재와 부 가물의 강재 등급은 표 2.7에서 규정하는 것 이상이어야 한다.

5. 주조품은 그 예상사용온도에 적합한 특성을 가지는 것이어야 한다.

표 2.6 극지 선박의 구조부재에 대한 강재의 사용구분

구조부재	강재의 급별
선수구역 및 선수중간 대빙대 구역의(B, BIi) 외판	II
선급 및 강선규칙 3편 1장 표 3.1.4에 정의된 1차(primary) 및 2차(secondary) 강도부재로서 대 기 및 해수에 노출되고 중앙부 0.4 L 밖에 위치한 모든 구조부재	I
선수재 및 선미재의 판, 러더혼, 러더, 프로펠러 노즐, 샤프트브라킷, 빙 스케그(ice skeg), 빙 나이프(ice knife) 및 기타 부가물로써 빙 충격하중을 받는 강재	II
대기 및 해수에 노출된 외판으로부터 (00 mm 이내에 위치하는 모든 내부재를 포함하여 그러한 판에 부착된 모든 보강재	I
선박의 운항 특성상 저온대기 환경에서 창구덮개를 개방하는 선박의 화물창 내의 대기에 노출된 판 및 보강재	I
선급 및 강선규칙 3편 1장 표 3.1.4에 정의된 특급부재(special)로서 대기 및 해수에 노출되고 선 수수선(FP)으로부터 0.Z L 이내에 위치한 구조부재	II

60 빙해운항선박지침 2022

표 2.7 대기에 노출된 판재의 두께에 따른 사용강재

두께

급별

III

PC1-5

PC( & 7

PC1-5

PC( & 7

PC1-3

PC4 & 5

PC( & 7

t ≤

c t

≤ l

l

c t

≤ Z0

c t

≤ Z

Z

c t

≤ 30

c t

≤ 3

3

c t

≤ 40

c t

≤ 4

4

c t

≤ 0

(비고)

1. 하 빙흘수선 아래쪽 0.3 m 보다 위쪽에 위치하는 대기에 노출된 선체 구조 및 부가물용 판 및 그러한 판들의 선외 측 보강재를 포함한다.

2. 하 빙흘수선 아래쪽 0.3 m로부터 너비 1.8 m 이내의 선측외판이 1조의 판으로 사용되는 경우에는 D, DH를 사용

할 수 있다.

그림 2.6 잠수부 및 대기노출부 외판의 강재⑨급 요건

203. 종강도

1. 적용 (2017)

(1) 선체종강도 평가를 위한 설계 시나리오에 선수부에 대한 래밍의 영향이 고려되어야 한다.

(2) 수직 또는 구상 선수를 가진 선박의 설계 시나리오에는 의도적 래밍을 고려하지 않는다. (101. 6 참조) 그러므로 80° 보다 큰 선수각, stem을 가지는 선박에서는 이 항의 종강도 요건을 고려하지 않는다.

(3) 빙 하중은 정수 중 하중과의 조합만을 고려한다. 이 조합하중에 의한 응력은 선박 길이 방향의 각 위치에 있어서

허용 굽힘 및 전단응력 이하이어야 한다. 또한 충분한 국부좌굴강도도 검증되어야 한다.

2. 선수에서의 설계 수직 빙하중

설계수직 빙하중 (FIB )은 다음에 따른다. 가능한 한 흘수에 따라 변화하는 값들은 고려하는 적하조건에 해당하는 흘수 에서 결정하여야 한다.

FIB  min(FIBlFIBZ ) (MN)

FIBl FIBZ : 각각 다음 식에 따른다.

IBl

stern

F  0.34K 0.l sin0.Z 

(DK )0. CF

(MN)

빙해운항선박지침 2022 61

FIBZ  l.Z CFF (MN)

KI : 굴곡형상계수로서 다음 식에 따른다.

KI  KJ / Kh

(1) 무딘 형상의 선수일 경우

KJ  (

ZCB (l— eb )

(l +eb)

0.9

)

tan(stem

)— 0.9(l+eb )

eb : 수선면 형상을 가장 잘 나타내는 선수형상 멱지수 (그림 2.7, 2.8 참조)

= 1.0 : 단순 웨지 (wedge) 형상의 선수인 경우

= 0.4 에서 0.(까지 : 스푼 (spoon) 형상의 선수인 경우

= 0 : 상륙정 (landing craft)의 선수형상인 경우

단순 피팅 (fitting)에 의한 eb의 근사 값도 사용 가능하다.

(2) 웨지 형상의 선수 (αstem c 80 deg )인 경우, eb  l이 되며, 상기 (1)호는 다음과 같이 된다.

KJ  (

tan(α

tanZ (

stem )

)

0.9

stem

)

Kh : 다음 식에 따른다.

Kh  0.0lAmp (MN/m)

stem : 선수각 (deg)으로서 수평축과 선수재의 접선이 이루는 각으로 한다. (중앙선에서 측정한 그림 2.2

에 대한 버턱각 (buttock angle))

αstem : 상 빙흘수선의 선수재에서 계측한 수선각 (waterline angle)(deg). (그림 2.2에 참조)

CFL : 종강도 등급계수. (표 2.2 참조)

C : 다음 식에 따른다.



C eb Z (LB / B )

BUI : 상부 빙 흘수선(UIWL)에 상응하는 선박의 형폭 (m).

LB : 선수 길이로서 스푼형 선수를 가지는 선박의 선수형상을 결정하는 식 (y  B/Z (x/L )eb )에 사용된다. (그림 2.7 및 2.8 참조)

DUI : 선박의 배수량(kt)로서, 최소 10 kt 이상으로 한다.

Amp : 상부 빙 흘수선(UIWL)에 상응하는 선박의 수선면 면적 (m2).

CFF : 굽힘파손(flexural failure) 등급계수. (표 2.2 참조)

그림 2.7 선수형상 정의

62 빙해운항선박지침 2022

그림 2.8 B =20이고 LB =16인 선수형상에 대한 eb 영향의 도시

3. 설계 수직 빙 전단력

(1) 선체거더에 작용하는 설계 수직 빙 전단력(FI)은 다음에 따른다.

FI  CJ FIB (MN)

CJ : 선박의 길이 방향에 따른 분포계수로서 다음에 따른다. 다만, 중간 위치에서의 값은 선형 보간법에 따른 다.

(가) 양(+)의 전단력

선미단과 선미로부터 0.( LUI 위치 사이 : CJ  0.0

선미단으로부터 0.) LUI 위치와 선수단 사이 : CJ  l.0

(나) 음(-)의 전단력 선미단 : CJ  0.0

선미단으로부터 0.2 LUI 위치와 0.( LUI 위치 사이 : CJ  — 0.

선미단으로부터 0.8 LUI 위치와 선수단 사이 : CJ  0.0

(2) 선체거더의 각 단면에 작용하는 전단응력(τa)은 선급 및 강선규칙 3편 3장 402.의 2항에 따라 계산되어지며, 이 때 고려하는 각 횡단면에서의 파랑전단력은 설계 수직 빙 전단력으로 대체하여 계산한다.

4. 설계 빙 수직 굽힘 모멘트

(1) 선체거더에 작용하는 설계 빙 수직 굽힘 모멘트(MI )는 다음에 따른다.

I m IB

M  0.xX L sin—0.Z() F (MN⋅m)

LUI : 201.의 2항에 의한 선박의 길이(m) 다만, 상 빙흘수선(UIWL)에서 측정한다.

 : 상 빙흘수선에서 측정한 선수각(deg)으로서 수평축과 선수재의 접선이 이루는 각

FIB : 선수에서의 설계 수직 빙하중(MN)

Cm : 선박의 길이 방향에 따른 분포계수로서 다음에 따른다. 다만, 중간 위치에서의 값은 선형 보간법에 따른 다.

선미단 : Cm  0.0

선미단으로부터 0.5 LUI 위치와 0.7 LUI 위치 사이 : Cm  l.0

선미단으로부터 0.)5 LUI 위치 : Cm  0.3

선수단 : Cm  0.0

(2) 선체거더의 각 단면에 작용하는 수직 굽힘응력(σa)은 선급 및 강선규칙 3편 3장 402.의 1항에 따라 계산되어지며, 고려하는 각 횡단면에서의 파랑 종굽힘 모멘트는 설계 빙 수직 굽힘 모멘트로 대체하여 사용한다. 정수중 굽힘 모

멘트는 새깅모멘트 상태에서의 정수중 허용굽힘 모멘트를 적용한다.

빙해운항선박지침 2022 63

5. 종강도 기준

(1) 설계 응력은 표 2.3에서 주어진 허용응력을 넘지 않아야 한다. (2017)

표 2.3 종강도 허용 기준

파손모드	작용 응력	허용응력 (σy /σu ≤ 0.7)	허용응력 (σy /σu  0.7)
인장	σa	η × σy	η × 0.4l(σu +σy )
전단	τa	σy η × 3	0.4l(σu +σy ) η × 3
좌굴	σa	σs : 판 및 보강재의 웨브의 경우 σs /l.l : 보강재의 경우
좌굴	τa	τs

σa : 작용하는 수직 굽힘응력 (N/mm2). τa : 작용하는 수직 전단응력 (N/mm2). σy : 재료의 항복응력 (N/mm2).

σu : 재료의 최종 인장강도 (N/mm2).

σs : 선급 및 강선규칙 3편 3장 4절에 따른 압축 임계좌굴응력 (N/mm2). τs : 선급 및 강선규칙 3편 3장 4절에 따른 전단 임계좌굴응력 (N/mm2). η : 0.8

η : 0.( “Icebreaker” 부기부호를 추가로 받은 선박의 경우

210. 선수재 및 선미재

선수재 및 선미재는 우리 선급이 적절하다고 인정하는 바에 따라 설계되어야 한다. 선급부호 PC( 또는 PC7(Finnish-Swedish Ice Class Rules 2017의 IA SUPER/IA와 동등)을 부기 받고자 하는 선박의 경우, 추가로 1장 406.의 1항 및 407.을 고려할 필요가 있다.

211. 선체 부가물

1. 모든 선체 부가물은 선체구조에 설치되는 위치 또는 대빙구역 내의 부가물 위치에 따른 하중을 견딜 수 있도록 설계 되어야 한다.

2. 하중 및 허용 기준은 우리 선급이 적절하다고 인정하는 바에 따른다.

212. 국부 상세

1. 빙하중(굽힘모멘트, 전단력)을 지지구조로 전달하기 위한 국부 상세는 우리 선급이 적절하다고 인정하는 바에 따른다.

2. 개구 부근의 구조부재가 분담하는 하중은 구조적 불안정성을 유발하지 않아야 하며, 필요한 경우 그러한 구조물은 보 강되어야 한다.

213. 직접강도계산 (2017)

1. 직접강도계산은 204, 205. 2 및 205. 3에 주어진 판 및 늑골의 요건에 대하여 해석적인 방법을 대체하는 것으로 사 용할 수 없다.

2. 직접강도계산은 격자구조의 일부로 구성된 하중을 받는 스트링거 및 특설늑골에 대하여 사용되어야 한다.

3. 구조계의 강도를 검토하기 위하여 직접강도계산을 적용하는 경우에는 다른 하중과의 조합 없이 203.에 정의된 하중 패치(load patch)를 적용하여야 한다. 굽힘과 전단의 조합된 영향을 받는 이들 부재의 능력이 최소화되는 구역에 하 중패치가 적용되어야 한다. 경감구멍 주위 및 교차 부재 주변 컷아웃의 전단능력은 특별히 고려하여야 한다.

4. 특설늑골 및 스트링거의 강도평가는 선형 또는 비선형 해석을 기반으로 수행되어야 한다. 적용되는 구조 이상화와 계

64 빙해운항선박지침 2022

산방법에 관한 상세 요건은 선급이 적절하다고 인정하는 바에 따른다. 강도평가의 경우, 일반적으로 5항 및 6항의 내 용을 고려한다.

5. 구조가 선형계산 방법을 기반으로 평가되는 경우, 다음 사항을 고려하여야 한다.

(1) 압축 및 전단 상태에서의 웨브판과 면재 요소는 선급이 명시하는 관련 좌굴기준을 만족해야 한다.

(2) 웨브판의 공칭 전단응력은 σy/3 보다 작아야 한다.

(3) 면재의 공칭 von Mises 응력은 l.l σy보다 작아야 한다.

6. 구조가 비선형계산 방법을 기반으로 평가되는 경우, 다음 사항을 고려하여야 한다.

(1) 해석은 구조물의 좌굴 및 소성변형을 확실히 잡아야 한다.

(2) 허용기준은 심각한 강성의 손실을 일으키는 주요 좌굴과 항복 및 파괴에 대비한 충분한 여유치를 가지고 있어야 한다.

(3) 고려하는 부재의 영구적인 수평 및 면외변형은 구조치수에 대비해 상대적으로 작아야 한다.

(4) 상세 허용기준은 선급이 적절하다고 인정하는 바에 따른다.

214. 용접

1. 대빙 구조를 적용하는 구역 내의 모든 용접은 양면 연속용접으로 하여야 한다.

2. 모든 구조 연결에서 강도의 연속성이 보장되도록 하여야 한다.

301. 적용 ‌

제 3 절 극지⑨급 선박의 기관 요건

이 절의 규정은 선박의 안전과 선원의 생존을 위하여 필수적인 주 추진장치, 조타장치, 비상 및 중요보기장치에 적용한 다.

302. 제출도면 및 시스템 설계

1. 제출도면

(1) 선박의 빙 등급과 다른 경우, 환경조건 및 기관장치에 대하여 요구되는 빙등급의 상세

(2) 주추진기기의 상세도면. 주 추진, 조타, 비상 및 중요보기에 대한 설명에는 운전제한(조건)이 포함되어야 한다. 중요 한 주 추진 장치 부하 제어 기능에 대한 정보

(3) 결빙, 빙 및 눈으로 인한 문제를 방지하기 위하여 주, 비상 및 보조장치를 어떻게 배치하고 보호할 것인지에 대한 자세한 설명 및 의도하는 환경조건에서 운전하기 위한 능력의 근거

(4) 이 절의 요건에 적합하다는 것을 나타내는 계산결과 및 문서

2. 시스템 설계

(1) 화재안전을 고려하여 기관장치 및 보기(supporting auxiliary systems)는 "정기적으로 무인이 되는 기관구역" 에 적합하도록 설계, 건조 및 유지되어야 한다. 설치되는 중요장치의 자동화설비(예; 제어, 경보, 안전 및 지시장치 등)는 이와 동일한 기준으로 유지하여야 한다.

(2) 결빙에 의하여 손상을 받는 시스템은 드레인을 배출할 수 있어야 한다.

(3) PC1부터 PC5까지의 빙 등급을 가지는 일축선은 가변피치장치(CP-mechanism)를 포함하여 프로펠러가 손상된 경 우에도 충분히 선박을 운항 할 수 있는 수단을 갖추어야 한다.

303. 재료

1. 해수에 노출되는 재료

프로펠러 날개, 프로펠러 허브 및 날개 볼트 등과 같이, 해수에 노출되는 재료는 길이가 지름의 5배 이상인 시험편에 서 15 % 이상의 연신율을 가져야 한다. 청동과 오스테나이트 강을 제외한 재료는 샤르피 V 충격시험을 하여야 한다. 프로펠러 케이싱으로부터 채취한 시험편은 날개의 가장 두꺼운 단면을 대표하는 것이어야 한다.

-10℃에서 세 번의 샤르피 V 시험으로부터 취한 평균흡수에너지 값이 20J 이상이어야 한다.

2. 해수 온도에 노출되는 재료

해수 온도에 노출되는 재료는 강 또는 승인된 연성 재질이어야 한다. - 10℃에서 세 번의 시험으로부터 취한 평균흡

빙해운항선박지침 2022 65

수에너지 값이 20J 이상이어야 한다.

3. 낮은 대기 온도에 노출되는 재료

낮은 대기 온도에 노출되는 중요 부품의 재료는 강 또는 승인된 연성 재질이어야 한다.

최저 설계온도보다 10℃ 낮은 온도에서 세 번의 샤르피 V 시험으로부터 취한 평균흡수에너지 값이 20J 이상이어야 한다.

304. 빙과의 상호작용에 의한 하중

1. 프로펠러와 빙의 상호작용

이 규정은 가변피치 또는 고정피치 날개를 갖는 선박의 선미에 위치한 개방식 프로펠러(open propeller) 및 덕트식 프로펠러(ducted propeller)에 적용한다. 선수 프로펠러(bow propeller) 및 당기는 형식의 프로펠러(pulling type propeller)의 빙하중에 대하여는 특별히 고려하여야 한다. 다음에 주어진 하중은 정상적인 운전조건에서 선박의 사용 수명 동안에 예상되는 단일로 발생하는 최대값이다. 이들 하중은 정지된 프로펠러가 빙 속에서 끌리는 것과 같이 설 계 범위를 벗어나는 운전조건에 대하여는 적용하지 않는다. 프로펠러와 빙의 상호작용으로 인한 하중을 고려한 선회 식(기어 및 포드)[azimuth (geared and podded)] 추진장치에 대하여도 이 규정을 적용한다. 다만, 이 절에서는 선 회식 스러스터(azimuth thrusters)의 몸체에 작용하는 빙의 충격으로 인한 빙하중 계산식은 제시되어 있지 않지만 스러스터 몸체에 작용하는 빙 충격으로 인한 하중이 적절한 방법으로 추정되어야 한다.

304.에서 규정하는 하중은 빙과의 상호작용 동안의 합계하중(특별히 명시하지 않는 한)이며 분리해서(특별히 명시하지 않는 한) 적용하여야 하며 구성품의 강도계산용으로만 사용하여야 한다.

다음에서 규정하는 각기 다른 하중은 별도로 적용하여야 한다.

Fb는 프로펠러가 전진방향으로 회전하면서 빙블록을 분쇄하는 동안 프로펠러 날개를 후방으로 굽히려는 힘을 말한다. FJ는 프로펠러가 전진방향으로 회전하면서 빙블록과 상호작용하는 동안 프로펠러 날개를 전방으로 굽히려는 힘을 말 한다.

2. 빙⑨급에 대한 계수

다음 표는 프로펠러의 빙하중을 평가하기 위하여 사용되는 설계 빙두께 및 빙의 강도지수를 나타낸 것이다.

3. 개방식 프로펠러(open propeller)의 설계 빙하중

(1) 최대 후방향 날개 힘, Fb

.  CAR 0.3



D c Dlim

인 경우, Fb

 — Z7 • S

ise

• nD  0 7 •  

L Z 

•  D  Z (kN)

.  CAR 0.3 .



D ≥ Dlim

인 경우, Fb

 — Z3 • S

ise

• nD  0 7 •  

L Z 

• Hise

l 4 • D (kN)

Dlim : 다음 식에 따른다.

lim ise

D  0.8 • H l.4 (m)

n : 가변피치프로펠러의 공칭회전속도(자유운전상태에서 연속최대출력 시) 및 고정피치프로펠러(구동기관 형식에 관계없이) 공칭회전속도(자유운전상태에서 연속최대출력 시)의 85 %

Fb는 다음 하중 조건에 대하여 날개의 후면(흡입)에 균일하게 분포하는 압력으로 작용하는 것으로 한다. (가)하중 상태 1 : 0.( R에서부터 팁까지 및 날개의 전연에서부터 0.2 × 현(chord) 길이

(나)하중 상태 2 : 0.) R 바깥쪽에 있는 프로펠러의 팁 부위에는 Fb의 50 %에 해당하는 하중 (다)하중 상태 5 : 가역식(reversible) 프로펠러에 대하여는 0.( R에서부터 팁까지 및 날개의 후연에

부터 0.2 × 현(chord) 길이에 Fb의 (0 %에 해당하는 하중이 작용

부록 2의 표 2.1의 하중 상태 1, 2 및 5 참조

66 빙해운항선박지침 2022

표 2.10 빙⑨급에 대한 계수

빙등급	Hise [m]	Sise [-]		Sqise	[-]
PC1	4.0	1.2	1.15
PC2	3.5	1.1	1.15
PC3	3.0	1.1	1.15
PC4	2.5	1.1	1.15
PC5	2.0	1.1	1.15
PC(	1.75	1	1
PC7	1.5	1	1
Hise Sise Sqise	: 기관장치의 강도 설계에 사용되는 빙의 두께 : 날개에 작용하는 빙의 힘을 계산하는데 사용되는 빙의 강도지수 : 날개에 작용하는 빙의 토크를 계산하는데 사용되는 빙의 강도지수

(2) 최대 전방향 날개 힘 FJ

D c D

인 경우, F

 Z0 • CAR •  D  Z (kN)

lim

D ≥ D

J L Z 

인 경우, F  00 •  l  H

•  CAR •  D  (kN)

lim

J d 

•

ise

L Z 

L (l— D ) 

Dlim : 다음 식에 따른다.

Dlim

 Z

 

d

• H

ise

(m)



L (l— D ) 

d : 프로펠러 허브의 지름 (m)

D : 프로펠러의 지름 (m)

CAR : 전개 날개 면적 비

Z : 프로펠러 날개의 수

FJ는 다음 하중상태에 대하여 날개의 전면(압력)에 균일하게 분포하는 압력으로 작용하는 것으로 한다. (가)하중 상태 3 : 0.( R에서부터 팁까지 및 날개의 전연에서부터 0.2 × 현(chord) 길이

(나)하중 상태 4 : 0.) R 바깥쪽에 있는 프로펠러의 끝단부위에는 FJ의 50%에 해당하는 하중 (다)하중 상태 5 : 가역식 프로펠러에 대하여는 0.( R에서부터 팁까지 및 날개의 후연에서부터 0.2 ×

현(chord) 길이에 FJ의 (0%에 해당하는 하중

부록 2의 표 2.1의 하중 상태 3, 4 및 5 참조

(3) 최대 날개 스핀들 토크 Qsmax

날개 부착품의 스핀들 축 주위의 스핀들 토크(Qsmax )는 (1)호 (Fb) 및 (2)호 (FJ)에서 규정하는 하중 모두에 대하

여 계산하여야 한다. 이들 스핀들 토크가 다음에 주어진 디폴트 값보다 작은 경우, 디폴트 최소값을 사용하여야 한 다.

디폴트 값 Qsmax  0.ZㆍFㆍs0.7 (kNㆍm)

s0.7 : 반지름 0.7 R에서의 날개 현(chord)의 길이 (m)

F : Fb 또는 FJ 의 절대값 중 큰 값으로 한다.

(4) 프로펠러에 작용하는 최대 프로펠러 빙토크

빙해운항선박지침 2022 67

D c Dlim인 경우,

 d 

 P 0.l6

 t 0.6

Q  l0 • l— • S

•  0.7 

• nD  0.l7 • D 3 (kNㆍm)

max

L D 

qise

L D 

D ≥ Dlim인 경우,

 d 

 P 0.l6

 t 0.6

Q  Z0Z • l—

• S

•  H

l.l • 

0.7 

•  0.7 

• nD  0.l7 • D l.9 (kNㆍm)

max

L D 

qise

ise

L D 

Dlim : 다음 식에 따른다.

Dlim l.8l• Hise

Sqise : 날개에 작용하는 빙의 토크를 계산하는데 사용되는 빙의 강도지수

P0.7 : 0.7 R에서의 프로펠러 피치 (m)

t0.7 : 반지름 0.7에서 최대 두께

n : 볼러드 상태(bollard condition)에서 회전하는 프로펠러 속도(rps). 주어지지 않을 경우, n은 다음 과 같이 구한다.

표 2.11 볼러드 상태에서 회전하는 프로펠러 속도 n 값

프로펠러 형식	n
가변피치(CP) 프로펠러	nn
터빈 또는 전기 모터에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러	nn
디젤기관에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러	0.8 • nn

여기서, nn은 자유운전상태에서 연속최대출력 시의 공칭 회전 속도이다.

가변피치(CP) 프로펠러의 경우 프로펠러피치(P0.7)는 볼러드 상태에서의 연속최대출력에 상응하여야 한다.

주어지지 않은 경우, 프로펠러피치(P0.7)는 0.7 • P0.7n로 구한다. 여기서, P0.7n은 자유운전상태에서 연속최대출력

시의 프로펠러 피치이다.

(5) 축에 작용하는 최대 프로펠러 빙추력

TJ  l.l• FJ (kN)

Tb  l.l• Fb (kN)

4. 덕트식 프로펠러(ducted propeller)의 설계 빙하중

(1) 최대 후방향 날개 힘 Fb

lim b ise

D c D 인 경우, F  — 9. • S •  CAR/Z  0.3 • nD  0.7•D Z (kN)

lim b ise ise

D ≥ D 인 경우, F  — 66 • S •  CAR/Z  0.3 • nD  0.7D 0.6• H l.4 (kN)

Dlim : 다음 식에 따른다.

Dlim 4 • Hise

n은 304.의 3항 (1)호와 같이 구한다.

Fb는 다음 하중상태에 대하여 후면에 균일하게 분포하는 압력으로 작용하는 것으로 한다(부록 2의 표 2.2참조). (가)하중 상태 1 : 0.( R에서부터 팁까지 및 날개의 전연에서부터 0.2 × 현(chord) 길이의 날개 후면

(나)하중 상태 5 : 역회전 가능한 프로펠러에 대하여는 0.( R에서부터 팁까지 및 날개의 후연에서부터

0.2 × 현(chord) 길이의 브레이드 전면에 Fb의 (0 %에 해당하는 하중이 작용

68 빙해운항선박지침 2022

(2) 최대 전방향 날개 힘 FJ

D ≤ D

인 경우, F

 Z0 • CAR •  D  Z (kN)

lim

J L Z 

D ≻ D

인 경우, F

 00 •  CAR/Z • D •

l • H

(kN)

lim J

 d 

ise

l— 

Dlim : 다음 식에 따른다.

L D 

D  Z • H (m)

lim



d 

ise

Ll— D 

FJ는 다음 하중 상태에 대하여 전면(압력)에 균일하게 분포하는 압력으로 작용하는 것으로 한다(부록 2의 표 2.2

참조).

(가)하중 상태 3 : 0.( R에서부터 팁까지 및 날개의 전연에서부터 0.5 × 현(chord) 길이의 날개 전면 (나)하중 상태 5 : 0.( R에서부터 팁까지 및 날개의 전연에서부터 0.2 × 현(chord) 길이에 FJ의 (0 %에

해당하는 하중

(3) 프로펠러에 작용하는 최대 프로펠러 빙토크

Qmax : 빙과 프로펠러의 상호작용으로 인한 프로펠러 상의 최대 토크

D ≤ Dlim인 경우,

 d 

 P 0.l6

 t 0.6

Q  74 • l—

• 

0.7 

•  0.7 

• nD  0.l7 • S

• D 3 (kNㆍm)

max

L D 

qise

D ≻ Dlim인 경우,

 d 

 P 0.l6

 t 0.6

Q  l4l• l—

• 

0.7 

•  0.7 

• nD  0.l7 • S

• D l.9• H

l.l (kNㆍm)

max

L D 

qise

ise

Dlim : 다음 식에 따른다.

Dlim l.8 • Hise (m)

n : 볼러드상태에서 회전하는 프로펠러 속도(rps). 주어지지 않을 경우, n은 다음과 같이 구한다.

표 2.12 볼러드상태에서 회전하는 프로펠러 속도 n 값

프로펠러 형식	n
가변피치(CP) 프로펠러	nn
터빈 또는 전기 모터에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러	nn
디젤기관에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러	0.8 • nn

이 때, nn은 자유운전상태에서 연속최대출력 시의 공칭 회전 속도이다.

가변피치(CP) 프로펠러의 경우 프로펠러피치(P0.7 )는 볼러드상태에서의 연속최대출력에 상응하여야 한다. 주어지지 않은 경우, 프로펠러피치(P0.7 )는 0.7 • P0.7n로 구한다. 여기서, P0.7n은 자유운전상태에서 연속최대출력 시의 프로 펠러 피치이다.

(4) 가변피치 장치(CP-mechanism) 설계를 위한 최대 날개 스핀들 토크 Qsmax

날개 부착품의 스핀들 축 주위의 스핀들 토크(Qsmax )는 304.의 1항에서 규정하는 하중 모두에 대하여 계산하여

야 한다. 이들 스핀들 토크가 다음에 주어진 디폴트 값보다 작은 경우, 다음의 디폴트 값을 사용하여야 한다.

빙해운항선박지침 2022 63

디폴트 값 Qsmax  0.ZㆍFㆍs0.7 (kNㆍm)

s0.7 : 반지름 0.7 R에서의 날개 단면의 길이 (m)

F : Fb 또는 FJ 의 절대값 중 큰 값으로 한다.

(5) (프로펠러면 위치의 축에 작용하는) 최대 프로펠러 빙추력

TJ  l.l• FJ

Tb  l.l• Fb

5. 추진계의 설계하중

(1) 토크

축계의 동역학적 분석을 위한 프로펠러 빙 기진 토크는 날개에서 반 사인파로 일어나는 날개 충격을 순차적으로 나타내어야 한다.

프로펠러 회전각의 기능으로서 단일 날개 빙 충격으로 인한 토크는 다음과 같다.

Q(p) Cq •Qmax • sin(p(l80/αi)) (p  0...αi 일 경우)

Q(p) 0 (p  αi.....360일 경우) 계수 Cq 및 αi는 다음 표와 같다.

표 2.13 계수 Cq 및 αi

토크 생성	프로펠러-빙 상호작용	Cq	αi
조건 1	단일 빙 블록	0.5	45
조건 2	단일 빙 블록	0.75	)0
조건 3	단일 빙 블록	1.0	135
조건 4	회전각에 있어서 45°를 이루는 두개의 빙 블록	0.5	45

합계 빙토크는 상이 3(0° 이동하는 것을 고려한 단일 날개 토크의 합에 의하여 구해진다.

빙을 분쇄하는 과정 중의 프로펠러 회전수는 다음 식에 의하여 구하여야 한다(부록 2의 그림 2.1 참조).

NQ  Z • Hise

충격의 수 : Z • NQ

밀링 토크 순차적 과정은 특별한 고려를 하여야 하는 당기는 형식의 선수 프로펠러에 대하여는 적당하지 않다. 축 구성품에서 반응 토크는 프로펠러에서의 기진 토크 Q(), 실제 기관 토크 Qe 및 질량 탄성 장치를 고려하여 분석 되어야 한다.

Qe = 고려된 속도에서 실제 최대 기관 토크 프로펠러 축계의 설계 토크

축 구성품의 설계 토크(Qr)는 추진계의 비틀림진동 분석에 의하여 결정되어야 한다.

계산은 상기에 주어진 모든 생성 조건에 대하여 수행하여야 하고 응답은 고려된 프로펠러 회전 속도에서 볼러드상 태에서 평균 수력 토크의 최상 값에 적용하여야 한다.

70 빙해운항선박지침 2022

(2) 최대 응답 추력

프로펠러 축계에서의 최대추력은 다음 식에 따라 계산하여야 한다. 계수 2.2 및 1.5는 축방향 진동으로 인한 동배 율(dynamic magnification)을 고려한 것이다. 이들 식에 따른 계산을 하는 대신에 동력학적 분석을 이용하여 프 로펠러 스러스트 배율 계수(propeller thrust magnification factor)를 계산할 수 있다.

전방향 최대 축추력 Tr  Tn +Z.Z • TJ (kN) 후방향 최대 축추력 Tr  l. • Tb (kN)

Tn : 프로펠러 볼러드 추력 (kN)

TJ : 최대 전방향 프로펠러 빙 추력 (kN)

동유체 볼러드 추력(hydrodynamic bollard thrust) T가 주어지지 않은 경우, 다음에 따른다.

표 2.14 프로펠러 볼러드 추력

프로펠러 형식	Tn
가변피치(CP) 프로펠러(개방식)	l.Z • T
가변피치(CP) 프로펠러(덕트식)	l.l• T
터어빈 또는 전기모터에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러	T
디젤기관에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러(개방식)	0.8 • T
디젤기관에 의해 구동되는 고정피치(FP) 프로펠러(덕트식)	0.7 • T

T : 개방된 수역에서 자유운전상태에서 연속최대출력 시의 공칭 프로펠러 추력

(3) 개방식 및 덕트식 프로펠러에 대한 날개 파괴하중

힘은 날개의 가장 약한 방향에서 0.8 R 및 전연과 후연 중 가장 큰 날개 회전 축 거리의 2/3의 스핀들 암에서 작 동하는 것이다.

날개 파괴하중은 다음과 같다.

0.3ㆍsㆍtZㆍσ

F 

reJ l03 (kN)

ex 0.8ㆍD — Zㆍr

305. 설계

1. 설계 원칙

σreJ : 다음 식에 따른다.

σreJ  0.6 • σ0.Z + 0.4 • σu

σu 및 σ0.Z는 날개 재료에 대한 대표적인 값이다.

s, t 및 r(1장 그림 1.11 참조)은 각각 루트 필릿 바깥의 가장 약한 단면에서 날개의 원통형 루트단면에서 의 실질적인 현(chord) 길이, 두께 및 반지름이다. 그리고 필릿의 끝맺음은 날개 종단면에 있어야 한다.

추진계의 강도는 304.의 최대 하중에 대하여, 충분한 피로강도를 가지고, 프로펠러 날개의 유연한 굽힘이 다른 추진 계 구성품의 손상을 일으키지 않도록 설계되어야 한다.

2. 선회식 주 추진기

상기의 요건에 추가하여 추진장치에 재래식 프로펠러와 비교하여 특이하게 큰 하중이 작용하는 경우에는 특별히 고려 하여야 한다. 하중을 평가하는데 있어서는 선박과 스러스터(thruster)의 운전 방법(operational reality)을 반영하여야 한다. 예를 들면, 당김 프로펠러(pulling propeller)의 프로펠러 허브에 작용하는 빙블록의 충격에 의한 하중을 고려 하여야 한다. 뿐만 아니라 유체의 흐름이 빗각인 상태에서 스러스터(thruster)를 운전함으로 발생하는 하중을 고려하 여야 한다. 날개 하나가 손실될 경우에도 조타 기구, 장치의 부착품 및 스러스터(thruster)의 몸체가 손상을 받지 않 는 상태로 운전할 수 있도록 설계하여야 한다.

날개의 유연한 굽힘은 연구된 구성품에 최대 하중을 가하는 프로펠러 날개 위치에서 고려되어야 한다.

빙해운항선박지침 2022 71

선회식 스러스터(azimuth thruster) 역시 2절 211.에 따라 스러스터 몸체와 빙의 상호작용에 의한 하중을 고려하여 설계하여야 한다.

3. 날개의 설계

(1) 최대 날개 응력

날개 응력은 304.의 3항 및 4항에 규정된 전방향 및 후방향 하중을 이용하여 계산하여야 한다. 날개 응력은 공인 되고 문서화된 유한요소해석 또는 다른 인정 가능한 대체방법으로 계산하여야 한다. 날개에 작용하는 응력은 다음 에서 규정하고 있는 날개 재료에 대한 허용응력 σall을 초과하여서는 아니 된다.

최대 빙하중에 대하여 계산된 날개 응력은 다음에 적합하여야 한다.

σsals ≺ σall  σreJ/S S : l.

σreJ : 기준응력으로서 다음에 따른다.

σerJ  0.7ㆍσu 또는

σreJ  0.6ㆍσ0.Z + 0.4ㆍσu 중 작은 값

σu 및 σ0.Z는 날개 재료를 대표하는 값이다.

(2) 날개 가장자리 두께

날개 가장자리 두께 ted 및 팁 두께 ttip는 다음 식에 의하여 구해지는 tedge 보다 커야 한다.

tedge

≥ xSS

ise

3p



σ

ise

reJ

날개 가장자리로부터 원통형 단면을 따라서 측정한 거리 x는 현(chord) 길이의 2.5%이어야 한다. 다만, 45 mm보 다 커서는 아니 된다. 팁부위(0.)75 R 반지름 이상)에서 x는 0.)75 R 단면 길이의 2.5%이어야 하고 가장자리에 법선방향으로 측정되어야 한다. 다만, 45 mm보다 커서는 아니 된다.

S : 안전 계수.

후연에 대하여는 2.5

전연에 대하여는 3.5

팁에 대하여는 5

Sise : 304.의 2항에 따른다.

pies : 빙하중.

전연 및 팁 두께에 대하여는 1( MPa

σreJ: 상기 3항 (1)호에 따른다.

가장자리 두께에 대한 요건은 전연에 대하여 적용되어야 한다. 그리고 역회전 가능한 개방식 프로펠러의 경우에는 후연에 대하여도 적용되어야 한다. 팁의 두께는 0,)75 R 반지름 이상의 팁부위에서 최대로 측정된 두께를 참조한 다. 최대 팁 두께와 0.)75 반지름에서의 가장자리 두께의 위치 사이의 범위에 있어서 가장자리 두께는 가장자리와

팁 두께 값 사이에서 보간법에 의하여 계산되어야 하고 유연하게 분포되어야 한다.

4. 원동기

(1) 주기관은 최대 피치(full pitch) 상태에서 가변피치프로펠러를 기동하고 운전할 수 있어야 한다.

(2) 극지운항 선박에 적용되는 대기온도에서 저온 비상전원장치를 쉽게 시동할 수 있도록 하는 가열설비를 갖추어야 한다.

(3) 비상동력장치에는 상기 (2)호에 규정하는 설계온도에서 적어도 3번 연속하여 시동할 수 있는 용량의 저장에너지를 가진 시동장치를 설치하여야 한다. 시동을 위하여 독립된 이차 수단을 갖추지 않은 경우, 자동시동장치에 의하여 공급원이 고갈되지 않도록 저장에너지의 공급원을 보호하여야 한다. 수동으로 시동할 수 있다는 것을 효과적으로 증명할 수 없는 경우, 30분 이내에 추가로 3번의 시동을 할 수 있는 에너지의 이차 공급원을 제공하여야 한다.

306. 기관장치의 결속 하중 가속도

1. 중요보기 및 주추진기기의 지지는 다음에서 규정하고 있는 가속도에 적합하여야 한다. 가속도는 개별적으로 작용하는

72 빙해운항선박지침 2022

것으로 고려하여야 한다.

2. 종방향 충격가속도 al

선체거더를 따라 고려해야 하는 모든 지점에서의 최대 종방향 충격가속도

FIB

a  ( )

l.ltan(+) + 7 H 

(m/s2)

l △ 

L L 

3. 수직가속도 av

선체거더를 따라 고려해야 하는 모든 지점에서의 합성 수직 충격 가속도

FIB

av  Z.( △ )FX

(m/s2)

FX : 다음에 따른다.

FX : 선수수선 --- 1.3

선체중앙 --- 0.2

선미수선 --- 0.4

후진으로 쇄빙을 하는 선박의 선미수선 --- 1.3 각 지점 사이에서의 값은 선형보간법에 따른다.

4. 횡방향 충격가속도 at

선체거더를 따라 고려해야 하는 모든 지점에서의 합성 횡방향 충격 가속도

a  3F FX (m/s2)

t i △

FX : 다음에 따른다.

FX : 선수수선 --- 1.5g

선체중앙 --- 0.25

선미수선 --- 0.5

후진으로 쇄빙을 하는 선박의 선미수선 --- 1.5 각 지점 사이에서의 값은 선형보간법에 따른다.

 : 선체외판과 빙 사이의 최대 마찰각 (deg). 일반적으로 10˚로 한다.

 : 수선에서의 선수각 (deg).

△ : 배수량.

L : 수선간의 길이 (m).

H : 수선과 고려하는 지점 사이의 거리 (m).

FIB : 203.의 2항에 규정된 수직충격력 .

FI : 203.의 3항에 규정된 빗각으로 유입되는 빙의 충격으로 인하여 선수부 외판에 수선방향으로 작용하는 힘 의 합.

307. 보조장치

1. 빙 또는 눈이 유입되거나 축적됨으로 인하여 해로운 영향을 받지 않도록 기관장치를 보호하여야 한다. 연속적인 운전 이 필요한 경우, 장치에 축적되어 있는 빙 또는 눈을 제거할 수 있는 수단을 갖추어야 한다.

2. 액체를 포함하고 있는 탱크에는 결빙으로 인한 손상을 방지할 수 있는 수단을 갖추어야 한다.

3. 공기관, 흡입관 및 배출관과 관련 계통은 결빙 또는 빙 및 눈의 축적으로 인하여 계통이 막히는 것을 방지할 수 있도 록 설계하여야 한다.

308. 해수흡입구 및 냉각수계통

1. 시체스트 흡입구를 포함하여 선박의 추진 및 안전에 중요한 기관장치용으로 사용되는 냉각수계통은 빙등급에 적용되 는 환경조건에 적합하도록 설계되어야 한다.

2. PC1에서부터 PC5까지의 빙등급을 가지는 선박은 아이스 박스(ice boxe) 형식의 시체스트를 최소한 두 개 설치하여 야 한다. 각 아이스 박스에 대한 계산용적은 최소한 선박에 설치되는 합계출력의 750 kW 당 1 m3 이상이어야 한다.

빙해운항선박지침 2022 73

PC( 및 PC7은 선체중심선 가까이 위치한 한 개 이상의 아이스 박스를 갖추어야 한다.

3. 빙과 배출되는 공기를 유효하게 분리할 수 있도록 아이스 박스를 설계하여야 한다.

4. 해수 흡입밸브는 아이스 박스에 직접 부착되어야 하며, 전량형(full bore type)이어야 한다.

5. 아이스 박스 및 씨베이(sea bay)에는 공기관을 설치하여야 하며, 선체외판에 직접 연결되는 차단밸브를 설치하여야 한다.

6. 흘수선 상방에 위치한 아이스 박스, 씨베이, 선체붙이밸브 및 부착품의 결빙을 방지할 수 있는 수단을 갖추어야 한다.

7. 아이스박스에 냉각 해수를 재순환할 수 있는 유효한 수단을 갖추어야 한다. 순환 관의 합계단면적은 냉각수 배출관의 단면적보다 작아서는 아니 된다.

8. 아이스 박스에는 떼어낼 수 있는 그레이팅 또는 맨홀을 설치하여야 한다. 맨홀은 가장 깊은 만재흘수선 상부에 설치 하여야 한다. 아이스 박스에는 상부로부터 접근할 수 있는 수단이 있어야 한다.

3. 아이스 박스용으로 선측에 설치되는 개구는 선체외판에 그레이팅 또는 홀 또는 슬롯을 설치하여야 한다. 이들 개구의 순면적은 흡입관 면적의 5배 이상이어야 한다. 선체외판에 있는 홀의 지름 및 슬롯의 폭은 20 mm 이상이어야 한다. 아이스박스의 그레이팅에는 청소를 위한 수단을 갖추어야 한다. 청소용 관에는 screw-down type의 체크밸브를 설치 하여야 한다.

303. 평형수탱크

1. 선수탱크 및 선미탱크와 흘수선 상방에 위치하는 현측탱크의 결빙을 방지하기 위한 유효한 수단을 갖추어야 하며, 이 외에도 필요한 경우에는 이에 만족하여야 한다.

310. 통풍장치

1. 기관구역 및 거주구역의 통풍을 위한 공기흡입구는 선박의 양쪽(on both sides of the ship)에 위치하여야 한다.

2. 거주구역과 통풍용 공기흡입구에는 가열 수단을 갖추어야 한다.

3. 공기흡입구로부터 기관장치에 공급되는 흡입 공기 온도는 기관장치의 안전한 운전에 적합하여야 한다.

311. 대체방법

1. 대체방법으로 설계를 하는 경우, 포괄적인 설계 연구자료(comprehensive design study)를 제출할 수 있고 인정된 시험 프로그램에 의하여 유효성을 요구할 수 있다.

74 빙해운항선박지침 2022

101. 일반 ‌‌‌

제 3 장 쇄빙기능을 갖는 극지운항 선박

제 1 절 일반사항

1. 이 장의 요건은 북극 해역을 운항하고자 하는 쇄빙 기능을 갖는 선박 또는 쇄빙선에 적용한다.

2. 이 장에서 규정하는 것 이외에는 선급 및 강선규칙의 규정에 적합하여야 한다.

102. ⑨급 및 선급부기부호

1. 이 장의 요건에 적합한 선박은 2항에서 4항의 요건에 따라 Arctic등급 또는 Icebreaker등급의 선급부기부호를 부여 한다. 신청자의 요청에 따라 이장의 요건과 1, 2장의 요건을 동시에 만족하는 선박은 Arctic등급 또는 Icebreaker등 급에 추가하여 1, 2장의 선급부기부호를 추가하여 부여할 수 있다.

2. 이 장의 요건을 만족하는 쇄빙선은 아래의 Icebreaker3 ∼ Icebreaker(의 선급부기부호 중 하나를 부여받을 수 있 다. Icebreaker등급에 따른 특⑨은 표 3.1과 같다.

표 3.1 Icebreaker⑨급에 따른 특징

Icebreaker3

- 빙 두께 1.5m 이하인 극지가 아닌 결빙 해역이나 극지방의 항내 및 정박지에서 쇄빙 작업을 하는 쇄빙 선

- 두께 1.0m 이하의 빙에 대한 쇄빙능력을 가진 쇄빙선

Icebreaker4

- 동기/춘기 운항 시 빙 두께 2.0m이하이거나 하기/추기 운항 시 빙 두께 2.5m 이하인 극지 연안 항로 내의 쇄빙 작업을 하거나, 빙 두께 2.0m 이하의 극지가 아닌 결빙 구역 및 극지로 유입되는 하구에서 쇄 빙 작업을 하는 쇄빙선

- 두께 1.5m 이하의 빙에 대한 쇄빙능력을 가진 쇄빙선

- 총 축출력은 11MW 이상

Icebreaker5

- 동기/춘기 운항 시 빙 두께 3.0m이하이거나, 하기/추기 운항 시 빙 두께의 제한 없이 모든 극지 연안 항로 내의 쇄빙 작업을 하는 쇄빙선

- 두께 2.0m 이하의 빙에 대한 쇄빙능력을 가진 쇄빙선

- 총 축출력은 22MW 이상

Icebreaker(

- 동기/춘기 운항 시 빙 두께 4.0m이하이거나 하기/추기 운항 시 빙 두께의 제한 없이 모든 극지 연안 항 로 내의 쇄빙 작업을 하는 쇄빙선

- 두께 2.0m 이상의 빙에 대한 쇄빙능력을 가진 쇄빙선

- 총 축출력은 48MW 이상

3. 이 장의 요건에 만족하고 북극해역을 운항하는 선박에는 Arctic7 ∼ Arctic) 중의 하나의 선급부기부호가 부여될 수 있다. 신청자가 신청하는 경우, 주기적으로 쇄빙작업을 하고 쇄빙선의 요건을 만족한다면, Icebreaker3 또는 Icebreaker4 선급부기부호가 추가적으로 부여될 수 있다.

4. 표 3.2는 Arctic등급 선박에 대하여, 빙과의 접촉으로 인한 선체 손상의 위험이 없이 쇄빙선을 따라 저속(3 ∼ 5 knot)으로 항로를 운항할 수 있는 제한 조건 및 빙 두께를 나타낸 것으로 참조사항이다.

표 3.3은 쇄빙선의 도움 없이 독립적으로 운항할 수 있는 Arctic등급 선박에 대하여, 빙과의 접촉으로 인한 선체 손 상의 위험이 없이 갈라진 유빙사이에서 항해를 하거나 빙협을 돌파할 수 있는 빙 조건 하에서의 허용 가능한 선박의 속력을 나타낸 것으로 참조사항이다.

빙해운항선박지침 2022 75

표 3.2 빙의 형태 및 두께(쇄빙선의 지원하의 항해)

Arctic등급	빙 형태 및 두께
Arctic등급	동기/춘기 운항	하기/추기 운항
Arctic4	1년생 빙	중간정도 두께의 1년생 빙(최대 0.) m)
Arctic5	중간정도 두께의 1년생 빙(최대 0.8 m)	중간정도 두께의 1년생 빙
Arctic(	중간정도 두께의 1년생 빙	두꺼운 1년생 빙(최대 1.5 m)
Arctic7	두꺼운 1년생 빙(최대 1.8 m)	2년생 빙
Arctic8	다년생 빙(최대 3.4 m)	다년생 빙
Arctic)	다년생 빙	다년생 빙
비고 : 빙 등급은 “Sea Ice Nomenclature” of the World Meteorological Organization(WMO)에 따른다. 빙 형태 빙 두께 다년생 빙 > 3.0 m 2년생 빙 > 2.0 m 두꺼운 1년생 빙 > 1.2 m 중간정도 두께의 1년생 빙 0.7 - 1.2 m 얇은 두께의 1년생 빙 < 0.7 m

표 3.3 빙의 형태 및 두께(독립 항해)

Arctic등 급	허용 속력 (knots)	빙 밀집도 및 형식	빙 두께 (m)		빙협 돌파 방식
Arctic등 급	허용 속력 (knots)	빙 밀집도 및 형식	동기/춘기 운항	하기/추기 운항	빙협 돌파 방식
Arctic4	( ∼ 8	개방된 1년생 유빙	0.(	0.8	연속적인 움직임
Arctic5			0.8	1.0
Arctic(			1.1	1.3
Arctic7		조밀한 1년생 유빙	1.4	1.7	간헐적인 래밍 (episodic ramming)
Arctic8	10	조밀한 2년생 유빙	2.1	3.0	주기적인 래밍 (regular ramming)
Arctic)	12	매우 조밀한 및 완전한 다년생 빙	3.5	4.0	빙협 돌파 및 완전한 빙판에 대한 간헐적인 래밍

103. 자료

1. 203.에 정의된 선수구역, 선수중간구역, 중앙구역, 선미구역 그리고 3항의 상 빙흘수선 및 하 빙흘수선은 외판 전개 도에 명기하여야 한다.

2. 상 빙흘수선(UIWL) 및 하 빙흘수선(LIWL)

(1) 상 빙흘수선(UIWL)이라 함은 빙해역 운항조건의 흘수선 최고점의 포락선(the envelope of the highest points of the water line)을 말한다.

(2) 하 빙흘수선(LIWL)이라 함은 빙해역 운항조건의 흘수선 최저점의 포락선(the envelope of the lowest points of the water line)을 말한다.

(3) 선수 및 선미 수선에서의 최대 및 최소 빙흘수는 상 / 하 빙흘수선에 의해 결정된다.

(4) 빙해역을 운항하는 동안 빙흘수선은 횡경사 및 제거되지 않는 빙의 무게는 고려하지 않는다.

3. 빙해역을 운항할 때의 흘수에 대한 제한 사항은 문서화되어 선장이 즉시 사용할 수 있도록 선박에 비치하여야 한다. 선수구역, 중앙구역 및 선미구역의 최대 및 최소 빙흘수는 선급증서에 표기하여야 한다.

76 빙해운항선박지침 2022

201. 일반 ‌

제 2 절 Arctic ⑨급 선박 및 쇄빙선의 대빙구조

이 절의 요건은 202.의 요건에 적합한 표준선형을 갖는 Arctic등급 선박 및 쇄빙선에 적용한다.

202. 선체형상에 대한 요건

1. 선체형상인자 α β 및 p는 그림 3.1에서 그림 3.4에 따라 측정한다.

그림 3.1 : α - 고려하는 횡단면에서의 상 빙흘수선의 선수각(deg)

그림 3.2 : β - 고려하는 횡단면에서의 상 빙흘수선 상의 플레어각(deg)

그림 3.3 : α0 - 선수 수선에서의 상 빙흘수선의 선수각(deg)

그림 3.4 : p - 상 빙흘수선에서의 선수재의 경사각(deg)

빙해운항선박지침 2022 77

2. Arctic등급 선박의 선체형상인자는 표 3.4에 만족하여야 한다.

표 3.4 선체형상인자(최대값)

Arctic등급	Arctic8, Arctic)	Arctic(, Arctic7	Arctic5	Arctic4
선수재의 경사각, p	25°	30°	45°	(0°
선수수선에서의 선수각, α0	30°	30°	40°	40°
선수 수선으로부터 0.05L 지점까지의 β	45°	40°	25°	20°
선박중앙부에서의 β	15°	-	-	-

3. 쇄빙선의 선체형상인자는 다음의 요건을 만족하여야 한다.

(1) 모든 운항 흘수선에서의 선수 수선으로부터 0.25L 지점까지는 직선 및 불록한 수선이 사용되어야 하고 이 수선에 대한 선수각은 22° ∼ 30° 이어야 한다.

(2) 모든 운항 흘수선에서의 선수각은 Icebreaker3 및 Icebreaker4등급의 쇄빙선은 30° 이하이어야 하고 Icebreaker5 및 Icebreaker(등급의 쇄빙선은 25° 이하이어야 한다.

(3) 선수재의 단면은 앞부분이 볼룩한 사다리꼴 형태이어야 한다.

(4) 표준 선체형상을 가지는 쇄빙선의 경우, 플레어각은 표 3.5에 따른다.

표 3.5 쇄빙선의 플레어각, β

선수수선에서 고려하는 단면까지의 거리

0.1L

0.2 - 0.25L

0.4 - 0.(L

0.8 - 1.0L

플레어각, β

40° - 55°

23° - 32°

15° - 20°

0 - 0.2L 내의

각도와 동일

(5) 수선 부근의 플레어는 직선형 또는 적절히 오목한 형태여야 한다.

4. 하 빙흘수선에서의 선박의 너비 내에 선측 프로펠러의 날개 끝단이 들어가야 하고(그림 3.5참조) 선체와 프로펠러 날 개 끝단과의 간격은 표 3.6의 값 이상이어야 한다.

그림 3.5 프로펠러 날개 끝단의 위치

78 빙해운항선박지침 2022

표 3.6 선체와 프로펠러 날개 끝단과의 간격

Icebreaker 등급	Icebreaker(	Icebreaker5	Icebreaker4	Icebreaker3
간격 (mm)	1500	1250	750	500

5. 쇄빙선 및 Arctic4 ∼ Arctic)등급 선박의 선미에는 선미부 후방을 보호하기 위해 타 뒤쪽에 부가물(빙 나이프)을 설 치하여야 한다.

6. 쇄빙선 및 Arctic( ∼ Arctic)등급 선박에는 트랜섬 선미가 허용되지 않는다. 다만, 대빙구역 바깥 쪽 상부에 위치한 트랜섬 선미는 허용될 수 있다.

7. 쇄빙선 및 Arctic( ∼ Arctic)등급 선박에 대하여, 선수 하부에는 빙 스케그(그림3.6 참조)가 있어야 한다. 빙 스케 그의 높이는 적어도 0.1d(d는 선박의 흘수) 이상이어야 한다. 빙 스케그에서 선수 하부로의 변화는 매끄러워야 한다.

8. Arctic5 ∼ Arctic)등급의 선박에는 구상선수가 허용되지 않는다. Arctic4등급의 선박에는 구상 선수의 보강은 우리

선급이 적절하다고 인정하는 바에 따른다.

203. 대빙구역

그림 3.6 빙 스케그

1. 선박의 길이 방향의 대빙구역은 다음과 같이 구분한다. 선수구역 - A

선수중간구역 - B 중앙구역 - C

선미구역 - D

2. 선박의 너비 방향의 대빙구역은 다음과 같이 구분한다.

상 빙흘수선의 상부 hl 지점으로부터 하 빙흘수선의 하부 h3 지점사이의 구역 - 1 1 구역 하단에서부터 만곡부 외판(bilge strake)의 상단까지의 구역 - 2

만곡부 외판 - 3

만곡부 외판 하단으로부터 중심선까지의 구역 - 4

3. Arctic등급 선박의 대빙구역의 범위는 그림 3.7 및 표 3.7에 따른다.

표 3.7 Arctic⑨급 선박의 대빙구역

Arctic등급	Arctic7, Arctic8, Arctic)	Arctic5, Arctic(	Arctic4
hl(m)	B ≤ Z0 m	0.75	0.(0
hl(m)	B  Z0 m	0.B + 8 Z4	0.B + 8 30
hZ(m)	1.4	0.8	0.(
h3(m)	1.(hl	1.35hl	1.20hl
LZ(m)	0.15L	0.1L	0.05L
L3 (m)	0.0(L	0.05L	0.045L
kl	0.84	0.()	0.55

빙해운항선박지침 2022 73

그림 3.7 Arctic⑨급 선박의 대빙구역

4. 쇄빙선의 대빙구역의 범위는 그림 3.8 및 표 3.8에 따른다.

표 3.8 쇄빙선의 대빙구역의 범위

Icebreaker등급	Icebreaker(	Icebreaker5	Icebreaker4	Icebreaker3
hl(m)	B ≤ Z0 m	1.00	0.80	0.75
hl(m)	B  Z0 m	0.B +lZ ZZ	0.B + 7.6 ZZ	0.B + 8 Z4
hZ(m)	2	1.7	1.4	1.1
h3 (m)	l.9 +l.6hl ≥ 3.	l.7Z +l.6hl ≥ 3.0	l.6 +l.6hl ≥ Z.8	0.4 +l.6hl ≥ l.6

80 빙해운항선박지침 2022

그림 3.8 쇄빙선의 대빙구역

5. 이 절의 요건을 적용하여야 하는 대빙구역은 표 3.3에서 “○”로 표시되어 있다. 표 3.3에서 “○”표시가 없는 구역은 이 절의 요건을 적용받지 않는다.

표 3.3 203.의 요건이 적용되는 대빙구역

선박등급

선박너비방향 구역

선박길이방향 구역

Icebreaker4, Icebreaker5, Icebreaker(, Arctic8,

Arctic)

○

Arctic7

○

Icebreaker3,

Arctic5

○

Arctic5

○

Arctic4

○

빙해운항선박지침 2022 81

204. 재료 및 용접

1. 설계온도

이 장의 요건을 적용받는 선박의 선체구조용 재료의 강재등급을 위한 설계온도는 다음에 따른다. 다만, 건조자가 아래의 온도보다 낮은 온도를 제시하는 경우 강재등급은 제시 온도에 따라 선정되어야 한다.

(1) Arctic5 ∼ Arctic)등급 및 Icebreaker4 ∼ Icebreaker(등급의 선박 : -40℃

(2) Arctic4 및 Icebreaker3등급의 선박 : -30℃

2. 강재의 사용 구분

(1) 이 장의 요건을 적용받는 선박의 재료는 하 빙흘수선 상부에 위치하고 대기 중에 노출된 강도부재의 구조부재의 종류에 따라 표 3.10에 표기된 등급 이상의 강재를 사용하여야 한다. 또한, 대기 중에 노출되지 않은 부재와 하 빙흘수선 하부에 위치한 부재는 선급 및 강선규칙 3편 1장 405.에 따른다.

(2) 두께와 설계온도에 따른 선체구조부재의 사용강재는 표 3.11에 따른다.

(3) Ⅲ급 또는 E, EH 32/EH 3(/EH 40 및 FH 32/FH 3(/FH 40의 강판이 사용되는 경우, 1조의 강판(single strakes) 의 너비 b 는 다음 식에 의한 것 이상이어야 하며 1800 mm을 넘을 필요는 없다.

b  L + 800 (mm)

(4) 선미재, 러더혼, 타 및 샤프트 브래킷의 강재는 선급 및 강선규칙 3편 1장 405.의 3항에 규정된 등급 이상이어야 한다.

표 3.10 저온에 노출된 구조부재에 대한 강재의 사용구분

구조부재

강재의 급별

중앙부 0.4L 이내

중앙부 0.4L 이외

о 2차 강도부재(secondary) :

· 노출갑판

· 하 빙흘수선 상부의 선측외판

· 하 빙흘수선 상부의 횡격벽판

о 1차 강도부재(primary) :

· 강력갑판(1)

· 강력갑판 상부의 연속된 종통부재(종 해치코밍제외)

· 하 빙흘수선 상부의 종통격벽 판

· 하 빙흘수선 상부 톱사이드탱크의 격벽 판

о 특수부재(special) :

· 강력갑판의 현측후판(2)

· 강력갑판의 스트링거판(2)

· 종통격벽에 접합되는 갑판의 강판(3)

· 연속된 종 해치코밍(4)

III

о Arctic7등급 선박의 대빙구역 1의 외판과 늑골 및 용접구조 선수/선미재

о Arctic8 ∼ Arctic)등급 선박 및 쇄빙선의

대빙구역 1의 외판과 늑골 및 용접구조 선수/선미재

(비 고)

(1) 큰 창구 모서리부의 강판은 특별히 고려하여야 한다. 높은 국부응력이 발생되는 장소는 III급 또는 E, EH 32, EH 3( 및 EH 40 이상의 강재를 사용하여야 한다.

(2) L 이 250 m을 넘는 선박의 중앙부 0.4L 간은 E, EH 32, EH 3( 및 EH 40 이상을 사용하여야 한다.

(3) B 가 70 m을 넘는 선박에 있어서 적어도 3조의 갑판의 강판은 III급 이상이어야 한다.

(4) D, DH 32, DH 3( 및 DH 40 이상을 사용하여야 한다.

82 빙해운항선박지침 2022

표 3.11 두께 및 설계온도에 따른 사용강재

I급 강

판두께 (mm)	-20/-25 °C		-2(/-35 °C		-3(/-45 °C		-4(/-55 °C
판두께 (mm)	M S	HT	M S	HT	M S	HT	M S	HT
t ≤ l0	A	AH	B	AH	D	DH	D	DH
l0 c t ≤ l	B	AH	D	DH	D	DH	D	DH
l c t ≤ Z0	B	AH	D	DH	D	DH	E	EH
Z0 c t ≤ Z	D	DH	D	DH	D	DH	E	EH
Z c t ≤ 30	D	DH	D	DH	E	EH	E	EH
30 c t ≤ 3	D	DH	D	DH	E	EH	E	EH
3 c t ≤ 4	D	DH	E	EH	E	EH	-	FH
4 c t ≤ 0	E	EH	E	EH	-	FH	-	FH

Ⅱ급 강

판두께 (mm)	-20/-25 °C		-2(/-35 °C		-3(/-45 °C		-4(/-55 °C
판두께 (mm)	M S	HT	M S	HT	M S	HT	M S	HT
t ≤ l0	B	AH	D	DH	D	DH	E	EH
l0 c t ≤ Z0	D	DH	D	DH	E	EH	E	EH
Z0 c t ≤ 30	D	DH	E	EH	E	EH	-	FH
30 c t ≤ 40	E	EH	E	EH	-	FH	-	FH
40 c t ≤ 4	E	EH	-	FH	-	FH	-	-
4 c t ≤ 0	E	EH	-	FH	-	FH	-	-

Ⅲ급 강

판두께 (mm)	-20/-25 °C		-2(/-35 °C		-3(/-45 °C		-4(/-55 °C
판두께 (mm)	M S	HT	M S	HT	M S	HT	M S	HT
t ≤ l0	D	DH	D	DH	E	EH	E	EH
l0 c t ≤ Z0	D	DH	E	EH	E	EH	-	FH
Z0 c t ≤ Z	E	EH	E	EH	-	FH	-	FH
Z c t ≤ 30	E	EH	E	EH	-	FH	-	FH
30 c t ≤ 3	E	EH	-	FH	-	FH	-	-
3 c t ≤ 40	E	EH	-	FH	-	FH	-	-
40 c t ≤ 0	-	FH	-	FH	-	-	-	-

(비고)

표 중의 기호는 다음의 재료기호를 말한다.

AH : AH32, AH 3( 및 AH 40 DH : DH32, DH3( 및 DH40 EH : EH32, EH3( 및 EH40 FH : FH32, FH3( 및 FH40

MS : 연강재

HT : 고장력 강

빙해운항선박지침 2022 83

3. 용접

(1) 대빙 구조를 적용하는 구역 내의 모든 용접은 양면연속용접으로 하여야 한다.

(2) 모든 구조 연결에서 강도의 연속성이 보장되도록 하여야 한다.

205. 구조요건

1. 횡늑골식 선측 격자 구조

(1) 횡늑골식 선측 격자구조는 일반늑골, 특설늑골 및 스트링거로 구성된다. 일반 늑골은 아래와 같이 세분된다.

- 주늑골 : 늑판 또는 빌지 브래킷과 동일 횡단면에 설치되는 늑골

- 부늑골 : 늑판 또는 빌지 브래킷이 설치된 횡단면 사이에 설치되는 부늑골

부늑골은 강제 사항으로 요구되지 않고 주늑골 사이에는 한 개의 부늑골만 허용된다. 스트링거는 아래와 같이 세분된다.

- 스트링거 : 빙하중을 직접 받는 주늑골에서 특설늑골 또는 횡격벽으로 하중을 전달하는 스트링거

- 부 스트링거 : 국부적인 빙하중을 주/부늑골과 함께 지지하는 단절된 스트링거

(2) 선측 격자구조는 다음과 같이 구성할 수 있다.

- 주늑골식 방식 : 동일 횡단면상의 주/부늑골과 부 스트링거로 구성되는 격자 구조

- 웨브방식 : 주늑골, 스트링거 및 특설늑골로 구성되는 격자구조 부 스트링거가 설치되는 경우도 있다.

(3) 이중 선측구조의 경우, 이중선측구조내의 수직 막판 및 수평 막판은 특설늑골 및 스트링거로 각각 간주한다.

(4) 쇄빙선 및 Arctic5 ∼ Arctic)등급의 경우에는, 늑골은 갑판 또는 플랫폼에 브래킷으로 부착되어야 한다. 갑판, 플 랫폼 또는 스트링거에서 늑골이 단절되는 경우, 단절부의 양쪽에 브래킷이 설치되어야 한다.

(5) 주늑골의 브래킷의 단면계수는 해당 늑골의 요구 단면계수보다 작아서는 아니 된다. 쇄빙선의 경우, 모든 주늑골에 는 실체늑판이 설치되어야 한다. Arctic8 및 Arctic)등급의 경우에는, 매 두 번째의 주늑골마다 실체늑판이 설치 되어야 한다.

(() Arctic4 ∼ Arctic)등급 및 쇄빙선에서 부늑골의 하부는 종 보강재 또는 단절 보강재까지 연결된 마진 브래킷(또 는 보강재)으로 보강된 마진판에 부착되어야 하며 부늑골의 웨브는 마진 판에 용접되어야 한다.(그림 3.3 참조)

그림 3.3 부늑골의 하부 상세 (a - 마진브래킷, b - 보강재)

(7) 이중저가 없는 경우, 부늑골은 종보강재 또는 단절 부재까지 연장되어야 하며 종보강재 또는 단절 부재는 늑판의 면재보다 높게 설치되어서는 아니된다.

(8) 쇄빙선 및 Arctic4 ∼ Arctic)등급 선박의 경우, 부늑골의 상단은 1 구역의 상단 경계의 상부에 있는 갑판 또는 플랫폼까지 연장되어야 한다.

()) 쇄빙선 및 Arctic4 ∼ Arctic)등급 선박의 경우, 1 구역 및 2 구역의 스트링거 및/또는 부 스트링거로부터 갑판 또는 플랫폼까지의 거리가 선측 현호 상 측정하여 2m을 넘지 않도록 설치되어야 한다. 스트링거는 상 빙흘수선으 로부터 하 빙흘수선까지의 구역에 설치되어야 한다. 다만, 갑판 또는 플랫폼이 해당 구역에 있다면 생략할 수 있 다. 스트링거는 브래킷 등으로 격벽에 부착되어야 한다.

2. 횡늑골식 선측구조의 지지구조

(1) 늑골의 지지구조로 수평 격자구조(갑판, 플랫폼, 선저)가 고려된다. 지지구조는 판(갑판, 플랫폼, 이중저)과 이들의 보강하는 보강재로 구성된다.

84 빙해운항선박지침 2022

이중저가 없는 경우, 판이 선저 트랜스버스 또는 늑판의 면재와 동일 선상에 놓여있다고 가정한다.

(2) 다음의 경우에는 늑골의 지지구조는 고정으로 고려한다. (표 3.12 참조) (가) 늑골이 지지구조의 보강재와 연결된 경우 참조

(나) 늑골이 지지구조를 관통하는 경우

(3) 다음의 경우에는 늑골의 지지구조는 단순지지로 고려한다. (표 3.12 참조) (가) 늑골이 지지구조의 보강재와 연결되지 않은 경우

(나) 늑골이 지지구조의 판에서 단절된 경우

(4) 늑골이 지지구조 없이 단절 보강재(부 스트링거)에서 단절된 경우에는 늑골은 자유단으로 고려한다.

(5) 늑골(일반늑골 또는 특설늑골)의 지지점의 위치는 다음의 방법으로 결정된다. (표 3.12 참조) (가) 늑골이 지지구조의 판에만 연결된 경우 : 지지점의 위치는 판의 위치로 한다.

(나) 늑골이 지지구조의 보강재와 연결된 경우로써 브래킷이 없는 경우 : 지지구조의 보강재의 면재 위치를 지지점으 로 한다.

(다) 늑골이 지지구조의 보강재와 연결된 경우로써 브래킷의 자유단이 직선형이거나 보강된 곡선형인 경우 : 브래킷의 토우부를 지지점으로 한다.

(라) 늑골이 지지구조의 보강재와 연결된 경우로써 브래킷의 자유단이 보강되지 않은 곡선형일 경우 : 브래킷의 높이의 중간지점을 지지점으로 한다.

표 3.12 횡늑골식 선측구조에서의 지지구조의 고착도 및 지지점의 위치

늑골 단부의 형식

지지단면의 고착도

지지단면의 구조 및 지지점의 위치

지지구조와 교차

고정

늑골과 지지구조의 보강재와 연결

고정

늑골과 지지구조의 보강재와 연결되지 않은 경우

단순지지

단절 종늑골에 고정

자유단

지지단면 없음

3. 종늑골 방식의 선측 격자구조

(1) 종늑골식 선측구조에 있어서는 선측 트랜스버스 사이에 단절 종늑골이 추가로 설치될 수 있다.

(2) 이중 선측구조의 경우 선측 트랜스버스의 역할을 수직막판이 한다. 이중 선측구조가 수평막판을 포함하는 경우 수

빙해운항선박지침 2022 85

평막판은 플랫폼으로 고려되며 4항 및 215.의 요건이 적용된다.

(3) 쇄빙선 및 Arctic5 ∼ Arctic)등급의 선박에는 종늑골 방식이 권장되지 않는다.

(4) 판 구조(4항 참조)에서 단절된 종늑골은 판 구조의 양측에 브래킷으로 고정되어야 하고 종늑골의 웨브는 판 구조에 용접되어야 한다.

4. 판 구조

(1) 판 구조라 함은 외판과 인접한 갑판, 플랫폼 및 이중저판, 횡격벽판, 특설늑골, 늑판, 빌지 브래킷으로 구성된 단면 을 말한다.

(2) (1)호에 언급된 선체 구조물에 있어서, 판 구조에 대한 요건이 적용되는 구역은 표 3.13과 같다.

표 3.13 판 구조 요건 적용구역

구역	선박등급	외판으로부터 거리
선수미 격벽	쇄빙선, Arctic5 ∼ Arctic)	선박의 전폭
선수미 격벽이외의 격벽 중 1 구역 및 2 구역 내의 격벽	쇄빙선, Arctic4 ∼ Arctic)	1.2m 이내
갑판 및 플랫폼		1.2m 이내
기타 선체구조		0.(m 이내

(3) (2)호에 언급된 판 구조의 구역에서 외판을 따라 배열된 파형을 가진 파형구조물(횡격벽에 있는 수직 파형 격벽 및 갑판이나 플랫폼에 있는 종통 파형구조)은 허용되지 않는다.

(4) 쇄빙선 및 Arctictic5 ∼ Arctictic)등급 선박의 판 구조 및 Arctictic4등급 선박의 1 구역 내의 판 구조는 외판과 직각으로 배열된 보강재가 설치되어야 한다. 이들 보강재의 간격은 표 3.14에 의한 값 이하이어야 한다.

표 3.14 판 구조 보강재의 최대간격

선체구조

보강재의 최대 간격

Icebreaker, Arctic5 (1 구역)

Arctic( ∼ Arctic)

Arctic5 (1 구역 이외),

Arctic4 (1 구역)

횡격벽, 특설늑골, 늑판

a, 단 0.5 m 이하

Za, 단 1.0 m이하

갑판, 플랫폼, 이중저

0.( m

0.8 m

비고 : a는 외판 상에서 측정된 외판 보강재의 간격을 말한다.

86 빙해운항선박지침 2022

(5) 외판 보강재와 판 구조의 교차부 형상은 표 3.15에 따른다.

표 3.15 외판보강재와 판 구조 교차부 형상

선박등급	형 상
선박등급
Icebreaker5, Icebreaker(	선수피크, 선미피크, 종늑골이 있는 1, 2 구역	2, A3, B3, D3, A4, B4 구역	대빙구조 요건이 적용되지 않는 구역(표 3.) 참조)
Icebreaker3, Icebreaker4	선수피크, 선미피크, 종늑골이 없는 1, 2 구역	1 및 2(선수미피크 제외), A3, B3, D3 구역
Arctic7, Arctic8, Arctic)	선수피크, 종늑골이 있는 1 구역	1 및 2(선수피크 제외), A3, A4, B3, B4 구역
Arctic5, Arctic(	선수피크, 종늑골이 있는 A1, B1, C1 구역	1 (선수피크 제외), 2, A3, B3 구역
Arctic4	ㅡ	1, A2, B2, A3, B3 구역

(() 외판 보강재가 판 구조에서 단절되는 경우에는 보강재의 양단은 브래킷에 의해 판 구조에 부착되어야 하며 보강재 의 웨브는 판에 용접되어야 한다.

(7) 갑판 및 플랫폼의 판 구조와 외판보강재와의 교차부는 다음 요건에 적합하여야 한다.

(가) 선측구조가 횡늑골 방식일 경우 외판 보강재는(늑골) 브래킷에 의해 갑판 보와 결합되어야 한다.

Arctic5(1 구역) 및 Arctic( ∼ Arctic)등급의 선박의 경우, 판 구조의 보강재는 매 늑골마다 설치하여야 한다. (나) Arctic5(1 구역 제외) 및 Arctic4(1 구역)등급의 선박의 경우 보가 없는 횡단면의 늑골은 단절 보강재까지 연장

된 브래킷으로 판 구조에 고정되어야 한다.

(다) 선측구조가 종늑골 방식 일 경우 갑판 보는 가장 가까운 선측 종늑골까지 연장된 브래킷으로 외판에 부착되어 야 한다.

(8) 판 구조에서 개구나 맨홀의 끝단으로부터 외판까지의 거리는 0.5m 보다 작아서는 아니 된다. 판 구조에서의 개구 또는 맨홀로부터 판 구조를 관통하는 보강재용 개구의 끝단까지의 거리는 그 보강재 깊이보다 작아서는 아니된다.

5. 선수 피크 및 선미 피크 구조

(1) 쇄빙선 및 Arctic8, Arctic)등급 선박의 경우, 선수 피크 및 선미 피크에서 선수재 또는 선미재에 용접되는 종격벽 은 선박의 중심선 상에 설치되어야 하고 모든 늑골의 하단부는 늑판 또는 브래킷에 연결되어야 한다.

(2) 쇄빙선 및 Arctic5 ∼ Arctic)등급 선박의 경우, 선수 피크에서는 스트링거 및 보강보(panting beams) 대신에 경 감구멍이 있는 플랫폼이 설치되어야 한다. 선측 현호를 따라 측정한 플랫폼의 간격은 2.0m를 초과하여서는 아니 된다. 이 구조는 Arctic4등급 선박에도 권고된다.

(3) 쇄빙선 및 Arctic5 ∼ Arctic)등급 선박의 경우, 선미 피크에서는 스트링거 및 보강보가 설치되어야 하고 선측 현 호를 따라 측정한 이들 간격은 2.0m를 초과하여서는 아니 된다. 스트링거 웨브의 치수는 다음 식에 의한 값 이상 이어야 한다.

깊이 d  L + 400 (mm) 두께 t  0.0L + 7 (mm) L : 선박의 길이 (m).

보강보 및 스트링거를 대신하여 경감구멍이 있는 플랫폼이 권고된다.

(4) 쇄빙선 및 Arctic( ∼ Arctic)등급 선박의 경우, 선수 피크 및 선미 피크 내에 있는 스트링거는 구역 A 및 D(203.의 1항 참조)에서 일반적으로 연속되어 설치되어야 한다.

(5) Arctic4등급 선박의 경우, 보강보의 단면계수와 단면적은 Arctic등급이 아닌 선박에 요구되는 값보다 25% 증가되 어야 한다. 스트링거 웨브의 치수는 다음 식에 의해 구해지는 값 이상이어야 한다.

빙해운항선박지침 2022 87

깊이 d  3L + 400 (mm) 두께 t  0.04L + 6. (mm) L : 선박의 길이 (m).

(() 선수 피크 및 선미 피크에서, 스트링거의 자유단은 면재로 보강되어야 하며, 그 면재의 두께는 웨브 두께 이상이어 야 하고 폭은 웨브 두께 10배 이상이어야 한다. 스트링거와 늑골의 교차부는 표 3.14에 따르며, 브래킷으로 스트 링거의 면재까지 연결되어야 한다.

6. 선수재 및 선미재

(1) Arctic( ∼ Arctic)등급의 선박의 선수재는 강재(주강재 권고)의 중실 단면(solid section)이어야 한다. 쇄빙선의 선수재 및 선미재와 Arctic5 ∼ Arctic)등급의 선박의 선미재는 단강재 또는 주강재이어야 한다. 선수재 및 선미 재의 단강 또는 주강의 용접부는 허용될 수 있다.

(2) Arctic4 및 Arctic5등급의 선박의 경우, 복합구조(봉과 두꺼운 판의 용접구조)의 선수재 또는 판 구조가 사용될 수 있다. 폭이 좁은 선수형상을 가진 길이 150m 미만의 선박에서는 그림 3.10과 같은 선수재를 사용할 수 있다.

그림 3.10 길이 150m 미만 선박의 선수재

(3) Arctic4 ∼ Arctic7등급 선박의 경우, 가능한 한 선수재는 깊이가 최소 hv(표 3.35 참조) 이상이고 면재를 가지는 거더 또는 종격벽에 의해 용골로부터 높이 Hl(216. 및 표 3.35 참조) 상부의 가장 가까운 갑판 또는 플랫폼까지

의 선수재 전 길이에 걸쳐 보강되어야 한다. 보강 거더의 두께는 브래킷의 두께 이상이어야 한다. 쇄빙선 및 Arctic8, Arctic)등급 선박에서는 종격벽이 중심선 거더를 대체할 수 있다.

(4) (3)호에 규정된 수직 범위내의 선수재는 최소 0.(m 깊이와 0.(m 이하의 간격의 수평 거더에 의하여 보강되어야 한다. 거더는 가장 가까운 늑골과 연결되어야 한다. 스트링거와 같은 위치일 경우 스트링거와 연결되어야 한다. 복 합구조 또는 판 구조의 선수재의 경우, 수평거더는 선수재와 외판과의 용접부을 지나 연장되어야 한다.

(5) 쇄빙선 및 Arctic7 ∼ Arctic)등급 선박의 경우, 1 구역의 상부 경계부보다 적어도 Hl(216. 및 표 3.35 참조)만큼

높게 설치된 갑판 또는 플랫폼의 상부의 수평 거더의 간격은 점진적으로 1.2m까지 증가시킬 수 있으며, 그 외 등 급의 선박의 경우에는 1.5m 까지 증가시킬 수 있다.

거더의 두께는 선수재 판 두께의 반 이상이어야 한다. 쇄빙선 및 Arctic4 ∼ Arctic)등급 선박의 경우, 거더의 자 유단은 수평 거더 끝단부의 늑골에 용접된 면재로 보강되어야 한다. 선수 피크의 스트링거는 동일 선상에 설치된 웨브와 연결되어야 한다.

(() 선미에 부가물(빙 나이프)이 있는 경우, 부가물과 타판과의 간격이 100mm를 넘어서는 아니된다. 부가물은 선미재 에 견고하게 연결되어야 한다. 부가물을 판 구조에 고정시키는 것은 허용되지 않는다.

(7) 쇄빙선에서 슈피스는 프로펠러 포스트로부터 1:8의 경사가 되도록 하여야 한다.

7. 선저 구조

(1) 쇄빙선 및 Arctic5 ∼ Arctic)등급 선박의 경우, 선수격벽으로부터 선미격벽까지 이중저가 설치되어야 한다.

(2) 쇄빙선에서 모든 주늑골마다 실체 늑판이 설치되어야 하고 Arctic8 및 Arctic)등급의 선박은 2개의 주늑골마다 실 체 늑판이 설치되어야 한다.

(3) 표 3.3의 선저부 대빙구역에서는 브래킷 형식의 늑판은 허용되지 않는다.

(4) 쇄빙선과 Arctic8 및 Arctic) 등급 선박의 중심선 거더의 깊이는 다음 식의 값 이상이어야 한다.

d0  p(9L + 800) (mm)

88 빙해운항선박지침 2022

p : Arctic8등급 선박의 경우, 0.8 Arctic)등급 선박의 경우, 0.)

쇄빙선의 경우, 1.0

(5) 쇄빙선과 Arctic8 및 Arctic)등급 선박의 선저 거더의 간격은 3.0m 이하이어야 한다.

8. 특별 요건

(1) 쇄빙선은 일반적으로 선수 격벽으로부터 선미 격벽까지 이중선측구조가 설치되어야 한다.

(2) Arctic7 ∼ Arctic)등급 선박은 기관실 구역에 이중선측구조가 설치되어야 하며 (1)호에 규정된 구역에는 이중선측 구조가 권고된다.

(3) 판 구조 또는 거더의 웨브판은 가능한 외판에 법선방향으로 설치하거나 혹은 경사진 판 구조가 권고된다.

20(. 빙하중

1. 이 장의 요건과 다른 방법에 따라 구한 빙하중을 사용하는 경우에는 특별히 우리 선급에 의해 승인을 받아야 한다.

2. 3항에서 8항에 따른 빙하중은 202.의 2항 및 3항의 요건에 적합한 선체 형상을 가진 Arctic등급 선박과 쇄빙선에 적용한다.

3. Arctic⑨급 선박의 빙하중

Arctic등급 선박의 빙하중(kPa)은 표 3.1(에 따른다.

빙해운항선박지침 2022 83

표 3.1( Arctic⑨급 선박의 빙하중

대빙구역 및 Arctic등급		빙하중 (kPa)
A1		pAl  Z00alvml000 Δ 6
B1	모든 등급	pBl  Z00aZvml000 Δ 6
C1		p	Cl	 lZ00a 6 Δ 3 l000
D1	Arctic4, Arctic5, Arctic(	pDl  a4pCl
	Arctic7, Arctic8, Arctic)	pDl  0.7pAl
2, 3, 4	모든 등급	해당 위치에서의 1 구역의 빙하중을 이용하여 다음 식에 의한 값 pkl  akl • pkl
al, aZ, a3 , a4 : Arctic등급에 따라 표 3.17에 의한 값 Δ : 상 빙흘수선에 대응하는 배수량(t) vm : 고려하는 단면에서의 빙흘수선상의 형상요소에 의한 값으로 해당 대빙구역에서의 최대 값으로 한다. 선수수선으로부터 위치에 따라 다음 식에 따른다. x 0.l8x 4 αZ L ≤ 0.Z일 때, vm  (0.Z78 + L )β x 0.08x 4 Z   0.Z일 때, v  (0.343 —  ) α L m L β x : 선수수선으로부터 고려하는 단면까지의 거리(m) α : 그림 3.1 및 3.3(여기서 x = 0)에 따라 측정되는 상 빙흘수선의 선수각(deg) β : 그림 3.2에 따라 측정되는 상 빙흘수선의 플레어각(deg). Arctic4 ∼ Arctic)등급의 늑골이 횡단면에서 오목하다면, 모든 빙해 운항 상태의 흘수선 상에서 측정된 최소각으로 한다. akl : 표 3.18에 따른다. k는 선박길이 방향에 따른 대빙구역으로써 각각 A, B, C, D로 하고 l은 선박너비 방향에 따른 대빙구역으로써 각각 2, 3, 4로 한다.					선박의	경우,

표 3.17 al, aZ, a3 , a4의 값

Arctic등급	Arctic4	Arctic5	Arctic(	Arctic7	Arctic8	Arctic)
al	0.7)	1.15	1.8)	2.)5	5.3	7.)
aZ	0.80	1.17	1.)2	3.0(	5.75	8.)5
a3	0.50	0.78	1.2	1.2	3.7	5.(
a4	0.75	0.87	1.0	-	-	-

30 빙해운항선박지침 2022

표 3.18 akl의 값

Arctic등급	선박 길이 방향 구역
	선수 및 중간구역(A 및 B)			선박중앙부(C)			선미구역(D)
	선박 너비 방향 구역
	2	3	4	2	3	4	2	3	4
Arctic4	0.5	0.4	0.35	0.4	-	-	-	-	-
Arctic5	0.(5	0.(5	0.45	0.5	0.4	-	0.5	-	-
Arctic(	0.(5	0.(5	0.5	0.5	0.45	-	0.5	0.35	0.15
Arctic7	0.(5	0.(5	0.5	0.5	0.45	-	0.5	0.4	0.2
Arctic8	0.7	0.(5	0.5	0.55	0.45	0.25	0.55	0.4	0.3
Arctic)	0.7	0.(5	0.5	0.55	0.45	0.3	0.55	0.4	0.35

4. Arctic⑨급 선박의 빙하중의 분포

Arctic등급 선박의 빙하중의 수직분포 높이, b(m)은 표 3.13에 따른다.

표 3.13 Arctic⑨급 선박의 빙하중 수직분포 높이 b

대빙구역 및 Arctic등급		수직분포 높이 b
A	모든 등급	bA  ClkΔum
B		bB  CZkΔum 최대값 : bB  l.ZbApAl/pBl 최소값 : bB  pClbC/pBl
C		bC  C3C4kΔ
D	Arctic4, Arctic5, Arctic(	bD  0.8bC
D	Arctic7, Arctic8, Arctic)	bD  bA
Cl, CZ, C3 : Arctic등급에 따라 표 3.20에 의한 값 C4 : 상 빙흘수선 상 중앙구역에서의 최소 선측경사각 β에 따라 표 3.21에 의한 값 k∆ : 다음 식에 의한 값. 단 3.5 이하이어야 한다. Δ k  3 Δ l000 Δ : 3항에 따른다. um : 고려하는 단면에서의 빙흘수선상의 형상요소에 의한 값으로 해당 대빙구역에서의 최대값으로 한다. 선수 수선으 로부터 위치에 따라 다음 식에 따른다. x 0.6lx α L ≤ 0.Z일 때, um  kB (0.63 + L )β x 0.30x α L  0.Z일 때, um  kB (0.86Z + L )β kB : 다음에 따른다. β ≥ 7 일때 l β ≺ 7 일때 l.l — 0.l β 7 x α β : 3항에 따른다. pAl, pBl, pCl : 3항에 따른다.

빙해운항선박지침 2022 31

표 3.20 Cl, CZ, C3 값

Arctic등급	Arctic4	Arctic5	Arctic(	Arctic7, Arctic8, Arctic)
Cl	0.4)	0.(	0.(2	0.(4
CZ	0.55	0.7	0.73	0.75
C3	0.34	0.40	0.47	0.50

표 3.21 C4 값

중앙구역에서의 최소

선측경사각 β(deg)

≤(

1.00

0.81

0.(8

0.54

0.52

0.47

0.44

5. Arctic⑨급 선박의 빙하중의 수평 분포

Arctic등급 선박의 빙하중의 수평 분포 길이(m), l 은 표 3.21에 따른다.

표 3.22 Arctic⑨급 선박의 빙하중의 수평 분포 길이 l

대빙구역	수평 분포 길이
A	lpA  ll.3bsinβ  단 3.k 이상이어야 한다. A Am Δ
B	lpB  ll.3bsinβ  단 3k 이상이어야 한다. B Bm Δ
C	lpC  6bC  단 3k 이상이어야 한다. Δ
D	lpD  6bD  단 3k 이상이어야 한다. Δ
bA, bB , bC , bD, k∆ : 4항에 따른다. βAm : 대빙구역 A 내에서 계수 um값이 최대가 되는 횡단면에서의 플레어각 β (deg) βBm : 대빙구역 B 내에서 계수 um값이 최대가 되는 횡단면에서의 플레어각 β (deg) um : 4항에 따른다.

32 빙해운항선박지침 2022

(. 쇄빙선의 빙하중

쇄빙선의 빙하중은 표 3.23에 따른다.

표 3.23 쇄빙선의 빙하중

대빙구역	빙하중
A1	PAl  kpPIAl
B1, C1, D1	Pkl  akPAl
2, 3, 4	Pmn  amnPml
PIAl : A1구역의 빙하중으로, 고려하는 Icebreaker등급과 동일한 Arctic등급 번호로 하여 3항의 pAl 계산식에 따른다. kp : 다음에 따른다. N ≤ N0일 때 kp  l N ≻ N 일때 k  (N /N )0.4  0 p  0 N∑ : 프로펠러 축출력 (MW) N0 : 쇄빙선 등급에 따른 표준 프로펠러 축마력으로 표 3.24에 따른다. ak : 선박 길이방향의 구역 및 쇄빙선 등급에 따른 계수로 표 3.25에 따른다. Pml : 선박 길이 방향 구역별로 1 구역의 빙하중. 즉, 구역별로 각각 PAl , PBl, PCl, PDl이다. amn : 표 3.2(에 따른다. m은 선박길이 방향에 따른 대빙구역으로써 각각 A, B, C, D로 하고, n은 선박 폭 방향에 따른 대빙구역으로써 각각 2, 3, 4로 한다.

표 3.24 N0의 값

Icebreaker등급	Icebreaker3	Icebreaker4	Icebreaker5	Icebreaker(
N0 (MW)	10	20	40	(0

표 3.25 ak의 값

Icebreaker등급	Icebreaker3	Icebreaker4	Icebreaker5	Icebreaker(
대빙구역 B1	0.(5	0.75	0.85	0.85
대빙구역 C1	0.(	0.(5	0.7	0.75
대빙구역 D1	0.75	0.75	0.75	0.75

표 3.2( amn 의 값

대빙구역	A2	A3	A4	B2	B3	B4	C2	C3	C4	D2	D3	D4
amn	0.7	0.(5	0.5	0.(	0.55	0.45	0.55	0.45	0.35	0.55	0.40	0.30

7. 쇄빙선의 빙하중 수직분포는 4항에 따라 결정하고 (즉, 고려하는 Icebreaker등급과 동일한 Arctic등급의 빙하중 수 직 분포) 선박의 길이 방향의 모든 구역 동일하게 적용한다. 즉, 선수부 대빙구역 A의 횡단면에 대하여만 um값을 계 산하여 A 구역에 대한 수직분포 높이 bA 을 구하고 이를 나머지 선박의 길이 방향 대빙구역에 대한 수직분포 높이로

사용한다.

빙해운항선박지침 2022 33

8. 쇄빙선의 빙하중 수평분포 길이는 5항에 따라 결정하고 (즉, 고려하는 Icebreaker등급과 동일한 Arctic등급의 빙하 중 수평 분포) 선박의 길이 방향의 모든 구역 동일하게 적용한다. 즉, 선수부 대빙구역 A의 횡단면에 대하여만 βAm

값을 계산하여 A 구역에 대한 수평분포 길이 lpA를 구하고 이를 나머지 선박의 길이 방향 대빙구역에 대한 수평분포

길이로 사용한다.

207. 외판

대빙구역의 외판 두께 t(mm)는 다음 식의 값 이상이어야 한다. 또한 선급 및 강선규칙 3편 4장에서 규정하는 값 이 상이어야 한다.

t  t0 +Δt (mm)

t0 : 다음 식에 의한 값.



p

t0  l.8a0 σ

p : 20(.의 3항 또는 20(.의 (항에 따라 구한 고려하는 판의 빙하중(kPa).

a0 : 다음 식에 의한 값.

a0 

a l+ 0. s

s : 고려하는 구역이 횡늑골 방식일 경우 s  b 다만, 부 스트링거의 간격 또는 판 구조 간의 간격 이하이어야 한다.

고려하는 구역이 종늑골 방식일 경우 s  l.

b : 20(.의 4항 또는 20(.의 7항에 따른 고려하는 구역의 빙하중 수직 분포(m).

l : 종늑골의 지지점사이의 거리(m).

a : 종늑골식일 경우 종늑골 간격(m) 또는 횡늑골식일 경우 횡늑골 간격(m).

∆t : 부식 및 마모에 대한 추가 두께(mm)로써, 대빙구역 및 선박등급에 따라 표 3.27에 의한 값.

표 3.27 부식 및 마모에 대한 추가 두께 ∆t (mm)

선박등급	대빙구역
선박등급	A, B	C, D
Arctic4	7.0	5.0
Arctic5	7.0	5.5
Arctic( ∼ Arctic)	7.5	5.5
Icebreaker3	7.5	5.5
Icebreaker4	).5	(.5
Icebreaker5	11.5	7.5
Icebreaker(	13.0	7.5

208. 보강재의 실제 전단면적 및 소성단면계수의 계산 방법

보강재의 실제 전단면적 및 소성단면계수의 계산 방법은 2장 205.에 따른다.

34 빙해운항선박지침 2022

203. 횡늑골 방식의 일반늑골

이 요건은 횡늑골식 격자구조의 주/부늑골 및 특설늑골에 대하여 적용한다. 주늑골 방식일 경우 늑골 상하부 지지구조 사이의 단일 스팬에 대하여 적용한다. 웨브방식일 경우에는 지지구조 사이의 모든 스팬에 대하여 적용한다. 즉, 상부지 지구조와 스트링거 사이, 스트링거와 스트링거 사이, 또는 스트링거와 하부지지구조 사이의 모든 스팬에 적용한다.

1. 일반늑골의 소성단면계수 Z(cm3)은 다음 식의 값 이상이어야 한다.

Z  kZ0 (cm3)

k : 다음 식에 의한 값.

k  F + 0.lj

F : 늑골 단부의 지지도에 따른 계수로 다음에 따른다.

CF = 4 인 경우, 1

CF ˂ 4 인 경우, 0.5

CF : 선측구조의 늑골방식에 따라 다음에 따른다. 주늑골식 방식인 경우 : 표 3.28에 따른다.

웨브방식인 경우 : 4

j : 인접하는 두 개 늑골의 고정단부의 수로써 다음에 따른다. 주늑골식 방식인 경우 : j ≦ 4

웨브방식인 경우 : 표 3.28에 따른다.

Z0 : 다음 식에 의한 값.

Z  l.l Z0 pbal Y k C

0 σy k

p : 20(.의 3항 또는 20(.의 (항에 의한 고려하는 구역의 빙하중 (kPa)으로, 대빙구역 1의 하단이 경계가 격자구조에 포함되고 고려하는 늑골이 대빙구역 1 및 2를 포함한다면, 다음의 p 값에 따른다. 상부지지구조의 판으로부터 1 구역의 하단 경계까지의 거리가 l.Zb보다 클 경우 : p  pkl

상기 이외의 경우 : p  pkZ

pkl, pkZ : 1 구역 및 2 구역에서의 빙하중(20(.의 3항 참조).

b : 고려하는 구역의 빙하중의 수직분포 높이(m)로써 20(.의 4항 또는 20(.의 7항에 따른다. 다만,

b가 l보다 클 경우 Z0 및 A을 계산 할 때 b는 l로 한다.

a : 선측에서 측정한 일반 늑골 간격(m).

l : 고려하는 늑골의 스팬(m)으로 다음에 따른다. 주늑골 방식의 경우 : 표 3.28에 따른다. 웨브방식의 경우 : 표 3.23에 따른다.

Y : 다음 식에 의한 값.



Y  l— 0. b

kk : 다음에 따른다.

웨브방식의 선측구조에서 스트링거와 결합된 일반늑골 : 0.) 그 외의 경우 : 1.0

C : 다음에 따른다.

l — li li ≺ 0.l 일 때 C  4li Z

li ≥ 0.l 일 때 C  l

li : 고려하는 늑골의 스팬과 대빙구역이 겹치는 부분이 길이(m).

빙해운항선박지침 2022 35

표 3.28 주늑골 방식의 계수 CF 및 l

계수	늑골 끝단의 고착 방법
계수	양단 지지	일단 지지, 일단 자유 (단절 보강재에 부착된 경우)	양단 자유 (단절 보강재에 부착된 경우)
CF	4	3	2
l	두 개의 인접한 늑골의 지지 구조의 평균 간격	주늑골의 지지 구조의 간격

표 3.23 웨브방식의 계수 l 및 j

고려하는 일반 늑골의 위치

스트링거 사이

스트링거 간의 거리

상부(하부) 지지구조와 가까운 스트링거 사이

인접한 두 늑골의 지지구조와 가까운 스트링거 까지의

거리의 평균

j0 +Z

단, j0 ≤ Z(여기서, j0는 인접한 두 늑골에 대한 지지구조 중의 고정

지지단면의 수)

2. 일반 늑골의 웨브 면적 A(cm2)는 다음 식에 의한 값 이상이어야 한다.

A  8.7pab k k k + 0.ld Δt (cm2)

 Z 3 4 m y

kZ : 다음 식에 의한 값.

kZ  4/k

k3 : 다음 식에 의한 값. 다만, 0.7 이상이어야 한다.

k3  

 +Z β

Z.

 : 다음 식에 의한 값.



  l (a/l)Z Zβ

p a k β : 1항에 따른다.

b, l : 1항에 따른다. 다만, 늑골 양단 브래킷 끝단 사이의 거리 이하이어야 한다.

k4 : 스트링거의 지지에 따른 계수로써 다음에 따른다. 스트링거가 없는 경우 : 1,

스팬 내에 스트링거가 있는 경우 : 0.),

dm : 웨브 깊이(cm)로써, 대칭 구형강의 경우 dm  0.89d, 비대칭 구형강의 경우 dm  0.84d d : 압연 형강의 깊이(cm).

∆t : 부식에 대한 여유치(mm)로 다음에 의한 값.

디프 탱크 구역 : ∆t = 2.5

디프 탱크 이외의 구역 : ∆t = 1.5

3. 실제 웨브 단면적 A(cm2)는 2장 205.에 따른다.

4. 일반 늑골의 웨브 두께 t(mm)는 다음 식에 의한 값 중 큰 것 이상이어야 한다.

t  

pa+Δt (mm) 또는

t  0.0ll4dmσy +Δt (mm)

3( 빙해운항선박지침 2022

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GC-14-K

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2022

빙해xxxx 지침

x x 선 급

제 1 장 대빙구조‌

제 2 장 극지운항선박‌

제 3 장 쇄빙기능을 갖는 극지운항 선박

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제 1 장 대빙구조 ‌

제 2 장 극지운항선박 ‌