In recent years, surface ship shock trials have been conducted in many countries for shock qualification of ship integrity, systems and subsystems. A ship trial identifies design and construction deficiencies that have negative impact on ship and crew survivability. Such a trial also validates shock hardening and performance. However, live fire ship shock trials and underwater explosion testing are both complex and expensive. As a possible alternative, numerical modeling and simulation may provide viable information to look into the details of dynamic characteristics of ships, including at the component and sub-component levels. Ship shock analyses were conducted using a finite element based coupled catamaran type ship with a fluid model. This model also applies to Underwater explosion (UNDEX) simulation for movements with a high speed catamaran type ship. Catamaran type ship shock modeling and simulation has been performed and the simulation results were compared with the empirical data. The high speed craft of catamaran type ship shock analysis approach is presented and the important parameters are discussed. In this study, shock analyses for a high speed catamaran type ship, which can travel at above 40 knots, were conducted using a finite element based coupled ship and fluid model and an underwater explosion simulation that detonates 150 kg of TNT. As a benchmark step for the validation of the LS-DYNA and Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) coupling method in underwater explosions, several problems, such as gas bubbles, explosive shock waves and cavitation, etc., are analyzed using LS-DYNA and results are compared with those from analytical solutions, simulation or experimental results.
최근 많은 국가에서 수중폭발이 함정시스템과 해양시스템의 생존성과 취약성 전반에 미치는 영향에 대한 많은 연구가 이루어져 왔다. 수중폭발에 의한 함정 생존성에 관한 연구는 함정과 함 승조원의 생존에 직결되는 중요성이 있다. 이에 따라 고전적으로 실사시험 및 평가가 이루어져 왔다. 하지만, 시험 및 평가에 있어 소요되는 천문학적인 경비 및 인력을 절감하기 위해 컴퓨터 수치계산 및 시뮬레이션으로 대체 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는, 시뮬레이션을 통해 정확한 결과를 얻기 위해서 유한요소 쌍동선 모델과 유체 모델을 사용하여 수중폭발 환경을 구현하였다. 또한, 이동하는 쌍동선형 고속정 모델을 사용하여 수중폭발 환경을 구현하였다. 그리고 수중폭발에 대한 쌍동선체 고속정의 모델링과 해석에서 나온 데이터를 실험식을 통해 나온 데이터와 비교하여 정확성을 확인했다. 쌍동선형 고속정 모델에 수중폭발 환경을 구현하고 이에 대해 설명을 한 것 역시 본 연구에서 주목할 점이다. 본 연구에서는, 40노트의 속도로 달리는 쌍동선형 고속정에 대한 150kg의 TNT의 수중폭발에 대한 수중충격응답을 분석하였다. 그리고 LS-DYNA프로그램에 ALE기법을 적용하여 수중폭발로 인한 가스 버블의 움직임, 수중 충격파, 캐비테이션 현상 등을 구현하였다. 또한, 이를 통해 얻은 결과들을 비교하였다.
