The nonlinear simple pendulum is investigated to find the exact closed-form analytical solution, satisfying initial conditions of angular position and angular velocity. While previous numerous studies have been conducted on the nonlinear simple pendulum, the exact closed-form analytical solution still remains not available in public domain for the most general initial condition including initial angular velocity as well as initial angular displacement. In this paper, the exact closed-form analytical solution for the general initial conditions is derived using Jacobi’s elliptic function and elliptic integral. The result was verified by comparing it with previous studies and the numerical solution of the equation of motion through the Runge-Kutta integration method.

선박은 해상에서 정박시 앵커를 이용함으로써 선박에 작용하는 외력에 대항하여 주묘를 방지하고 선박의 안전성을 확보하여야 한 다. 선박의 안전한 투묘 작업을 수행하기 위해서는 앵커의 파주운동과 파주력 특성에 대한 기본적인 이해가 필요하다. 앵커의 초기 투묘시 해 저에서의 앵커 자세에 따르는 파주운동과 파주력 특성을 파악하기 위하여 길이 6미터의 저질이 모래인 수조에서 앵커 모형의 예인 실험을 실 시하였다. 실험에 사용된 앵커 모형은 실무에서 많이 사용되고 있는 ASS형과 AC-14형 앵커를 대상으로 하였다. 실험 결과 앵커 형태와 관계 없이 앵커의 초기 위치가 예인 방향과 동일한 경우와 직각으로 놓여 진 상태에서는 앵커 플루크가 최대 깊이까지 파고 들어 가고, 이 최대 깊 이에서 일정한 심도를 유지한 채 파주운동을 하고 있는 것을 확인하였다. 앵커가 예인 방향과 반대 방향으로 초기 투묘된 경우 다른 초기 위치 상태에 비해서 파주력 계수 값이 작아지는 모습을 보이고 있으므로 앵커 투묘시 특히 주의를 해야 될 것으로 판단된다.

쐐기형 레일클램프는 초기에는 작은 압착력으로 레일을 압착하다가 바람이 불면 쐐기작용에 의해 큰 압착력으로 레일을 압착하는 구조를 가지고 있다. 이 때쐐기작용을 위해 레일클램프는 레일을 따라 이동하게 되는데, 만약 지지대를 설치하지 않으면 밀림거리가 증가하여 구조물을 파괴에 이르게 하는 과부하가 발생하게 되므로 이를 방지하기 위한 지지대를 적절히 설치하여야 한다. 이러한 지지대의 적정위치는 초기압착력과 쐐기각에 따라서 결정되므로, 본 연구에서는 이러한 초기압착력과 지지대의 위치사이의 관계에 대하여 살펴보기 위하여 5가지 쐐기각을 설계변수로 하여 유한요소해석을 수행하였다.