조선공학일반08강.hwp

Size: px

Start display at page:

Download "조선공학일반08강.hwp"

은별 진
7 years ago
Views:

1 Section 008 복원성과 트림 1. 메타센터 일반적인 선박에서 무게중심 위치(G)는 부심의 위치(B)보다 위에 있으며 횡경사를 시키게 되면 부심이 초기 위치로부터 부력이 증가한 쪽으로 이동하게 된다. 중량과 부력은 크기는 같고 서로 반대방향으로 작용하며 로 표시하는데 안정한 선박에서는 이 때 복원모멘트가 작용하게 된다. 이 경우 새로운 부심위치에서의 부력의 작용선이 초기 부력의 작용선과 만 나는 점이 무게중심 위치보다 위 쪽에 놓이는데 이 교점을 메타센터(M)라고 한다. 메타센터가 무게중심보다 위에 있으면 양, 아래에 있으면 음으로 표현하며 무게중심과 메 타센터 사이의 거리를 메타센터높이(GM)라고 한다. (1) 복원모멘트 GM은 초기 횡복원성을 나타내는 지표인데 일반선박에서 횡경사각( )이 10 보다 작으면 GM이 변하지 않는다고 간주하며 점점 크게 하면 초기에는 GM이 증가하다가 어느 순간부 터 감소하며 결국 음의 값을 가져 전복하게 된다. 복원모멘트 은 sin 로 나타낼 수 있다. (2) 메타센터 높이 1 기선으로부터 부심까지의 연직높이(KB)를 구한다. (선도 또는 오프셋표) 2 메타센터 반지름(BM)을 구한다. (, : 중심선에 대한 수선면의 2차모멘트) 3 무게중심의 연직높이(KG)를 구한다. (화물의 양과 위치에 따라 변하므로 추정값 사용) 4 GM = KB + BM - KG (3) 경사시험 무게를 알고 있는 중량물(W)을 선박의 중심선으로부터 d만큼 가로로 이동시키며 횡경사 모멘트( )와 복원모멘트( )가 같아질 때 멈추게 된다. 이 때 횡경사각은 선내에 진자를 매단 후 길이와 추가 움직인 거리를 측정하여 구하면 된다. 중심의 위치와 메타센터높이를 구할 수 있다. tan - 자유표면효과 : 탱크 내 유동성 화물 또는 액체에 자유표면이 있을 경우 횡경사에 따라 경사진 쪽으로 쏠려서 무게중심 위치가 변하여 메타센터 높이에 영향을 주게 된다. 이 영향 때문에 메타센터 높이가 감소하므로 주의를 요하며 실제 선박에서는 길이방향으로 격벽을 설치하여 효과를 줄이는 경우도 많다.

(1) 복원모멘트 GM은 초기 횡복원성을 나타내는 지표인데 일반선박에서 횡경사각( )이 10 보다 작으면 GM이 변하지 않는다고 간주하며 점점 크게 하면 초기에는 GM이 증가하다가 어느 순간부 터 감소하며 결국 음의 값을 가져 전복하게 된다. 복원모멘트 은 sin 로 나타낼 수 있다.

2 2. 복원력 (1) 정복원력곡선 횡경사 각도에 대한 복원모멘트를 그린 곡선이며 모든 경사각에서의 배수량이 일정하므로 복원모멘트 대신에 복원팔(GZ)을 사용하기도 한다. 경사각이 증가할수록 복원모멘트가 커지 다가 갑판 모서리가 물에 잠기기시작하는 경사각 근처에서 최대값을 가지며 각도가 더 커지 게 되면 감소하다가 결국 0이 되는데 이 때의 경사각을 복원력범위라고 한다. (2) 복원성 기준 메타센터 높이 값은 보통 폭의 0.6% 정도인데 GM값이 너무 작으면 복원력이 부족해질 수 있고 너무 크면 과대한 복원력 때문에 승선감을 해치게 된다. 따라서 선급협회에서는 GM의 최소 허용값을 규정해놓고 있다. 3. 흘수와 트림 (1) 흘수 물건(중량물)을 추가로 실을 경우 흘수 증가량은 ( : 수선면적, : 물의 비중) 이 된다. 여기서 물의 비중의 단위는 이다. (2) 트림 배의 선수미의 흘수차를 말하며 선수트림은 선수, 선미트림은 선미의 흘수가 더 큰 경우를 말한다. 선수트림이 발생하게 되면 프로펠러가 수면에 노출되어 효율이 떨어지고 조타상으 로 좋지 않으므로 부심의 위치를 선수방향으로 이동하거나 기관실 길이를 짧게 하여 화물 중심을 선미 쪽으로 이동시킨다. 4. 경두선과 중두선 배의 상부가 무거운 배를 중두선, 하부가 무거운 배를 경두선이라고 하며 복원력이 커서 복원주기가 짧아 승선감이 나쁘다.

6% 정도인데 GM값이 너무 작으면 복원력이 부족해질 수 있고 너무 크면 과대한 복원력 때문에 승선감을 해치게 된다. 따라서 선급협회에서는 GM의 최소 허용값을 규정해놓고 있다. 3. 흘수와 트림 (1) 흘수 물건(중량물)을 추가로 실을 경우 흘수 증가량은 ( : 수선면적, : 물의 비중) 이 된다.

3 5. 기출문제 2009 조선기사 1. 선박의 경사시험은 무엇을 알기 위해 실시하는가? 가. 복원력 범위 및 배수량 나. 중심 위치 및 메타센터높이 다. 부심 위치 및 부면심 위치 라. 경사 각도 및 복원력 소실각 2. 메타센터 높이(GM)를 계산하는 옳은 식은? (단, KB:기선으로부터 부심까지의 연직높이, KG:기선으로부터 무게중심까지의 연직높이, BM:메타센터 반지름) 가. GM=KB-BM-KG 나. GM=KB+BM-KG 다. GM=KB-BM+KG 라. GM=KB+BM+KG 3. 선박의 경사시험을 하는 목적은 다음 중 무엇을 구하기 위해서인가? 가. 부면심 위치 나. 부심 위치 다. 중심 위치 라. 경심 위치 4. 배수량 100ton의 배에서 1ton의 중량물을 가로방향으로 4m 이동시켰을 때 길이 2m의 진자끝이 0.2m 이동하였다. 이 때 메타센터 높이 GM은? 가. 0.2m 나. 0.3m 다. 0.4m 라. 0.6m 해설 :

GM=KB-BM-KG 나. GM=KB+BM-KG 다. GM=KB-BM+KG 라. GM=KB+BM+KG 3. 선박의 경사시험을 하는 목적은 다음 중 무엇을 구하기 위해서인가? 가. 부면심 위치 나. 부심 위치 다.

4 2004 조선산업기사 5. 선박의 메타센터 반경(BM)에 관한 설명 중 틀린 것은? 가. 방형계수( )가 작을수록 크다. 나. 동일 선박에서 흘수가 작을수록 크다. 다. 동일 선박에서 만재흘수 상태일 때 가장 크다. 라. 오프 셋(off-sets)을 이용하여 구할 수 있다. 해설 : 가. 방형계수가 작으면 배수용적이 작으므로 분모가 작아져서 커진다. 나. 동일 선박에서 흘수가 작으면 배수용적이 작으므로 크다. 다. 동일 선박에서 만재흘수 상태는 흘수가 크므로 배수용적이 커져서 반지름은 작아진다. 라. 오프 셋에는 배수량에 관한 정보가 들어있으므로 배수용적을 구할 수 있다 조선기사 6. 선박의 내부에 자유표면(free surface)을 가지는 유동수(free water)가 있을 경우, 횡요 운동을 함에 따라 복원력은? 가. 증가한다 나. 영향이 없다 다. 감소한다 라. 일정치 않다 해설 : 유동수가 있으면 자유표면효과로 GM이 작아지는데 복원모멘트는 GM에 비례하므로 감소한다 조선기사 7. 배수량을 일정하게 하고 선폭을 증가시키면 복원력은? 가. 증가된다 나. 변동이 없다 다. 감소한다 라. 경우에 따라 다르다 해설 : 선폭이 증가하면 부심의 변위가 커져서 모멘트팔의 값이 커지므로 복원력이 증가하 게 된다 조선기사 8. 선박의 폭을 증가시킬 때 증대되지 않는 것은? 가. 횡메타센터 반지름(BM) 나. 복원성 범위 다. 부심의 높이(KB) 라. 메타센터 높이(GM) 해설 : 폭이 증가하면 부심의 변위가 커지게 된다. 따라서 이전 부심과 이후 부심의 교점 인 메타센터 높이는 커지게 되며 복원성 범위도 넓어진다. 또한 BM = KG+GM-KB로 나타 낼 수 있는데 KG와 KB는 일정한데 GM이 커지므로 BM도 커지게 된다. KB는 폭과는 관계 가 없으므로 변화하지 않는다.

영향이 없다 다. 감소한다 라. 일정치 않다 해설 : 유동수가 있으면 자유표면효과로 GM이 작아지는데 복원모멘트는 GM에 비례하므로 감소한다. 2003 조선기사 7. 배수량을 일정하게 하고 선폭을 증가시키면 복원력은? 가. 증가된다 나. 변동이 없다 다. 감소한다 라. 경우에 따라 다르다 해설 : 선폭이 증가하면 부심의 변위가 커져서 모멘트팔의 값이 커지므로 복원력이 증가하 게 된다.

5 2006 조선산업기사 9. 선박의 어떤 배수량에서 가로 경사각 변화에 대한 복원정 GZ변화 모양을 나타낸 곡선 은? 가. 복원력 곡선 나. 본전 곡선 다. 배수량 곡선 라. 전단력 곡선 2004 조선기사 10. 현행 선박복원성규정 중에서 복원지수 C값에 영향을 주지 않는 항은? 가. 경사모멘트 곡선의 형상 나. 횡복원모멘트 곡선의 형상 다. 전진각 및 선속 라. 횡동요각 및 해수 유입각 해설 : 모멘트 및 횡동요는 모두 복원성에 영향을 주는 요인이지만 전진각이나 배의 속도는 복원성과는 관계가 없다 조선산업기사 11. 선박의 복원력에 관한 설명으로 잘못된 것은? 가. 선박의 무게 중심이 낮을수록 복원력은 크다. 나. 선박의 폭이 증가하면 복원력은 감소한다. 다. 일반적으로 세깅상태에서는 복원력이 감소한다. 라. 탱크내의 자유수는 복원력을 감소시킨다. 해설 : 가. 무게 중심이 낮을수록 GM이 커져서 복원력은 커진다. 나. 폭이 증가하면 GM이 커져서 복원력은 커진다. 다. 세깅상태에서는 선체 중심부의 중력이 커지고 선수미의 부력이 커져 불안정한 상태가 되어 복원력이 감소한다. 라. 자유수는 자유표면효과를 발생시켜 GM을 작게하므로 복원력이 감소된다 조선산업기사 12. 수선면적이 1,000m2 인 선박에 41 TON의 화물을 갑판 중앙에 적재할 경우, 해수에서 흘수의 증가량은? (단, 해수의 비중은 1.025이다.) 가. 2.5 cm 나. 3.0 cm 다. 3.5 cm 라. 4.0 cm 해설 : 이므로 4.0cm. (물의 밀도 : )

일반적으로 세깅상태에서는 복원력이 감소한다. 라. 탱크내의 자유수는 복원력을 감소시킨다. 해설 : 가. 무게 중심이 낮을수록 GM이 커져서 복원력은 커진다. 나. 폭이 증가하면 GM이 커져서 복원력은 커진다. 다. 세깅상태에서는 선체 중심부의 중력이 커지고 선수미의 부력이 커져 불안정한 상태가 되어 복원력이 감소한다. 라. 자유수는 자유표면효과를 발생시켜 GM을 작게하므로 복원력이 감소된다.

6 2003 조선산업기사 13. 수선면적( )이 1200m2인 선박의 갑판 중앙에 67.65톤의 화물을 적재하였을 때 흘수 증가량은? 가. 4.0cm 나. 4.5cm 다. 5.0cm 라. 5.5cm 2003 조선산업기사 14. 하천을 운항하던 선박이 바다로 진입하면? 가. 흘수가 증가한다 나. 흘수가 감소한다 다. 흘수가 변화하지 않는다. 라. 흘수가 증가할 수도 감소할 수도 있다. 해설 : 하천은 비중이 1.0, 바다는 1.025이므로 밀도가 커져서 흘수 계산식의 분모가 커지게 되고 흘수는 작아진다 조선산업기사 15. 어떤 선박의 선수 흘수가 10m, 선미 흘수가 10.3m이다. 이 선박의 트림(trim) 값은? 가. 0.3m 나. 3m 다. 1.4m 라. 1.3m 해설 : 트림은 선수미의 흘수차이므로 이 된다 조선산업기사 16. 전부흘수 380cm, 후부흘수 345cm인 배가 중량물 이동으로 전부흘수는 360cm, 후부흘수는 450cm로 변화하였다. 새로운 흘수선에 대한 트림은? 가. 90cm 선미트림 나. 90cm 선수트림 다. 20cm 선수트림 라. 105cm 선미트림 2004 조선산업기사 17. 길이 45m, 폭 9m, 깊이 8m인 상자형 선체가 흘수 4m로 떠 있다. 그림의 A구획실이 완전 침수되었다면 그 때의 흘수는? 가 m 나 m 다 m 라 m 해설 : 흘수선 아래의 용적을 비교하면 된다. 완전 침수가 되고나면 길이가 45m에서 36m로 줄어들게 되므로 에서 =5.625이다.

2004 조선산업기사 16. 전부흘수 380cm, 후부흘수 345cm인 배가 중량물 이동으로 전부흘수는 360cm, 후부흘수는 450cm로 변화하였다. 새로운 흘수선에 대한 트림은? 가. 90cm 선미트림 나. 90cm 선수트림 다. 20cm 선수트림 라. 105cm 선미트림 2004 조선산업기사 17.

7 18. 만재 입항시에 복원성이 나쁜 이유가 아닌 것은? 가. 출항시 가득 찼던 연료가 항해 중 소모로 자유표면의 효과가 있다. 나. 선저 탱크의 기름 소모로 인해 중심이 상승한다. 다. 산적 홤루선의 경우 횡요에 의해 화물이 한 쪽으로 쏠린다. 라. 항해 중 밸러스트 탱크에 해수를 채우므로 배수량이 증가한다. 해설 : 밸러스트 탱크에 해수를 채우면 배수량이 증가하여 복원력이 커진다. 19. 다음 중에서 경두선을 잘못 설명한 것은? 가. 무게 중심이 낮은 값을 말한다. 나. GM의 값이 커서 복원력이 매우 좋다. 다. 복원력이 크기 때문에 승선감이 매우 좋다. 라. 작업선이나 어선의 경우에 경두선이 많다 조선산업기사 20. 경두선에 관한 설명으로 틀린 것은? 가. 무게 중심이 낮다. 나. 복원력이 크다. 다. 동요주기가 짧다. 라. 승선감이 좋다.

해설 : 밸러스트 탱크에 해수를 채우면 배수량이 증가하여 복원력이 커진다. 19. 다음 중에서 경두선을 잘못 설명한 것은? 가. 무게 중심이 낮은 값을 말한다. 나.

Microsoft PowerPoint - (OCW)조선해양공학계획 [03-2],[04-1] Restoring force.ppt [호환 모드]

Microsoft PowerPoint - (OCW)조선해양공학계획 [03-2],[04-1] Restoring force.ppt [호환 모드] [8] [-],[4-] lannin rocedure of Naval rchitecture & Ocean Enineerin September, 8 rof. u-yeul ee Department of Naval rchitecture and Ocean Enineerin, Seoul National Universit of ollee of Enineerin 8_Restorin