[선박해양공학실험] 경사실험 결과 보고서

목차

Ⅰ. 서론
실험 목적

Ⅱ.본론
1.부심과 복원력
● 중량 중심
● 배수량과 부심
● 중량과 부력의 관계
● 복원력

2.메타센터
● 1 가로 메타센터와 가로 메타센터 높이
● 2 가로 메타센터의 위치
● 3 메타센터 높이의 이용
● 4 CM의 계산
● 5 GM의 관측

3. 복원력 곡선
● 정복원력 곡선
● 복원력 교차곡선
실험 장치 및 방법

Ⅲ. 결론
안정성과 복원력 평가
총괄 및 고찰
참고문헌

본문내용

0mm
`0
194
119.3137
40
234
125.1745
60
254
128.1049
80
274
131.0353
100
294
133.9657
따라서 수면 C로부터 무게중심 G간의 높이CG는 다음과 같다.
(2.11)
중심추의 변위(mm)
CG값
수평이동추의
이동거리
20mm
0
27.3144
20
30.2448
30
31.7100
40
33.1752
60
36.1056
80
39.0360
120
44.8968
수평이동추의 이동거리 40mm
0
27.3144
40
33.1752
60
36.1056
80
39.0360
100
41.9664
수평이동추의 이동거리 60mm
0
27.3137
40
33.1745
60
36.1049
80
39.0353
100
41.9657

다음은 식2.8을 적용하여 GM값을 구하였다.
중심추의 변위(mm)
GM값
수평이동추의
이동거리
20mm
0
2.2916
20
0.2842
30
0.2339
40
0.2069
60
0.1627
80
0.1315
120
0.1027
수평이동추의 이동거리 40mm
0
1.0204
40
0.3001
60
0.2728
80
0.2320
100
0.2137
수평이동추의 이동거리 60mm
0
1.2745
40
0.3974
60
0.3597
80
0.3256
100
0.3017

CM=CG+GM이라는 관계를 이용하여 CM값을 구하였다.
중심추의 변위(mm)
CM값(CG+GM)
수평이동추의
이동거리
20mm
0
29.6059
20
30.5290
30
31.9438
40
33.3821
60
36.2682
80
39.1675
120
44.9995
수평이동추의 이동거리 40mm
0
28.3348
40
33.4753
60
36.3784
80
39.2680
100
42.1801
수평이동추의 이동거리 60mm
0
28.5882
40
33.5719
60
36.4646
80
39.3609
100
42.2674
이와같이 실험 데이터 테이블을 작성하여 이번 경사실험에 대한 토의를 진행하였다.
Ⅲ.결론
안정성과 복원력 평가
지금까지의 실험 데이터를 분석하여 여러 그래프를 만들어보고 그에 따른 해석을 통해 복원안정성 평가를 실시하였다. 우선 선박의 안정성 판별은 경심고 GM의 산정을 통해 가능하다는 점을 본론을 통해 설명한 바 있다.
GM > 0 : 안정
GM = 0 : 중성평형
GM < 0 : 불안정
2조의 실험 결과값에서는 모든 GM값이 안정적(GM > 0)으로 나왔기 때문에 불안정에 대한 내용보다 안정상태 내에서 안정한 정도를 판단하는 것에 초점을 두기로 하였다. 이러한 목표를 세우고 여러 번에 걸쳐 토의를 진행하였다. 토의를 진행하면서 GM값이 안정성 평가의 기준으로 적합하다는 결론에 도달할 수 있었다.그래서 우리는 수평이동추의 이동거리에 따른 변화를 살펴보기로 했다.
수평이동추의 이동거리에 따른 GM값의 변화
수평이동추의 이동거리
중심이동추의 변위(mm)
20mm
40mm
60mm
40
11.8551
17.1964
22.7692
60
9.3205
15.6294
20.6105
80
7.5359
13.2937
18.6568
그래프를 통해 보면 중심이동추의 변위가 증가할수록 GM값이 감소하고 있다.
GM값이 (+)이긴 하지만 0에 가까워 지면서 점점 안정성이 감소하고 있다는 사실을 알 수 있었다. GM값의 변화를 좀더 관찰하기 위해 GM=CG+GM의 관계를 살펴보았다.
그래프2.1-2.3을 살펴보면 CG값은 증가하고 GM값은 감소하지만 전체적인 CM값은 증가하고 있음을 알 수 있다.이러한 사실은 무게중심(G)과 메타센터(M)이 동시에 증가하고 있지만 증가량이 무게 중심이 더 크기 때문이다. 무게 중심이 더 위로 상승하면서 부심과의 거리가 점차 벌어지게 된다. 그 결과 안정성 감소함을 알 수 있다.
다음으로는 복원력 곡선을 작성하여 복원력에 대해 알아보기로 했다.
수평추의 이동거리
중심이동추의 이동거리
20mm일때
40mm일때
60mm일때
80mm일때
라디안값
GZ
라디안값
GZ
라디안값
GZ
라디안값
GZ
20
0.0262
3.4331
0.2896
3.3857
0.3684
3.3563
0.4556
3.3159
40
0.1175
6.8512
0.3993
6.6859
0.4394
6.0481
0.5166
6.5656
60
0.1411
10.2663
0.4524
9.9527
0.4998
9.8770
0.5521
9.7851
총괄 및 고찰
이 실험의 목적은 부유체의 부력 발생 원리를 이해하고 부유체의 중심과 부심의 변화에 따른 안정성을 조사하는 것이다. 실험을 통해 배의 중심의 변화가 부유체의 안정성에 대해 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 부유체는 경심 M과 무게중심 G의 거리 GM을 통해 안정성을 평가 할 수 있다. 또한 초기복원력의 복원암(GZ)을 구함으로써 GM값이 복원력에 큰 영향을 미친다는 것을 알게 되었다. 우리는 일정한 배수량에서 여러 경사각θ에 대한 복원팔 GZ를 구해 정복원력곡선을 표현하였고 각 중심무게 추의 위치를 변화시켜 변한 중심에 따라 정복원력곡선을 비교했다. 이를 통해 중심의 이동에 따라 초기 복원력의 정복원력곡선을 비교 할 수 있다. 이는 중심이 올라갈수록 GM 값이 낮아지고, 같은 각도로 경사했을 때 중심이 높은 것이 복원암 GZ가 낮아 복원력이 떨어짐을 알 수 있다. 우리는 이론을 통해 GM값이 음수이냐 양수이냐에 따라 복원모멘트가 발생하고 경사모멘트가 발생한다는 것을 알고 있지만 이 실험을 통해 GM의 값이 작아질수록 복원력이 나빠지고 0에 가까워질수록 복원모멘트가 작아 작은 각도에도 쉽게 복원력 소멸각에 도달한다는 것을 유추해 낼 수 있다.
참고문헌
- 기본조선학 , 임상전 역, 대한교과서 주식회사,1997
- 선박계산 , 대한조선학회, 동명사, 1999
- 정역학 , 손충렬 외 5명 , 범한 주식회사, 1994
- 유체역학 , Frank M. White , 조강래,유정열,강신혁 공역 ,1995

키워드

석박,   해양,   부심