선박의 항행 성능은 어떻습니까?

선박 부력

특정 하중 조건에서 선박의 떠 다니는 능력을 부력이라고합니다.

선박은 부체이며, 선박의 침몰을 결정하는 힘은 주로 중력과 부력이다. 그것의 부봉은 중력과 부력의 크기가 같고, 방향이 반대이며, 두 힘은 같은 수직선에 작용해야 한다.

배의 중력은 배의 총 중량이다. 배의 부력은 선체에 대한 물의 부력을 가리킨다.

아르키메데스 정리에 따르면 배의 부력은 선체가 배출하는 같은 부피수의 무게와 같다.

선박의 무게 중심은 일반적으로 W 로 표현되며, 선박의 무게 중심을 통해 무게 중심 (G) 이라고도 하며, 그 방향은 수직으로 내려가고, 선박의 무게 중심 G 의 위치는 화물의 이동에 따라 변한다. 선박의 부력은 일반적으로 B 로 표시되며, 선박의 수중 볼륨의 기하학적 중심을 통해 부력 중심 (G) 이라고도 하며, 방향은 수직으로 올라간다. 선박의 부력 센터 G 의 위치는 송수선 아래 선체의 용적 변화에 따라 그림 1-23 과 같이 변한다.

배의 중력 (W) 과 부력 (B) 은 크기가 같고, 방향은 반대로 같은 수직선에서 작용한다. 이때 배는 물 위에 균형 있게 떠 있었다.

화물을 늘리면 배가 중력이 증가함에 따라 가라앉아 식수가 증가하고 부력이 증가하여 부력과 중력이 같아질 때까지 배가 새로운 균형 위치에 도달한다. 마찬가지로 중력이 줄어들면 배가 뜨면 또 다른 새로운 균형점에 도달한다.

선박의 균형 부상태를 약칭하여 선박의 부태라고 한다. 선박의 떠 다니는 상태는 네 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

1. 부동 상태

배의 뱃머리, 선미, 가운데 좌우 식수가 같은 상황을 말한다.

2. 피치 상태

좌우 식수는 같지만 앞뒤 식수는 같지 않은 경우를 가리킨다. 뱃머리의 흘수가 선미보다 크다

물은 첫 번째 기울기라고합니다. 선미의 물은 뱃머리의 물보다 크며, 선미 기울기라고 한다. 프로펠러를 일정한 깊이로 유지하고 프로펠러의 효율을 높이기 위해서는 첫 항공이 가득 차지 않은 모든 선박에 일정한 경사각이 있어야 한다. (윌리엄 셰익스피어, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러)

3. 기울기 상태

배의 초안 앞뒤가 같고 좌우가 같지 않은 상황을 일컫는 말인데, 이는 항행에서는 허용되지 않는다.

기울어진 상태.

4, 모든 상태

가로 및 세로 기울기 상태를 나타냅니다.

배가 바다를 항해할 때 파도가 갑판을 부딪치는 경우가 많아 겨울이 두껍게 된다.

얼음은 배에 무게를 더하는 것과 같다. 선박의 안전을 보장하기 위해서 선박은 반드시 일정한 비축부력 (비축부력이라고도 함) 을 유지해야 한다. 비축부력은 다음 그림과 같이 선박의 주갑판과 수선 사이의 수밀공간에서 발생하는 부력을 가리킨다.

화물이 적을수록 선박 건현이 높을수록 비축부력이 커지고 부력이 좋아질수록 항행 안전에 더 유리하다. 따라서 선박의 안전을 보장하기 위해 선박의 적재 능력을 최대한 활용하려면 각기 다른 계절과 항로에 따라 합리적으로 적재해야 하며, 가장 많이 먹는 물은 적재선 표지에 규정된 만재선을 초과하지 않도록 해야 한다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 계절명언)

선박 안정성

안정성은 선박이 외부 모멘트 (예: 바람, 파도 등) 작용에 따라 기울어지는 능력을 말한다. ) 및 외부 토크가 제거된 후 원래 균형 위치로 돌아갑니다.

선박 안정성은 경사 방향에 따라 측면 안정성과 세로 안정성으로 나눌 수 있습니다. 기울기는 초기 안정성 (기울기 100 이하) 과 큰 기울기 안정으로 나눌 수 있습니다. 외부 모멘트의 특성에 따라 정적 안정성과 동적 안정으로 나눌 수 있습니다. 선박의 경우 세로로 전복될 가능성이 매우 적기 때문에 일반적으로 가로방향 안정성에 대해 논의한다.

배가 균형 위치에 있을 때, 무게 중심 (G) 은 배의 중심선에 있다. 배의 구조가 대칭이기 때문에 배의 무게 분포도 대칭을 요구하기 때문이다. 앞서 언급했듯이 중력 (w) 은 무게 중심 (g) 에서 수직으로 아래로 내려갑니다. 배의 부력 센터 (C) 는 배의 수중 부피의 기하학적 중심이다. 선박이 떠 있을 때도 선박 중심선에서 부력 (B) 이 부력 (C) 중심에서 수직으로 올라갑니다 (그림 1-25 참조).

외부 토크로 인해 배가 기울어질 때, 만약 화물이 이동하지 않으면, 무게 중심의 위치는 변하지 않는다. 그러나 수중 볼륨 모양의 변화로 인해 부동 중심이 C 점에서 C 1 점으로 이동합니다. 이때 중력과 부력은 1-26 과 같이 기울기에 저항하는 힘을 형성합니다. 외부 모멘트가 사라지면, 위에서 언급한 힘 짝에 의해 발생한 모멘트의 작용으로 선박은 초기 위치로 돌아간다. 이 순간을 복구 순간이라고 합니다. 배가 안정된 평형 상태에 있을 때 배가 안정적이라고 한다.

선박의 무게 중심이 너무 높거나 선박의 폭이 좁다면, 선박이 외모멘트 작용 하에 가로로 기울어질 때 폭이 좁은 선박의 떠 있는 거리가 짧기 때문에 중력과 부력으로 구성된 힘은 선박을 계속 기울이거나 전복시킬 수 있습니다. 이 모멘트를 그림 1-26 과 같이 전복 모멘트라고 합니다. 배 한 척이 불안정한 균형 상태에 있을 때, 이 배는 안정성이 없다고 한다.

위의 두 가지 경우에서 알 수 있듯이 그림 1-26 에서 M 점 (선박이 기울어진 후 새로운 부력 작용선과 선박 중심선의 교차점) 은 무게 중심 G점 위에 있으며, 선박은 안정적이며 M 점을 안정심이라고 합니다. 그림 1-27 에서 M 점이 G점 아래에 있어 배가 불안정합니다. 분석 연구를 통해 선박의 안정성은 G 와 M 사이의 상대적 위치와 G 와 M 사이의 거리, 즉 GM 값은 선박의 안정성을 측정하는 기준으로 초기 안정 높이라고 합니다. 안정성과의 관계는 다음과 같습니다. M 점이 GM 점 이상, GM > 0 일 때, 선박은 안정성이 있고, GM 값이 클수록 안정성이 좋지만, 선박의 횡탕은 더욱 심해집니다. M 점이 GM 점 이하일 때, GM < 0, 선박이 불안정하여 일단 외부 모멘트를 받으면 전복되기 쉽다. M 점과 GM 이 일치할 때, GM=0, 선박은 불안정하다. 일단 외력 모멘트를 받으면 선박이 중성균형 상태에 처하여 선박에 매우 안전하지 않기 때문이다.

선박 침몰 저항

독립은 하나 이상의 선실이 물에 잠겼을 때 배가 침몰하지 않고 전복되는 능력을 말한다.

항심성을 보장하기 위해 충분한 비축부력 외에 일반적으로 효과적인 조치는 이중층 바닥과 일정 수의 수밀석 벽을 설정하는 것이다. 충돌이나 좌초가 발생할 때 한 구획이 물에 들어가 부력을 잃고, 수밀석 벽은 물을 가능한 작은 범위로 제한하여 물이 다른 구획으로 확산되는 것을 방지하며, 과도한 부력 손실을 초래하지 않는다. 이런 식으로, 손실의 부력은 비축부력으로 보상할 수 있고, 선박의 침몰성을 보장하며, 막힘 구조에 유리한 조건을 만들 수 있다.

용도, 크기, 항로가 다른 선박에 대해서는 침몰 방지에 대한 요구가 다르다. "1 실" 배, "2 실" 배, "3 실" 배로 나뉜다. "1 실" 선박은 어떤 선실이 파손되어 물에 들어가 침몰하지 않은 선박을 가리킨다. 일반 원양화물선은 모두' 일석제' 에 속한다. "두 칸" 배는 인접한 두 칸이 파손되어 물에 들어가 침몰하지 않는 배를 가리킨다. "삼선제" 배 등등. 일반 화학품선과 액체산화선은' 2 실' 또는' 3 실' 선박에 속한다. "1 선제" 선박의 경우, 제 1 석의 물은 어떤 적재 조건에서도 가라앉을 수 없는 것이 아니다. 항침 원리에 따라 설계된 객실은 평균 침투율 아래 선실 유입수에 따라 계산되기 때문이다. 침투율이란 한 칸의 유입량과 선실 공간의 비율을 가리킨다. 따라서 철재를 가득 실은 일반 화물선 화물칸이 물에 들어갈 때, 그 물이 비축부력을 크게 초과할 수 있으며, 반드시 배가 가라앉지 않도록 보장할 수 있는 것은 아니다.

또한 선박이 파손되어 물에 들어간 후 전복되거나 침몰할 것인지의 여부도 어느 정도 선상 선원들이 취한 침몰방지 조치와 관련이 있다는 점도 지적해야 한다. 파손된 선박이 물에 들어간 후 많은 조치가 있다. 예를 들면 양수, 물 주입, 막힘, 보강, 선재 폐기, 이동, 밸러스트 수 이전 등이 있다. 펌핑, 물 주입, 막힘, 보강, 배재 포기, 이동은 모두 배의 부력을 보장하기 위한 것이다. 때로는 선박의 기울기를 줄이기 위해 선박의 떠 있는 상태와 안정성을 높이기 위해 물을 주입하거나 해당 객실로 옮기는 경우가 많다.

선박 속도와 저항

선박이 호스트 수출전력이 일정한 상황에서 속도를 최대한 높일 수 있는 능력을 선박 신속성이라고 한다. 빠른 속도에는 에너지 절약과 속도 두 가지 의미가 포함되므로 선박의 속도를 높이는 것도 이 두 가지 측면, 즉 프로펠러의 추진력을 높이고 선박 항법의 저항을 줄이는 것으로 시작된다.

선박 저항에는 물 저항과 공기 저항이 포함됩니다. 물의 밀도가 공기보다 800 배 이상 높기 때문에 선박은 바다를 항해할 때 선체의 물 저항을 주로 고려한다. 선체 물 저항은 마찰 저항, 소용돌이 저항 (모양 저항) 및 파동 저항으로 구성됩니다. 그것들의 합계는 선체의 총 물 저항력이다. 즉:

마찰 저항은 물의 점도로 인해 발생합니다. 배가 물에서 움직일 때, 항상 한 층의 물이 선체 표면에 붙어 있고, 선체에 따라 움직인다. 선박 운동이 물 분자 운동을 이끌고 소모하는 에너지는 바로 선박이 마찰 저항을 극복하고 소모하는 에너지이다. 마찰 저항의 크기는 선체의 수중 표면적, 선체 표면의 매끄러움 및 속도와 관련이 있습니다. 따라서 선박이 정기적으로 정박하여 더러운 바닥을 제거하는 것은 마찰과 저항을 줄이는 중요한 조치이다.

마찰 저항 외에도 선박이 전진할 때 소용돌이 저항이 발생한다. 배가 전진할 때 상대 물줄기가 생긴다. 물의 점성으로 인해 선박 표면 부근의 상대 수류 속도가 비교적 작다. 선미에 도착하면 횡단면이 커지고 유속이 빠르게 떨어지고 0 이나 역류에 도달해 선미의 소용돌이 운동을 일으키고 선미의 압력을 낮추며 배에 압력 저항을 형성하는데 이를 소용돌이 저항 또는 모양 저항이라고 합니다. 선체의 곡률이 큰 부분은 소용돌이를 일으키기 쉽고, 꼬리 횡단면이 급격히 수축하는 선박은 소용돌이 저항이 더 심하며, 유선형 선체는 소용돌이 저항을 일으키지 않거나 극히 작은 소용돌이 저항만 생성합니다. 따라서 수중 선체의 선 모양을 개선하는 것은 선박의 신속성에 큰 영향을 미친다.

흥파 저항은 선박의 진행파 때문에 선박의 전진 방향과 반대되는 저항을 발생시킨 것이다. 선박 진행파는 뱃머리파와 선미파로 나뉜다. 선박 행파의 전파에서 뱃머리파와 선미파가 선미에서 서로 겹치면 흥파 저항이 커질 것이다. 만약 뱃머리파와 선미파가 선미에서 서로 상쇄된다면, 흥파 저항은 작다. 따라서 흥파 저항은 크기에 달려 있다. , 주로 속도와 선장과 관련이 있습니다. 속도가 빠를수록 흥파 저항이 커진다. 일정한 설계 속도에서 선장의 적절한 선택은 흥파 저항을 줄일 수 있다. 원양 선박은 항상 구코형 () 을 사용하는데, 단지 선장을 조정하여 파도 저항을 줄이는 목적을 달성하기 위해서이다.

프로펠러 추진력을 높이는 것은 현재 주로 해선에서 사용되고 있다. 호스트 출력 전력과 회전 속도가 고정된 경우 프로펠러 형상의 올바른 설계나 선택은 추진력과 큰 관련이 있습니다. 따라서 운행 중인 선박은 조절 가능한 피치 프로펠러의 피치를 적절히 선택하고, 적절한 식수와 식수차를 조정하고, 항행할 때 프로펠러를 수중의 깊은 위치에 유지해야 한다.

배가 흔들리다

선박은 외력의 작용으로 주기적인 가로와 세로 흔들림, 편항 운동의 표현으로 선박 편항이라고 한다. 이것은 일종의 유해한 표현이다. 격렬한 흔들림은 속도를 낮춰 화물손상을 입히고 선체와 기계를 손상시켜 승객들을 뱃멀미하게 하고 선원의 생활과 일에 영향을 줄 수 있다.

선박의 가로흔들림은 가로흔들림, 세로흔들림, 수직가로흔들림, 수직승강의 네 가지 형태로 나눌 수 있다. 크로스오버는 수직축을 중심으로 한 배의 흔들림 운동이다. 종 방향 흔들림은 수평 축을 중심으로 한 배의 흔들림 운동입니다. 수직 롤링은 수직 축을 중심으로 한 선박의 스윙 운동입니다. 수직 상승은 배가 파도를 따라 위아래로 움직인다는 것을 의미한다. 선박이 해상에서 풍랑을 만났을 때, 왕왕 상술한 네 가지 흔들리는 복합 운동이다. 스크롤은 분명하고 영향도 크기 때문에 스크롤만 소개하여 규칙성을 이해합니다.

선박 횡단의 심각성은 외부 조건에서 풍랑 크기와 관련이 있지만 선박 자체의 조건으로도 안정성과 관련이 있다.

외력의 작용으로 배는 원래의 균형 위치에서 한쪽으로 기울어졌다. 외력이 멈추면 배의 안정성 때문에 회복 모멘트가 발생하여 배가 원래의 균형 위치로 이동하게 됩니다. 배가 균형 위치로 돌아오면 관성으로 인해 다른 쪽으로 계속 기울어집니다. 관성력이 해당 복구 모멘트에 의해 상쇄되면 선박은 복구 모멘트의 작용으로 원래의 균형 위치로 이동합니다. 이 운동 법칙에 따르면 배는 반복적으로 좌우로 흔들린다. 배의 모든 외력이 물 저항에 의해 소진될 때만 배는 원래의 균형 위치에 주차할 수 있다. 정수에서의 이런 스윙을' 자유스윙' 이라고 한다. 배가 기울어진 쪽에서 완전한 흔들림 주기를 통과할 때, 배는 격렬하게 흔들린다. 선박이 자유롭게 흔들리는 주기가 길면 선박이 더 느리게 흔들린다. 자유 스윙의 길이는 선박의 안정된 높이 GM 값과 관련이 있다. 배의 GM 값이 너무 크면 회복 모멘트가 강하다. 회복 속도가 빠르면 스윙 주기가 짧아져 격렬한 스윙이 형성됩니다. 반대로 스윙 주기는 길고 배는 흔들린다. 배가 파도 속을 항해할 때, 파도로 인한 강제 흔들림을 더해야 한다. 웨이브 피크가 파장 거리를 이동하는 데 필요한 시간을 웨이브 주기라고 합니다. 움직이는 선박의 경우 첫 번째 피크에서 두 번째 피크까지의 시간을 "웨이브 뷰 주기" 라고 합니다. 파도의 주기 크기는 파도 주기와 배의 항로와 속도에 달려 있다.

선박의 자유 스윙 주기가 파도 시주기보다 클 때, 파도에서의 선박의 흔들림이 약해진다. 자유 스윙 주기가 웨이브 표관 주기보다 작으면 스윙이 향상됩니다. 선박이 자유롭게 흔들리는 주기가 파도의 시각주기와 비슷하면 선박의 흔들림이 급격히 증가할 수 있는데, 이를' 조화' 라고 한다. 고조파 흔들림은 선박에 위험한 현상으로 선원, 승객, 화물, 선체 구조, 기계에 악영향을 미칠 수 있으며, 심하면 선박의 안전을 위태롭게 할 수 있다.

만약 선박에 파동이 발생했다는 것을 발견하면, 즉각 조치를 취하여 조화가 요동치는 현상을 바꿔야 한다. 항행 방향과 속도를 변경하여 항행 방향과 파도 사이의 각도를 변경하거나 파도의 시현운동 속도를 변경하여 고조파 흔들림을 피할 수 있습니다.

선박의 가로흔들림을 줄이기 위해 선미 용골은 일반적으로 선체 외부의 선미에 장착돼 구조가 간단하고 선체 내부 위치를 차지하지 않아 흔들림 감소 효과가 뚜렷하다. 실천에 따르면, 용골은 20 ~ 25% 정도 흔들림을 줄일 수 있고, 용골의 단점은 물 저항을 증가시켜 항속도에 영향을 준다는 것이다. 대형 여객선은 또한 흔들림수조, 지느러미, 팽이 밸런스 흔들림 장치를 사용하여 풍랑 속에서 선박의 흔들림을 줄였다.

선박 기동성

선박이 운동 상태를 유지하고 바꿀 수 있는 능력을 기동성이라고 한다.

운동 상태란 항로와 항속을 의미하므로 기동성에는 선박이 항로를 빠르게 바꾸고 규정된 항행 안정을 유지하는 능력, 선박이 항속을 변경하고 유지하는 성능, 선박이 멈추고 후진할 때의 관성이 포함되어야 한다.

선박의 조작성은 주로 방향타에 의해 이루어지지만, 정박과 정박 작업 시 닻, 케이블, 예인선으로 보완되어 선박의 조작성을 높인다.