선박안정성 유체역학 실험

소개

"선박안정성 유체역학 실험"에 대한 내용입니다.

목차

1. 자료조사
(1) 부력(buoyancy)이란?
(2) 복원력 상실로 인한 사고 사례? 원인? 해결 방법 조사
(3) 선박을 제외하고 안정성 및 복원력이 적용되는 사례

2. 실험 데이터

3. 응용 문제
(1) ANS - 1번 문제
(2) ANS - 2번 문제

본문내용

1. 부력(buoyancy)이란? 유체속에서 물체를 띄우는 힘이라 할 수 있다. Fb = dVg로 나타나며 유체의 밀*유체에 잠긴 부피 * 중력가속도(g, 9.81 m/s^2)으로 나타난다.
어떤 물체를 유체에 넣었을 때 받는 부력의 크기가, 물체가 유체에 잠긴 부피만큼의 유체에 작용하는 중력의 크기와 같다는 원리이다.
그렇다면 실제 선박은 3차원이다. 그러나 우선은 2차원의 x-y Coordinate를 생각하자. 이때, -y 방향은 지구 중심 방향으로 생각하자. 중력 가속도가 나타난다. 따라서 수압은 깊이가 깊을수록 즉, y의 값이 증가하면도 동시에 늘어난다는 것을 예측할 수 있다.
이때의 증가량은 P=dgh로 표기할 수 있다. 그렇다면 유체속의 기둥의 단면을 생각해보자, 형태는 그 어떤 것이라도 상관이 없다. 상대적으로 하단의 부분은 윗 부분보다 압력이 높게 관찰될 것이다. 바로 높이 차이 때문이다. 그렇다면 Vector을 생각하자. 그렇다면 +y Direction으로 힘이 발생한다. 이때 x는 상쇄된다. 그 이유는 +x, -x로 동일한 값을 갖기 때문이다.
이번에는 방향성을 생각해보자. 그렇다면 2가지로 생각할 수 있다. 바로 ‘회전을 상쇄시키며 복원하는가?’ ‘회전방향으로 기울어서 전복되는가?’이다. 이때 전자의 경우를 +로 생각하며 Positive Stability라고 하며. 후자를 -값으로 생각하면 된다.

2. 복원력 상실로 인한 사고 사례? 원인? 해결 방법 조사
선박 사고는 복원력의 상실로 Rolling Moment 등 Load에 대해 안정적으로 값을 상쇄하지 못하기 때문에 발생한다. 복원력의 상실로 인해 기존의 안정적인 운동 상태로 회복 되지 못해서 발생한다. 특히, Train, Car과 다르게 Fluid에 대해 총 6-DOF를 갖는다. 이때 복원력의 의미는 원래의 운동 상태로 되돌아오려는 성질을 말한다.

참고자료

· 없음