실험결과보고서;

소개글

무게 중심의 변화에 따른 부유체의 안정성과 경심의 높이 변화 관찰.

목차

1. 실험목적 2

2. 실험이론 2
가. 메타센터 2
1) 횡 메타센터 2
2) 종 메타센터 3
나. 복원력 4
1) 초기복원력 5
2) 전복력 6
다. 중량과 중심위치 9
1) 중량추정 9
2) 경사시험 10
라. 동복원력 10
마. 횡경사 모멘트 11
바. 복원력 곡선 12
1) 정 복원력 곡선 12
2) 복원력 교차곡선 14
3) 선형과 복원력 곡선과의 관계 14
4) 중심이동 효과 16
사. 자유표면 효과 17
1) 자유표면 효과를 줄이는 방법 17
아. 중량의 변화가 복원성에 미치는 영향 18

3. 실험 과정 및 설명 20
가. 실험장비 20
나. 실험과정 20
다. 주의사항 21

4. 데이터 분석 22
가. 부유체(폰툰) 자체만의 무게중심 구하기 22
나. 부유체(폰툰)+내부블록(3kg×4)+무게추(1.5kg)에 대한 무게중심 23
다. 부유체(무게추+블럭)의 이론적인 GMT값의 계산 24
라. 부유체(무게추+블럭)의 실험을 통한 GMT값의 계산 25
마. 무게추의 연직이동에 따른 복원성 비교 26

5. 결론 및 고찰 28

6. 참고문헌 29

본문내용

5. 결론 및 고찰

가. 부유체는 무게와 부력의 균형에 의하여 복원력을 갖는다.
나. 복원력의 척도인 복원팔GZ의 크기는 무게중심에 의하여 달라진다.
다. 무게중심이 낮은 위치에 있으면 안정된 복원력을 갖고, 높은 위치에 있으면 전복 위험이 높아진다.

본 실험에서 다음과 같은 결과를 확인하기 위하여 무게추의 수직 및 수평 이동에 따른 GM값과 복원주기를 측정하였는데, 실험과정에서 발생한 여러 오차들로 인하여 정확한 값을 계산하기에는 어려움이 있었다.

첫째, 추를 수평이동하여 기울기를 측정할 때, 부착된 눈금계를 이용해 사람이 읽는 과정에서 정확한 값을 측정하기가 어려웠다. 소수점 단위까지 읽어내야 비교적 정확한 값을 얻을 수 있을 것이므로 전자각도계등을 이용하게 되면 이 요인을 해결할 수 있을 것이다.

둘째, 수조가 완전히 안정화되지 않고 잔류효과가 남아있는 상태에서 복원주기를 측정함으로 인해 정확도가 떨어지고, 주기를 측정하는 과정에서도 손으로 배를 조작하여 초시계를 이용한 만큼 정확도가 떨어지는 요인이 되었다. 만보계와 같은 진동을 이용해 시간이나 횟수를 측정하는 장치를 이용하면 정확도를 높힐 수 있을 것이다.

셋째, 무게추가 진동하는 과정에서 함께 움직임으로 인해 주기에 영향을 주게 되었다. 이를 해결하기 위해서는 무게추를 매다는 방식이 아닌, 완전히 고정되는 방식으로 측정을 해야 할 것이다.

선박의 복원성은 건조과정에서부터 운항에 이르는 모든 과정에서 심도있게 다루어져야 할 중요한 부분이다. 배 자체의 복원성부터 만재상태에서의 복원성까지 모두 고려하여야, 운항중에 전복되는 일 없이 안전한 항해를 할 수 있기 때문이다. 따라서 이러한 복원성 및 복원팔 측정실험은 큰 의의를 갖는다고 할 수 있는데, 이러한 계산과 함께 스테빌라이저나 하중조정, 밸러스트를 통하여 복원성을 높이는 방법들이 함께 행해지고 있다.

참고 자료

Frank M. White, “Fluid Mechanics, 5th Edition”, McGrowHill, 2005
기본조선학(PNA)
대한조선학회, “선박계산”, 동명사, 1999

www.wavedancer-yachtdesign.com/html/TobagoPre...
www.fas.org/.../navy/docs/swos/dca/stg4-06.html
www.plyboats.com/graphic.htm
www.sailtrain.co.uk/stability/righting_lever