▶ 선박의 저항 ◀

• 선박의 저항 : 배의 진행에 반대 방향으로 작용하는 힘(유체력). 보통 파도의 발생으로 여러 가지 저항 성분들이 상호작용을 일으켜 복잡한 양상으로 발생. 따라서 이를 계산만으로 추출해 낸다는 것은 불가능 하며, 모형선을 사용한 시험 결과로 전체 저항을 알아내는 방식을 사용.

• 저 항 계 수 : 범용성을 가지기 위해 V(속도)를 무차원 함

- [eqn: F_{ n}]이 일반적으로 많이 쓰임.

- Resistance coefficient curves

• 선박 저항의 성분

- 전체 저항으로 유효마력을 알아내는 것도 중요하지만, 그 전체저항을 이루고 있는 성분들을 분석하여 각각의 성분을 줄이므로 전체 저항을 낮출 수 있는 방법을 찾아내는 것도 효율적인 선박의 설계에 매우 중요

- 모형시험에는 선루(Superstructure)가 없는 선체(Hull)의 모형만 사용. 공기저항 무시

전체  저항  = 평판의 마찰 저항 +  잉여 저항

=    마찰 저항    +  압력 저항

=    점성 저항    +  조파 저항

- 전 저항 : 그 배의 유효 마력(Effective Horsepower)을 결정하는 근본

- 평판의 마찰 저항 : 가장 간단한 마찰 저항으로 쉽게 구할 수 있음.(Froude, Hughes, ITTC 1957)

- 잉여 저항(압력 저항) : 전체 저항에서 평판의 마찰 저항을 뺀 나머지(Ffoude의 비교법칙 이용)

= 조파 저항 + 조와 저항= 전 저항 - 마찰 저항

- 마찰 저항 : 배의 침수 면적에 평행으로 작용하는 응력 성분을 적분하여 얻은 힘의 선체운동방향의 힘

- 압력 저항 : 배의 침수 면적에 수직으로 작용하는 응력 성분을 적분하여 얻은 힘의 선체운동방향의 힘

- 점성 저항 : 가장큰 물리량. Rn 사용.( 점성 저항 = 전 저항 - 조파 저항)

- 조파 저항 : Mitchell의 thin ship theory(1898)또는 파형해석(파도의 모양을 계측하여 조파저항 계                산)을 통해계산 할 수 있음.

- 대부분을 차지하는 저항 : 마찰저항, 조파저항

- 점성 저항 > 마찰 저항 > 평판의 마찰 저항

- 잉여 저항 > 조파 저항

- 저속 비대선의 경우 낮은 속도를가지게 되므로 점성 저항 大

① 마찰 저항: 배의 침수면적에 작용하는 접선방향응력을 적분하여 얻은 힘의 선체운동방향의 성분. 결국 물의 점성에 의한 마찰력으로 가장 큰 저항성분.(저속선:80~85%, 고속선:50% 정도)

점성의 영향 크다 ⇒ 경계층의 두께 두꺼워짐(선수 : 층류, 선미 : 난류)

② 형상 저항 : 각각의 선박마다 모양이 다르다. 그리고 평판의 길이와 모형선의 길이가 같으므로 실제로는 유선형인 모형선의 선수에서 선미에 이르는 유선의 길이가 더 길다. 이것은 흐름의 평균속도가 더 높아야한다는 것을 말하며 , 그 결과 실제 표면마찰은 평판의 그것보다 커지게된다.

③ 조파 저항: 배가 달릴 때는 선수미(船首尾)에서 규칙적인 파도가 일어나는데, 이로써 소요되는 배의 에너지 손실. 고속선박에 선수파를 상쇄시키기 위해 bulbous bow 고안

④ 와류 저항:  선미 부분 형상의 급격한 변화 때문에 물이 선체 표면을 따라 흐르지 못하게 되어 형성되는 소용돌이(와류)와 같은 유동에 의한 저항

⑤ 공기 저항: 수면상에 노출된 주 선체와 선루가 공기 중에서 움직이게 됨으로 인하여 발생하는 저항

⑥ 제한수역에서의 저항 : 일반적으로 천수효과로 저항증가.

⑦ 선체부가물 저항 : 빌지 킬, 러더 등이 선체 전체의 침수표면적을 증가시키기 때문에 마찰저항 유발

cf)

* Foude의 비교법칙 : 기하학적으로 상사한 두 배의 Froude수가 같으면, 두 배의 무차원화된 잉여저항계수는 같다. 선체 주위의 파도의 형상과 생성은 중력의 영향을 받으며, Froude수가 같다는 것은 중력의 상대적인 영향이 동일, 파형과 조파저항 계수가 동일하리라고 유추.

* 천수효과 : 천수에서는 선체 밑으로 흐르는 물의 흐름이 제한되어 일부는 유속을 증대하여 통과, 나머지는 옆으로 멀리 돌기 때문에 선박의 속도 증가는 마찰저항, 조와저항, 조파저항 증가시킴