복원성
1. 개요
'''복원성'''이란 물에 똑바로 떠있는 배가 기울어졌을 때 다시 원래대로 일어서는 성질로, 어느 정도의 가로의 기울어짐(횡경사)을 견딜 수 있는가의 성능을 뜻한다.
'''복원력'''은 복원성을 나타내는 물리적인 양이다.
2. 관련 용어
아르키메데스의 원리에 의하여 물 위에 떠 있는 물체는 물속에 잠겨있는 부피가 밀어낸 물의 무게만큼 부력을 받는다. 배가 물위에서 평행을 유지하며 바로 떠 있다는 것은 배의 부력과 중력이 크기가 같고 동일한 일직선상에서 서로 방향이 반대로 작용하고 있기 때문이다. 배의 무게는 물속에 잠겨 있는 배의 부피가 밀어낸 물의 무게와 같고 그래서 이를 배수량(排水量)이라 한다.[1]
배의 전체 무게가 한 점에 모여 있다고 생각할 수 있는 점을 무게중심이라 한다.
- 부심(B)
- 메타센터(M)[3]
배가 어떤 원인에 의하여 기울어지게 되면 물 밑에 잠긴 배 부분의 형태가 달리지므로 부심의 위치도 이동하게 된다. 이때 배가 기울어지기 전의 부심(B)의 작용선[4]과 기울어진 후의 부심(B')의 작용선은 한 점에서 만나게 된다. 이 점을 메타센터(M)라 한다.[5]
- 횡메타센터높이(GM)
배의 중심(G)으로부터 메타센터(M)까지의 거리를 횡메타센터높이(GM)라 한다.
- 복원정(GZ)[6]
- 최대복원각[9]
복원정(GZ)이 최대가 되는 각을 최대복원각이라 한다. 복원정(GZ)이 0이 되는 각을 복원력소실각[10]이라 한다. 배가 기운 각이 복원력소실각을 초과하면 배는 기운 쪽으로 더욱 기운다.
3. 복원성 평가
'''복원력'''은 배수량과 복원정(GZ)을 곱한 값이다. 배의 배수량이 일정한 경우 횡메타센터높이(GM)의 값에 따라 복원력이 결정된다. 그래서 복원성 평가에서 횡메타센터높이(GM)를 중요하게 생각하는 것이다.[12]
배가 똑바로 선 상태에서 어떤 원인에 의하여 기울어졌을 때, 배의 중심(G)이 메타센터(M)보다 아래에 있으면 배는 원래 위치로 돌아간다. 복원정(GZ)은 양의 값이 된다. 반대로 배의 중심(G)이 메타센터(M)보다 위에 있으면 배는 기운 쪽으로 더욱 기운다. 복원정(GZ)은 음의 값이 된다. 배의 중심(G)와 메타센터(M)가 일치된 상태면 중력과 부력은 동일한 일직선상에서 작용하기 때문에 회전력이 발생하지 않는다. 복원정(GZ)은 0이 된다.
4. 관련 문서
[1] 배수량은 물속에 잠겨 있는 배의 부피(V)와 떠 있는 물의 밀도(P)를 곱한 값이 된다.[2] 배수용적, 수면하 체적[3] 경심, 경사의 중심[4] 힘의 작용 방향의 일직선[5] 배는 보통 가로 방향으로 기울어지기 때문에 메타센터는 가로 방향의 메타센터를 뜻한다.[6] 복원의 팔[7] 작용선과 직각을 이루는 직선과 작용선이 만나는 지점[8] GM x sin θ[9] 최대경사각, 위험횡요각[10] 최대횡요각[11] 선박복원성기준(해양수산부고시 제2016-88호, 2016.7.11, 일부개정)#[12] 해양수산부는 횡메타세터높이(GM)에 따른 복원정곡선, 최대복원각으로 복원성을 판단하고 있다.[11]