선박의 조종 성능에 영향을 미치는 요소들

 선체저항

 

선체저항

 

 마찰저항

수면하에서 선체와 해수 간의 마찰로 인한 저항을 말합니다.

 

 조파저항

선체가 항주 중 공기면과의 압력 불균형이 발생하여 수면과 기면 사이에 파를 생성하는 에너지를 말하는데 수면은 융기하고 기면은 하강하여 파가 생성됩니다.

 

 와저항

수립자를 와동 시키는데 소모되는 에너지를 뜻하며, 선박이 정지 상태이거나 선속이 느릴 때는 유선이 균등하게 배치되어 저항이 없습니다. 그러나 선박이 항주중일 때는 선체와 물 분자와의 부착력으로 인해 선체 근처의 물 분자와 멀리 떨어져 있는 물 분자 간에 속도차이가 발생하여 선미에서 멀리 떨어져 있는 물분자는 와동 하고 교란류가 형성됩니다. 그 결과 선미는 선수에 비해 압력이 낮고 선체는 전방으로부터 후방으로 힘을 받게 됩니다.

 

 공기저항

수면상 노출된 부위에서의 공기의 흐름으로 인한 저항을 뜻하며 평상시에는 무시되는 저항이나 황천 시 등 강풍이 부는 경우에는 공기 저항이 매우 커서 조선에 영향을 미치게 됩니다.

 

그 외의 저항 요소들

 

 바람의 영향

선박이 정지 중인 경우에는 정횡후방 10 ~ 20도 방향에서 바람을 받으면서 표류하게 됩니다. 선박이 저속으로 항주시에는 선수가 풍하측으로 회두하는 이풍성을 나타내며, 고속 항주시에는 선수가 풍상 측으로 회두하는 향풍성을 나타내게 되는데 이 현상은 횡방향일수록 크게 나타납니다.

 

 조류의 영향

조류가 선수방향에서 오는 역조의 경우에는 타효가 커서 선박 조종이 용이하나 조류가 선미 방향에서 오는 순조의 경우 선박의 조종성능이 떨어지게 됩니다.

 

 천수효과

선박이 얕은 수심의 천수를 항행하는 경우에는 선수미에서 발생하는 조파의 상호 간섭이 커져서 조파저항이 증대하고 선저의 유속이 증가하여 압력이 감소하여 선체가 침하됨에 따라 선속이 감소하고 흘수가 증가합니다.

일반적으로 심해에서는 선수 트림이 되나 수심이 얕아지면서 선체 하부 수립자가 타원운동을 하며 이에  따라 선속이 장파의 파속과 가까워지게 됩니다. 선수는 장파에 타오르고 선미는 뒤쪽 파에 밀려난 상태가 되어 선미 트림이 됩니다.

또한 타 주위에 와류가 증가하여 타효가 감소하며, 선회권이 증가하고 선체 주위 물의 자유 이동이 제한되어 접안 시 횡압력이 증가 하는 현상이 발상하며, 선체 하부 흐름이 가속됨에 따라서 비정상적인 와류가 발생되어 유선이 교란되어 진동이 발생하게 되는데 선박의  UKC가 적을수록 그 효과가 커집니다.

이러한 천수효과의 발생에 대비하여 선속을 감소하고, 고조 시에 항행하는 등의 대비책을 강구하여야 하겠습니다.

 

 안벽효과(Bank Effect)와 측벽영향(Wall Effect)

안벽효과는 선체가 항진 중 어느 한쪽 현에 안벽이 존재할 때 생기는 불규칙적인 유체현상을 말하며, 측벽현상은 협수로나 운하 등 양 쪽에 존재하는 측벽에 의해 발생하는 불규칙적인 유체현상을 말합니다.

이러한 안벽효과나 측벽영향의 경우 원인은 다르나 결과는 같은데, 선수 용출류와 선미 흡인류로 인해 선수는 안벽 반대쪽으로, 선미는 안벽 쪽으로 붙으며 전체적으로는 선체가 안벽 쪽으로 흡인되는 현상을 보입니다. 측벽현상의 경우는 운하의 단면적(Sc)이 선체 단면적(Sv)의 8배 이상이면 안전하다고 여겨집니다.

 해저경사의 영향

선박이 전진 중에 있는 경우 선수는 깊은 쪽으로 편향되고, 후진 중에는 선미가 깊은 쪽으로 편향되는 현상이 발생합니다.

 

 마주치는 배 간의 흡입, 배척 작용

선박이 항진하는 경우 선수부는 고압, 중앙부는 저압, 선미는 선수보다 저압이나 고압이 발생하고 두 척의 선박이 항행 중 마주치는 경우 두 선박 간 흡입, 배척작용이 발생합니다.

두 선박이 서로 반대 방향으로 항과 할 경우에는 선박이 가까워지고 멀어짐에 따라 선수반발 → 각 선수 흡인 → 양 선체 접근 → 양 선미 흡인 → 양 선미 반발하는 현상이 발생하며, 한 선박이 타 선박을 추월할 경우에는, 피추월선 선미 반발, 추월선 선수 흡인 → 피추월선 선미 흡인, 추월선 선수 흡인 → 양 선체 접근 → 피추월선 선수 흡인, 추월선 선미 흡인 → 피추월선 선수 흡인, 추월선 선미 반발의 일련의 현상이 발생합니다.

이러한 흡입, 배척 작용은 접근거리가 가까울수록 흡인력이 크게 발생하며, 마주치는 경우보다 추월하는 경우에 더 크게 나타납니다. 또한 선속이 빠르고, 배수량이 크며, 수심이 얕은 곳에서 뚜렷하게 나타나며, 소형선과 대형선이 지나갈 때에는 소형선이 대형선에 밀착되는 경우가 있습니다.