선박해양공학개론 경사 시험 (Inclining Experiment) Experiment 1
n 경사시험의 원리, 측정방법 n 경사시험준비 n 경사시험 실시 n 경사시험의 생략 2
경사시험 경하상태의 중량, 중심위치는 그 선박의 복원성능에 결정 적인 역할을 하는 매우 중요한 요소 n 경사시험의 역할 n n n 경하상태의 중량, 수직 및 종방향 중심위치를 찾는 방법 경사시험의 시점 n 경사시험은 선박의 건조가 거의 완료되는 시점이나 기존 선박의 큰 개조 공사를 마무리하는 시점 선박의 중량중심을 구하는 것은 선박을 구성하는 부재와 장비가 너무 많고 설계도면과 실제 시공과의 차이로 인해 정확한 중심위치를 산정하는 것이 매우 어렵다. 이에 따라 , 진수 후 의장공사가 거의 마무리된 상태에서의 중심위치 를 경사시험을 통하여 구한다. 3
경사시험의 원리 선박의 중량을∆ , 이동 물체의 중량을W , 이동 거리를 L , 중량W 가 거리 L 만큼 이동할 때의 무게 중심 변 화를GG’ 라 하면 횡경사 모멘트 원리에 의해 ---(1) n 로 되며 여기서 는 이동물체의 중량 를 포함한다. 경사각이 작다면 선체중심의 이동거리는 ---(2) 로 되고, 따라서 (1), (2)식에 의해 ------(3) 로 된다. 그러므로 이 식을 GM이용하여 을 구하 고 횡메타센타의 기선상의 높이 KM을 알면 KG=KM-GM으로 기선상의 중심 높이를 알 수 있다. 중량에의한무게중심변화 4
측정방법 우측 그림은 중소형조선 소에서 일반적으로 사용 하는 고무호스 내에 물을 넣어 경사 수위의 변화를 측정하여 경사각을 구하 는 것으로 경사시 수위 변 화 d를 계측한다. 이렇게 구한 d값에서 n 를 구하여 앞의 (3)식에 대 입해 중량중심높이를 산 정한다. 경사시 수두변화 5
경사시험준비 n 방안서 작성 및 관련 도면 준비 n 시험 장비준비물 n 시험 전 준비사항 o 미 탑재 품목 및 추가 탑재된 품목 조사 o 탱크 상태 조사 o 계선상태와 주위 조건 n 경사시험용 웨이트준비 n 경사와 트림허용규정 6
방안서작성 및 관련 도면 준비 n 방안서 작성 일반적으로 시험 실시 전에 관련 해당기관에 서면 통보 실시 시간등을 고려하여 적어도 실시 2개월 전에 통보 ① 해당 선박의 선명, 혹은 고유번호 ② 시험 실시 일자 ③ 시험 실시 장소 ④ 시험용 웨이트 자료(Weight Data) ∙종류(Type) ∙시험용 웨이트 개수 및 중량 ∙시험용 웨이트에 대한 증서(미보유시는 테스트 전에 계근이 필요) ∙시험용 웨이트 이동 순서 및 방법 ∙시험용 웨이트 이동에 의한 예상 경사각도 ⑤ 고무호스의 설치 위치, 길이 ⑥ 시험 조건: 각 구획 상태를 비롯한 선박의 트림 및 초기경사 포함 ⑦ 시험 조건으로부터 실제의 경하중량을 얻을 수 있는 데 필요한 미탑재, 재배 치, 추가된 탑재 중량 품목 작성 ⑧ 경사시험 주관자 7
방안서작성 및 관련 도면 준비 n 관련 도면 준비 시험 실시 전에 선박의 배수량 및 무게중심을 계산할 수 있는 다음의 일련의 도면을 관련 기관(각 선급 및 선박 안전기술원 등)에 제출하여야 한다. ① 선도 (Lines Plan) ② 배수량등 수치표 (Hydrostatic table) ③ 일반배치도 (General Arrangement) ④ 중앙단면도 (Midship Section) ⑤ 용적도 (Capacity Plan) ⑥ 탱크 측심표 (Tank Sounding Table) ⑦ 흘수표 (Draft Mark Plan) 8
시험 장비준비물 n 경사시험용 웨이트, 흘수 또는 건현 측정용 작은 배 외에 아래와 같은 테스트 장비가 필요하다. ① 고무호스 및 계측자가 부착된 지지대 ② 경사시험용 웨이트의 이동거리 측정용 줄자 ③ 측심자(Sounding Scale) 및 캡 열이(Cap Opener) ④ 비중계 및 온도계, 해수 채집기 ⑤ 데이터 기록지(Data Recording Sheet) ⑥ 손전등 ⑦ 통신 장비 9
시험 전 준비사항 n 미 탑재 품목 및 추가 탑재된 품목 조사 경사시험 및 재화중량 측정시험은 결과의 정확성 및 신 뢰도를 높이기 위하여 가능한 선박 건조가 거의 완료 되는 시점에 수행 n 테스트 조건은 가능한 선박의 자체중량에 가까운 상태 가 되도록 규정 n 일반적으로 미 탑재 중량물의 합계치는 경하배수 톤수 의 2%를 초과 할 수 없고, 액체 발 라스트를 제외한 추 가 탑재된 중량 물은 4%를 초과할 수 없음 n 하지만 소형선의 경우 관련기관이 허용한다면, 테스트 를 수행할 수 있는데 이때에는 선박의 경하중량 및 그 무게중심을 정확하게 산출하기 위해서 이러한 중량 항 목들에 대한 가감 등이 엄밀하게 행하여져 야함 n 10
실험전 준비사항 n 탱크 상태 조사 n n n 선박내의 모든 탱크는 비우거나 채움 탱크 이외의 선박 내 물과 기름 등은 제거 부득이 탱크를 비우거 나 채우기 곤란한 경우는 그 수를 최소로 하여야 하며 탱크내의 약체 자유표면에 의한 영향을 정확히 계산할 수 있도록 하여야 함 일반적으로 청수 탱크, 연료서비스 탱크의 1개 또는 2 개 만을 부분적으로 채우는 것은 인정되며 채워진 탱크 또는 부분 적으로 채워진 탱크의 목록 내용물의 밀도 등의 자료를 미리 작성 하여야 함 비워져 있는 탱크는 맨홀을 개방하여 확인 할 수 있도록 하여야 함 부분적으로 채우지 탱크 중 이중 저 탱크 등 낮은 탱크는 40～ 60%, 딥 탱크 등 깊은 탱크는 20～ 80%를 채워야 그 탱크의 자유 표면 효과를 실제에 가깝게 추정할 수 있음 11
경사시험준비사항 n 계선상태와 주위 조건 경사시험의 실시는 바람, 파랑, 조류 등에 의한 영향이 가급적 적은 곳을 선택 n 선박이 시험의 실시 중에도 예상되는 외력에 의한 영향 을 가급적 피할 수 있도록 조치 n 계선 줄은 각 이동 중량 물이 이동 후에 판독하는 동안 어떠한 횡 방향의 장력도 없어야 함 n 가급적 케이블, 호스, 용접선 등은 육상에 연결되지 않 아야 함 꼭 필요한 것은 장력이 발생되지 않도록 느슨 하게 하여야 한다. n 12
경사시험용 웨이터 준비 n n n 선박을 황경사 시키기 위한 이동 중량 물은 그 중량 및 중심위치를 정확히 계산 할 수 있 는 시멘트 블록, 철 블록 등을 사용 대형선의 경우 물 밸러스트를 사용 이동 중량물은 가능한 양현에 분할하여 두고 그 중량은 동일하게 두어야 함 이동 중량물의 이동은 가급적 8회 이상으로 함 경사시험용 웨이트 중량 산정은 앞 절에서 언급했듯이 의 관계에서 경사시험용 웨이트 물량 이 산출됨 n n n ∙ GM은 가정한 시험조건에서의 KM-시험조건에서의 추정KG ∙ ∆ 은 가정한 배수량(Assumed Displacement) ∙ l은 경사시험용 웨이트의 예상되는 폭 방향 이동 거리 ∙ θ는 중․대형선의 경우 1°～ 2°, 소형선은 2°～ 3°(각 선급에서는 1°～ 4°를 권고하고 있음) ∙ w 는 경사시험용 웨이트 13
경사시험용 웨이트 준비 상기에서 산출되는 웨이트 물량의 위치 확인 및 경사시험시 용이하게 이동시킬 수 있는 수단으로 서 크레인 용량의 적합성 여부 확인, 안벽이 부적 당할 시에는 적절한 곳으로 선박을 이동하는 문 제도 고려되어야 함 n 경사시험용 웨이트는 증명서(Certificate)가 있는 경우를 제외하고는, 관련기관 검시관의 입회하에 계근되어야 하며 계근을 마친 웨이트의 보존 상 태를 계근 때와 같은 상태로 유지하고 시험실시 이전에 경사시험용 웨이트는 선상에 옮겨져 있어 야 한다. n 14
경사시험준비 n 경사와 트림 허용 규정 n 경사시험 실시 선박은 가능한 직립 상태로 있어야 함 n 초기 경사는 0. 5°, 트림은 선박 길이의 2% 이내로 권고 n 트림의 경우 2% 이내로 조정할 수 없을 때에는 그 트림 상태의 배수량 등을 추정할 수 있는 본쟌(Bonjean)곡선 도 또는 유사한 자료를 사용하여 계산 할 수 있어야 함 15
경사 측정 경사웨이트로 이동할 1번해수탱크 경사측정 추 16
경사시험실시 n 본선 상태 검사 n 시험 수행에 있어서 가장 우선 되는 것 n 검사 시작 전 선내 모든 구획들은 개방, 청소상 태 등 시험을 위한 최적의 상태를 유지 n 날씨 상태 체크 n 빈 탱크에 대한 검사 및 채워진 탱크 상태점검 n 탱크 측심 계측 및 미탑재, 재배치, 추가 탑재된 품목에 대한 중량 및 중량중심 확인 17
경사시험실시 n 흘수 및 해수비중 측정 n n n 흘수표(Draft Mark)위치에서 건현 측정 또는 흘수 측정 실시(선주 및 관련기관 검사원과 함께 조선소 주관하 에 실시) 해수의 비중과 수온은 비중계 및 온도계를 사용하여 측 정 선박의 중앙부 부근에서 시험 조건에 부합하는 흘수의 1/2 깊이에서 해수를 채집하여 비중을 측정 선박이 아무런 구속없이 떠 있을 수 있도록 계선줄을 느슨하게 늦춘 상태에서 수행 시험에 필요한 각종 장비 및 시험 참가인원도 승선한 상태 18
흘수및 비중측정 온도및 비중측정 흘수측정기 최종흘수 측정 19
흘수측정 20
경사시험실시 표 1 -1 웨이트 이동 방법 경사시험 아래와 같은 상태를 확인 후 경사시험을 실시 한다. n 계선줄의 느슨함 여부 고무호스 지지대 사이의 거리 및 수두의 초 기점 체크 n 갑판상의 경사시험용 웨이트의 위치 체크 n 통신 시스템 체크 n 경사시험 참가 인원의 정 위치 여부 확인 n n 지휘소의 지시에 따라, 보통 표 1 -1과 같은 순서로 웨이트 이동이 수행 n 각 웨이트 이동시마다 각각의 고무호스 위 치에서 선박의 경사에 따른 수두 변이량을 체크하고 지휘소로 통보 n n 선박에 트림을 주지 않고 경사시험 조 건을 유지하도록 검사시험용 웨이트를 이동하여야 함(반대편 갑판상에도 웨 이트가 정 위치할 수 있도록 미리 표시 되어 있어야 한다). 중량 이동 방향 순 서 좌 현 우 현 1 A B 2 - AB 3 B A 4 AB - 5 A B 6 - AB 7 B A 8 AB - 9 A B 21
경하중량의 산정 항목 n 직접 추진에 관계가 있는 주 혹은 보조 보일러내의 물 복 수기내의 물, 관(Pipe)내의 물, 기관내의 물 및 기름, 기관 의 냉각수를 냉각하는 해수, 조타 장치계의 물 및 기름, 항 해상 당연히 필요한 여러 비품은 경하중량에 포함 청수 주기용 주 보일러내의 청수, 주 복수기내의 청수, 이 계통에 부속하 는 관, 밸브, 펌프내의 청수는 경하중량에 포함 보기용의 보조 보일러내의 청수, 보조 복수기내의 청수 및 이 계통 에 부속하는 관, 밸브, 펌프 내의 청수는 보기가 추진에 직접 관계 할 때는 경하중량에 포함 n 해수 주기 냉각용의 해수 및 이 계통에 부속하는 관, 밸브, 보일러내의 냉각용 해수, 주기용 냉각기내의 냉각용 해수, 직접 추진에 관계 하는 보기용 냉각기 내의 냉각용 해수는 경하중량에 산입 n 22
경하중량의 산정 항목 윤활유 주기용의 주기내 냉각기 안의 윤활유, 직접추진에 관계하는 보기 용 윤활유는 경하중량에 포함 n 기타 비품 항해상 당연히 필요한 설비품은 경하중량으로 하고 법정 이외의 예비품과 그 외 특히 선주요구로 실은 것은 재화중량으로 함 n ※주의사항 n o o ① 추진에 직접 관계가 있다는 의미는 주기를 작동시키는 것에 필요 한 것이며 연료의 열전용 등으로의 쓰임은 해당되지 않는다. ② 주기를 시동하는 것에 필요한 정도의 연료는 경하중량에 산입하 고 운전을 계속하는 것에 필요한 보충 의미의 연료 등은 재하중량에 산입한다. ③ 전등 전용의 것을 제외한 발전기는 모두 추진에 관계하는 것으로 한다. ④ 주기내에 있는 드레인 탱크는 경하중량에 넣는다. 23
경사시험의 생략 n 경사시험의 생략 선박의 건조시 또는 복원성에 영향을 미치는 중요한 개조(주요치수 변경 등)시에는 반드시 경사시험을 실시하여야 하나 동형선 건조 및 미미한 개 조의 경우 경사시험을 생략할수있다. n 여객선을 제외한 선박은 동형의 후속선(자매선)에 대한 경사시험의 생략 이 가능하나 생략원을 관련 승인 기관에 제출하여 사전 승인을 받아야함 n 경사시험이 생략되는 선박은 경하중량 및 종방향 중심위치(LCG) 산정을 위한 시험을 실시하여야 함 n 또한 선주가 다를 경우의 경사시험의 생략은 해당 선박 선주(또는 선주 감독)의 서면 동의가 있어야 함 n n 후속선을 동형선으로 인정하는 조건 첫째, 동일한 내용으로 승인된 도면에 의하여 동일 조선소에서 건조되어 야함 n 둘째, 현장 검사원이 모든 점에서 동일 내지는 유사한 것으로 인정 n 셋째, 동형선(선행선)의 복원성에 관한 자료가 충분히 신뢰할 수 있고, 해 당 선급에 의하여 승인 n 24
후속선의 신조시 경사시험 생략 기준 표 1 -3 후속선의 경사시험 자료 작성 기준 건조시에 경사시험 실시 가 생략되는 선박은 그 배 의 복원성 자료와 및 적하 지침서를 필요로 하며 자 료 작성하는 기준은 표 1 -3 과 같다. n 상기 ② 호 혹은 ③ 호에 의 하여 작성되는 자료에는 선행선의 승인된 경사시 험 결과서와 현장 검사원 이 확인 서명한 후속선의 경하중량 산정 시험 결과 서를 제출하여 승인을 받 아야 함. n 번호 L/W의 차이 LCG의 차이 복원성 자료의 작성 ① 2. 5%L/W 1) 이상 2. 0% LBP 2) 이 상 어느 경우이든 경사시 험을 추가 실시하고 경사시험 결 과에 의함. ② 1. 5%L/W 1) 혹은 2. 5 TPC 3) 중 적은 값 미 만 ③ 동시에 만족할 시는 선행선의 1. 0% LBP 2) 미 만 상기 ①호와 ②호에 의한 기준 의 중간 값 경하중량 상태를 변경 없이 사용함. 경하중량산정 시험을 실시하고 그 결 과에 의한 L/W 및 LCG와 선행 선의 VCG를 동 시에 사용함. 비고: 1) 동형선(선행선)의 경하중량(Tons) 2) 수선간장(m) 3) 선행선의 경하중량 상태에 상응하는 흘수에서의 매cm 배 수톤수(Tons) 25
개조선의 경사시험 생략 기준 표 1 -4 개조선의 VCG 상승시 경사시험 자료 작성 기준 n 주요치수의 변경없이 경하중량 및 중심의 위치에 영향을 미치 는 개조를 하는 경우에 경사시 험의 실시 혹은 생략과 복원성 자료 및 적하지침서를 작성하 는 기준은 표 1 -4, 1 -5와 같다. 가. VCG 상승시 n 상갑판 상부구조를 증설 하거 나 기기등의 추가 탑재, 또는 하 부구조의 철거 및 기존 기기등 의 제거등으로 인하여 경하상 태 수직 방향중심 위치(VCG)의 상승이 예상될 경우. 번호 추정 중량 증감 량 ① 2. 5%L/W 1)이상 ② 2. 5%L/W 1) 미 만이고, 0. 5%L/ W 1) 혹은 1. 0 TPC 2) 중 적은 값 이상 n 0. 5%L/W 1) ③ 혹 은 1. 0 TPC 2) 중 적 은 값 미만 경사시험의 생 략 자료의 작성 불가 재 실시된 경사 시험 결 과에 의 함 가능하나 대신 에 경하중량 산정 시험을 실시 경하중량 산정 시험 결 과에 의 한 L/W 와 LCG, 계산상 추정된 VCG를 사용함. 가능하고 또한 경하중량 산정시험 도 생략 가능 3) 현장 검사원이 확인하여 서명한 추 정 L/W, LCG 및 VCG를 사용함. 비고: ③호의 경우에 여객선을 제외한 선박은 VCG의 상승량이 복원력에 미치는 영향이 극히 미소하다고 인정될 경우에 한하여 서명 신청에 의거, 자료의 재작성을 면제할 수 있다. 26
개조선의 경사시험 생략 기준 표 1 -5 개조선의 VCG 하강시 경사시험 자료 작성 기 준 나. VCG 하강시 n 상갑판 하부구조를 증설 하거나 기기등의 추가 탑 재, 또는 상부구조의 철거 및 기존 기기등의 제거등 으로 이하여 경하상태의 VCG가 하강이 예상될 경 우. n 번호 추정 중량 증 감량 경사시험의 생략 자료의 작성 불가 재 실시된 경 사시험 결과 에 의함 ① 3. 0%L/W 1) 이상 ② 3. 0%W 1) 미 만이고, 1. 5%L/W 1) 혹은 2. 5 TPC 2) 중 적은 값 이상 가능하나 대 신에 경하중량 산 정 시험을 실시 경하중량 산 정시험 결과 에 의한 L/W 와 LCG, 개 조전의 VCG 를 사용함. ③ 1. 5%L/W 1) 혹은 2. 5 TPC 2) 중 적은 값 미만 가능하고 또 한 경하중량 산 정시험 도 생략가능 자료의 재작성 을 면제할수 있음 3) 비고: ③호의 경우에 여객선을 제외한 선박은 VCG의 상승량 이 복원력에 27
경사시험의생략 n 여객선의 경사시험 생략 기준 여객선의 경우에는 상기 ‘가. ’, ‘나. ’의 2. 5% 혹은 3. 0% 대신에 2. 0%를 적 용 n 여객선은 일체의 부분적 개조가 없는 경우라 할지라도 정기적으로 5년을 초과하지 않는 기간동안 경하상태의 배수량과 종방향 중심위치의 변화 량을 확인하기 위하여 경하중량산정 시험을 실시하여야함 n 기 승인된 복원성 자료에 기준하여 경하상태 배수량의 2%를 초과하는 중 량 변화량 또는 선박길이의 1%를 초과하는 종방향 중심위치의 변화가 발 견되거나 예상되는 경우 재 경사시험을 실시하고 이에 따른 새로운 복원 성 자료를 작성하여 승인을 받아야 함 n 제조후 등록검사를 받는 선박의 복원성 시험. 기존선으로서 정부, 타정부 또는 타선급의 복원성검사를 받은 선박으 로서 복원성에 영향을 주는 변경을 가하지 아니한 선박은 복원성 시 험을 생략할 수 있으나 타 기관으로부터 승인 받은 자료를 소지하지 아니한 선박은 복원성 시험을 반드시 실시하고 그 시험 결과에 따라 자료를 작성하여 승인을 받아야 함 n 28
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