선박 스쿼팅(Squatting of Ships)이란 무엇입니까?

Aug 03, 2023

이전 기사에서 우리는 수중 용골 간격과 그 중요성에 대해 자세히 논의했습니다. 우리는 또한 수중 용골 간격에 미치는 영향과 관련하여 선박의 스쿼팅 효과에 대해 간략하게 배웠습니다. 이 글에서 우리는 이 흥미로운 유체역학적 현상에 대해 좀 더 논의할 것입니다.

스쿼팅(Squatting)은 선박이 얕은 물에서 이동할 때 발생하는 유체역학적 현상입니다. 즉, 관심 영역에서 사용할 수 있는 깊이가 제한되어 있습니다. 스쿼트의 결과로 선박은 침몰하는 경향이 있거나 급격한 흘수 손실을 경험합니다. 이 효과는 인접한 수역의 깊이가 불충분할 경우 선박이 좌초될 위험을 초래합니다.

무엇보다도, 스쿼팅 효과에 대해 논의하기 시작할 때 유체역학과 유체 물리학의 기본 사항을 다시 살펴보는 것이 중요합니다.

자연의 기본 원리에 따르면 유한한 공간이나 시스템을 통과하는 모든 유체는 흐름이 안정적이고 점성이 없으며 압축되지 않고 손실이 진행되지 않는다고 가정하면 일정한 체적 흐름을 갖습니다.

간단히 말해서, 주어진 시점에서 폐쇄 시스템으로 유입되는 유체의 양은 위에서 언급한 조건을 충족한다면 시스템에서 나갈 때 동일하게 유지됩니다. 이 문제에 대한 가장 간단한 설명은 입구와 출구의 단면적(A1과 A2)이 다른 파이프입니다.

일정량 V의 순수한 물 흐름이 입구 A1을 통해 파이프로 들어간다고 가정합니다. 손실이나 기타 영향이 진행되지 않는다고 가정하면 동일한 볼륨 V가 배출구 A2에서 나옵니다.

이제 출구 면적 A2가 입구 A1보다 작다고 생각해 보세요. 무슨 일이 일어날 것? 특정 시점에서 시스템에 들어오는 볼륨은 나가는 볼륨과 동일하게 유지되어야 합니다. 따라서 이러한 평등을 유지하기 위해 유속 또는 흐름 속도가 증가합니다.

따라서 출구 A2의 유속은 A1보다 높으므로 특정 시점에 들어오는 물의 양과 동일한 양의 물이 나옵니다. 따라서 간단한 관계에서 A1 X V1 = A2 X V2 (A1>A2)

여기서 A1과 A2는 면적이고 V1과 V2는 각각 입구와 출구의 유량입니다.

A1이 A2보다 크면 흐름 속도 V2가 V1보다 큽니다. 이 방정식의 각 변의 단위는 초당 입방미터(미터 제곱 m2 X 초당 미터 m/s)입니다. 이는 본질적으로 임의의 주어진 지점에서 고려 대상 영역을 통과하는 물의 부피 또는 체적 유량을 의미합니다. 시간은 일정합니다.

우리는 언젠가 단순한 흐름을 지배하는 베르누이의 원리에 대해 읽었을 것입니다. 이러한 흐름 개념은 앞서 언급한 이론보다 한 단계 앞서 있으며 압력 측면에서도 흐름을 설명합니다. 유체의 압력이란 무엇입니까? 유체의 압력에는 정적 압력과 동적 압력의 두 가지 유형이 있습니다.

깊이 h의 물 속 깊은 곳에 있는 물체를 생각해 보십시오. 우리가 알고 있듯이 물체에 작용하는 정압은 밀도(ρ), 중력 가속도(g=9.81 m/s2), 깊이(h)의 곱으로 정의할 수 있는 정압입니다. [정압 = ρ X g X h].

물로 채워진 폐쇄된 탱크와 같이 완벽하게 조용한 환경에서 특정 깊이에 위치한 모든 물체는 주로 정의된 단순 정압을 경험하게 됩니다. 정압의 기초는 위치 에너지입니다.

바다, 강, 하천 등과 같은 대부분의 물리적 환경에는 동적 압력이라고 알려진 흐름의 동역학 또는 운동과 관련된 상당한 양의 압력이 있습니다.

이 압력의 크기는 주어진 유체 밀도에 대한 유속에만 의존합니다. 이 압력 구성 요소는 유체와 관련된 운동 에너지와 관련이 있습니다. 이는 밀도와 유속의 제곱의 곱의 절반으로 정의할 수 있습니다. [동적 압력 = ½ X ρ X V2].

베르누이의 원리에 따르면, 압력의 정적 성분과 동적 성분의 합은 고려 중인 영역에서 본질적으로 일정하게 유지됩니다.