[스크랩] 보트의 복원력과 안전성(stability)

외양 항해 세일보트의 안전성은 복원력과 밀접한 관계가 있다.  복원력은 킬의 무게, 모양과 

헐 설계에 따라 달라질 거라고 막연히 알고 있었으나 어떤 자료를 보고 판단해야 되는 지 사실 알기

어려웠다.  그래서 책 좀 뒤적여 보았더니, 마침 RYA에서 제공하는 핸드북에 안정성이란 제목으로 잘

설명되어져 있었다. 

배가 물에 떠 있을 때 무게 중심점(G)에 작용하는 배의 중력과 부력 중심점(B)에 작용하는 물의 부력이 

작용한다 (아래 그림 참조).  기본적으로 복원력은 배가 기울면서 달라지는 두 힘의 상호 작용에 의해 

주어진다.  만약  두 중심점 사이의 거리를 GZ라고 하면 이 거리가 늘어날 수록 기울어진 배를 

일으키려는 힘이 크게 작용한다고 본다.  

또한, 센 바람에 의해 배가 30도 힐되었다면 이 때 작용하는 복원력은 바람이 전달한 에너지와 동일하다.  

킬보트를 하이크 아웃해서 힐 시킬 때 힘든 이유는 이러한 복원력이 보트에 작용하기 있기 때문이다.

복원력은 Right momentum 또는 줄여서 RM이라 부르고 힐 각도에 따라 그 힘이 달라진다.

그 이유는 위에서 언급한 GZ의 길이가 힐 각도에 따라 변하기 때문이다.

아래 패널의 두번째 그림을 보면 60도에서 RM이 가장 크고 90도 (knock down 된 상태)로 가면서

감소하면서 120도 되니까 0이 되었다. RM이 0이 되는 각도가 복원력을 아예 잃어버리는 각도이며 

Angle of vanishing stability(AVS)라고 한다.  AVS 상태에 이른 배는 힘이 주어지는 방향에 따라

완전이 뒤집혀 지거나 (turtle) 다시 복원될 수도 있다.  그러므로, 우선은 이 AVS 각도가 자기 배의 

안전성 특성을 나타내는 중요한 자료로 보인다.

예를 들어,

- 빔이 넓은 배는 AVS가 작다. 

- 빔이 좁은 배는 AVS가 크다.  즉 많이 힐되어도 AVS에 도달하지 않는다.

- 헐 부피가 큰 배는 AVS가 작다.

- 헐 부피가 작은 배는 AVS가 크다.

- Draft가 낮은 배는 AVS가 작다.

- Draft가 깊은 배는 AVS가 크다.

- 가벼운 배는 복원력이 약하고 AVS가 작다.

- 무거운 배는 복원력이 세고 (아래 공식 참조 RM = 배 무게 x GZ), AVS가 크다.

여기까지 이해되었으면 복원력에 대해 어느 정도 감을 잡았다고 본다.

마지막으로 아래 패널의 세번째 그림을 보면 RM이 최고값을 이루는 각이 있다.

Sine 곡선같이 생긴 그래프에서 RM이 최고값을 갖는 각을 RMmax 각이라고 하자. 

배가 이 값까지 힐 되었으면 복원력은 최대에 이르며 힐을 시키는 에너지가 줄지 않거나 

(즉, 바람이 계속 세게 불면), 더 큰 에너지가 주어지면 (파도가 헐을 어빔으로 치면), 

힐이 더 되면서 Knock down 되고 더 심하면 AVS 각에 이르게 될 수 있다.  

그러므로 실은 RMmax 각도가 안정성과 더 직접적인 관계가 있다.

보통 RMmax 각도와 AVS 각은 비례 관계에 있다고 하지만 배 설계에 따라 다르다고 한다.

(더 자세한 내용은 크루징 섹션의 <기술과 규칙> 코너에 포스팅할 예정임).

                                        그림 출처: RYA Yacht Master 2005 핸드북

가끔 높이가 낮은 파도라도 헐에 어빔으로 부딪혔을 때 배에 전달되는 에너지는 상상 외로 클 수가 있다.  

그 에너지가 배를 RMmax 각도 이상 힐을 시키면 결국 캡사이즈 되므로 무슨 수단을 쓰더라도

이런 경우는 피해야 한다.  세일 보트인 경우 폭풍이 불면(gale), 일찌감치 리핑을 하고 히브 투로 버티거나

스톰 집과 트라이 세일로 항해해야 한다.  항해 시 파도의 경사면을 타야되는데 파도가 어빔으로 친다면

코스를 바꿔야 한다.  배 높이보다 훨씬 큰 파도를 어빔으로 한번(이라도) 맞으면 배는 파도 경사면을 따라 

떼굴 떼굴 구르게 된다고 한다.  그러면 안에 있는 사람, 물건들은 건조기 속 빨래처럼 위 아래로 왔다 

갔다 한다고 한다.  정신만 차리면 그런 경우는 피할 수 있겠지만, 무참히 당하는 경우도 있다고 한다.

에필로그:  한번은 킬이 바닥에 닿았을 때 혼자 배를 힐 시킬려고 여간 애를 쓴 게 아니었는 데 실제로 45도 이상 

힐 시킬려면 보통 힘으론 안되게 되어있다.   더우기 RM이 최고 각도인 60도에 가깝게 힐 시키려면 핼랴드를 잡고 

배 밖으로 날라가야 한다.

                                        

출처 : 합포 요트 클럽 (Hobpo Bay Yacht Club)

글쓴이 : 데루수 원글보기

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