[모형선시험] 1.Froude법

# 저항시험의 목적

모형선 저항시험에서 계측된 저항 → 실선저항 추정

저항시험에서는 실선의 저항을 추정하는 게 목표기 때문에 실선의 속도(V_S)마다 실선의 저항(R_TS)를 구해야 합니다! 그리고 이렇게 모형선 실험값으로 실선의 저항을 구하는 방법에는 여러가지가 있죠~ 보고서를 쓸 때 할만한 실선저항추정법으로 총 3가지를 얘기해 보려고 합니다.


1. Froude 법
2. 2차원 외삽법
3. 3차원 외삽법

# 들어가기 전에~

우리가 모형선으로 실선을 추정할 때에는 두 선박 사이의 Fn(프루이드 수)와 Rn(레이놀즈 수)가 같아야 합니다. 하지만 사실상 Rn을 같게하는 건 불가능 하죠..(물을 사용하는 한 속도가 엄~청 빨라야 합니다) 그래서 Fn만이라도 같게 해 추정할 것입니다. 따라서 비례관계는 프루이드수를 같다고 놓은 가정하에서 전개되는 것임을 알아둬야 합니다!
$\frac{V_S^2}{gL_S}=\frac{V_M^2}{gL_M}$

이 식을 이용해 실선/모형선의 대응속도($V_M,V_S$)를 구해놓습니다.
$\frac{V_M}{V_S}=\sqrt{\frac{L_M}{L_S}}=\sqrt{s}$

# Froude법

전체저항 = 마찰저항 + 잉여저항

Froude법에서는 전체저항을 등가평판의 마찰저항과 잉여저항으로 구분을 합니다. 따라서 두 저항을 따로 따로 구해서 더해주어야 총 저항이 나오게 됩니다!

구해야 할 것
모형선에서 [$R_{FM}$, $R_{RM}$]
실선에서 [$R_{FS}$, $R_{RS}$, $R_{TS}$]

1. 등가평판의 마찰저항
   등가평판의 마찰저항이란 길이가 같고 침수표면적이 같은 평판의 마찰저항을 얘기합니다. 식은 아래와 같습니다.
   $R_F=fSV^{1.825}=\frac{\rho g\lambda}{1000}SV^{1.825}$
   $\lambda=0.1392+\frac{0.258}{2.68+L}$
   이 식을 이용해서 속도별로 $R_{FM}, R_{FS}$ 두 값을 구할 수 있습니다~
   
   
2. 잉여저항
   -모형선의 잉여저항 : $R_{RM}=R_{TM}-R_{FM}$
   -실선의 잉여저항 : $R_{RS}=s^{-3}R_{RM}$
   이렇게 되면 $R_{RM}$을 구하고 이를 이용해$R_{RS}$ 값을 구할 수 있습니다~
   
   
3. 실선의 저항
   $R_{TS}=R_{RS}+R_{FS}$
   앞에서 구한 값을 위 식에 대입해 실선의 전체저항을 구하면 끝!

여기까지 가장 간단한 Froude 법이었습니다. 2차원 외삽법, 3차원 외삽법으로 갈수록 계산이 복잡해 집니다ㅜㅜ 다음 글에서는 2차원 외삽법을 다루도록 할게요~ 감사합니다!