자유표면효과(Free surface effect)

선박의 격실이나 탱크 내에 일부만 차 있는 물이나 연료 따위의 액체가 선박의 요동이나 경사에 따라 이리저리 자유롭게 이동하여 선박의 안정 유지에 방해를 가져오는 효과를 말한다.

 

탱크 내의 가득 차 있지 않은 액체의 액면은 유동에 의해 선체의 무게 중심을 상승시키는 효과를 보이게 되고 이는 GM의 감소로 이어져 결과적으로 복원력이 감소하게 된다.

 

자유표면효과는 유동수의 양과는 무관하며 유동수 자유표면의 Moment of inertia와 밀접한 관계를 가지며, GM의 감소량(무게 중심 G 상승량) = 자유표면 Moment of inertia x 탱크액체의 밀도/선박의 배수량으로 계산된다.

 

탱크 내에 종격벽을 설치하게 되면, 자유표면효과는 (종격벽 개수 + 1)의 제곱에 반비례하여 줄어든다.

 

자유표면효과 방지법

-       탱크를 Full로 채움

-       종격벽 추가배치