선박의 대표적 특징 3S

소개글

선박의 대표적 특징 3S에 대한 보고서 자료입니다.

목차

I. 강의 요약

Ⅱ. 주제 선정 이유 & 토론 이유

Ⅲ. 선박의 3S
1. Speed(속도)
1) 토론록
2) 추진 장치
3) 선박 저항 감소를 위한 노력
2. Strength(구조강도)
1) 전선해석
2) 피로해석
3) 충돌해석
3. Stability(안정성)
1) 선박의 안정성 및 내항성
2) 안정성에 대한 구상
3) 안정성을 위한 실제적인 이용 & 발전된 형태

본문내용

이라면 안정성이 증가할 것이라 생각했다. '삼국지'에서 방통이 조조를 속여 연환계로 배를 잇게 만든 것이, 배의 흔들림에 적응하지 못하는 위나라 병사들을 편하게 움직일 수 있게 하려한다는 근거를 들었던 것과 같은 이치다.
④번은 추진 장치에 변화를 가져오는 것이다. 현재 사용하고 있는 프로펠러 방식은 긴 축을 장착하고 그 끝에 프로펠러를 연결함으로써 추진력을 얻고 있는데, 실제 이 축의 회전력이 몹시 크기 때문에 소음도 크고, 효율성도 떨어질 것이다. 더욱이 배의 중량이 훨씬 크기 때문에 배가 프로펠러 대신에 회전하는 것은 막을 수 있겠지만, 그 영향력을 전혀 무시할 수는 없을 것이라고 생각한다. 때문에 이러한 회전력을 이용하지 않는 새로운 방식의 도입이 필요하다고 본다.
⑤번째는 그림에는 나타나 있지 않지만, 선박의 하부에 날개를 달아 놓는 것이다. 그 날개는 임의로 조정이 가능할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있지만 배의 상부의 흔들림을 막아 줄 수 있을 것이다. 실제로 전함의 경우 함포를 발사할 때의 흔들림을 막기 위해 설치한다는 것을 들었지만, 이러한 날개를 이용한다면 일반적인 선박의 흔들림도 방지할 수 있을 것 같다.
3) 안정성을 위한 실제적인 이용 & 발전된 형태.
-②번과 관련된 구조.
-빌지키일(Bilge Keel)
선저와 선체측벽이 만나는 빌지 부분에 판을 부착시켜 선박이 횡동요가 일어날 때 와류를 발생시켜 점성 감쇠력을 증대시킴으로써 공진시 운동응답을 감소시키며 건조시 부가적인 비용이 크지 않으므로 대부분의 선박에 기본적으로 장착되는 장치이다.
-③번과 관련된 구조.
-삼동선
삼동선은 단동선에 비하여 매우 날씬한 주선체와 좌우에 보조선체가 하나씩 결합되어 고속에서 우수한 저항성능과 충분한 갑판면적을 확보하도록 설계된 선형이다. 날씬한 주선체는 전체속도구간에서 걸쳐서 조파저항이 작고, 보조선체는 설계속도 구간에서 주선체와의 상대적인 위치를 잘 선정해줌으로서 커다란 파도의 상쇄효과로 저항이 감소된다.
선체저항은 크게 마찰저항과 잉여저항으로 나눌 수 있으며, 고속에서는 잉여저항의 대부분을 조파저항이 차지하고 있다. 따라서 고속에서 저항성능이 우수한 선박을 만들기 위해서는 조파저항이 작도록 선형이 설계되어야 한다. 삼동선은 주선체의 길이증가로 인하여 선수미동요가 적으며 선체가 날씬하여서 파도중에서의 속력저하가 적고, 보조선체로 인해 횡동요가 적고 손상시 복원성능이 우수하여 안정성이 높다. 이러한 삼동선의 원리는 카누에서 유래되었다고 한다. 상부선체를 쌍동선으로 하여 중량의 일부를 지지하게 함으로써 저항성능과 내항성능은 다소 떨어지지만 저속운항 및 정지 상태에서 안정성을 향상시키고 고속운항 상태에서도 자세제어가 용이한 장점이 있다.
-④번과 관련된 구조
-초전도 전차 추진기
앞서 서술한 프로펠러형 추진장치가 선체 외부에 돌출 되어있는 반면에 물제트 추진장치(Waterjet Propulsion)는 선체내부에 장착이 된다. 따라서 비교적 얕은 물에서 운항하는 선박에도 사용이 가능하고 어장과 같이 그물이 설치되어 있는 곳에서도 추진기가 그물에 걸리지 않고 선박의 운항이 가능하다. 물제트 추진장치는 고속으로 운항할수록 추진효율이 증가할 뿐 아니라 임펠러가 유도관 내부에서 회전하므로 고속선에서 사용되는 일반 프로펠러에서 문제가 되는 캐비테이션 제어 관점에서도 매우 유리한 추진장치이다. 따라서 선체의 진동과 소음을 감소할 수 있어서 여객선, 고속함정, 어선, 소형 고속선(High Speed Craft), 수륙양용 장갑차 등에 매우 다양하게 활용되고 있다. 최근에는 대형 선박 및 초고속선의 추진장치로 활용이 급속히 증가하고 있다. 물제트 추진장치의 구성은 그림에서 보는 바와 같이 흡입구(배 바닥면에 물을 빨아들이는 부분), 유도관(흡입구에서 펌프위치까지 이르는 관로), 펌프(축에 연결되어 회전하는 임펠러와 정지한 채로 물의 흐름을 좋게하는 스테이터로 구성), 노즐(물을 배의 뒤쪽으로 분사하는 부분), 조향장치(노즐에서 분사되는 제트유동의 방향을 바꾸어 배의 진행방향을 조절하는 장치) 그리고 이를 제어하는 각종 유압 제어장치로 구성된다.
-초전도식 전자추진기
초전도 전자추진 시스템(Superconducting Electro Magneto-Hydro-Dynamic Propulsor, 일명 'MHD 추진기')은 기계적 동력을 이용하여 프로펠러 등 장치의 회전운동을 통하여 추력을 얻지 않고, 전자력을 이용하여 물의 흐름을 가속하여 추진력을 얻는다. 이 시스템의 추력발생 과정은 "기관(원동기) 직류 발전기 초전도 전자석 전자력발생 추력발생" 이다. 초전도자석에 의하여 해수중에 강한 자장을 형성하여, 그 자장 중에 전류를 흘림으로 발생하는 전자유체력을 직접 추진력으로 이용하는 방법이다. 이것은 플래밍의 왼손법칙(Fleming's Left Hand Rule)에 따르는 것으로 자장에 교차해서 전류를 흘리면 자장과 전류가 만드는 면에 수직방향으로 힘이 발생한다. 즉, 왼손의 인지를 자장으로, 중지를 전류의 방향으로 향하고, 이들에 직각방향으로 엄지를 펴면 엄지 방향이 힘의 방향이 된다. 이 힘을 '로렌츠 힘(Lorentz Force)' 또는 '전자력'이라 부르며 배를 전진시키는 추진력이 되는 것이다. 따라서 물속에서 프로펠러를 돌려서 추진력을 얻던 기존의 방식과는 전혀 다른 추진시스템으로, 프로펠러 축계(Shaft)와 프로펠러가 필요하지 않게 된다. 이 추진시스템의 장점은 회전장치를 통하지 않고 해수에 힘을 직접 전달하므로 진동과 소음이 거의 없다. 선체반류에 의한 비정상 힘이 없고 선체저항을 감소할 수 있다. 또한 순발력이 뛰어나고 역전을 포함하여 속도제어가 용이할 뿐아니라 전자력의 작용범위를 키워 높은 효율을 얻을 수 있으며 고속화가 가능하다. 현재로서는 저속에서 시험단계에 있으나 향후 초전도재질 및 초전도 전자석 개발, 시스템 경량화, 고밀도 전류용 코일, 자기 차단시스템, 저온유지 시스템 등의 주변 핵심기술이 개발되면 초전도 전자추진선의 실용화가 이루어질 것이다. 적용 대상선박으로는 초고속 화물선, 고속여객선, 수상함, 잠수함, 어뢰 등으로 크게 활용될 것으로 기대된다.

키워드

안정성,   구조강도,   속도,   3S,   선박의 특성,   추진창치,   배,   선박저항감소