2017년 소형선박 핵심요약 - 3-1) 내연기관 및 추진장치

블로그에 파일은 첨부하여 올려놓은지 어느새 2년이 되었는데, 시간이 오래되다보니 아마도 다운로드받는데 문제가 발생하고 있는 것 같아 차라리 블로그에 포스트하여 놓는 것이 낫다고 판단되어 여기에 자료를 옮겨 놓습니다. 제가 여행을 많이 다니는 사람인지라 외국에 있을 때는 자료요청을 해도 인터넷이 안되면 보내 드릴 방법이 없기 때문입니다. 

 

참고로 이 내용들은 2017년 12월에 정리된 자료이고 여러 곳에서 수집한 자료를 요약정리 해놓은 것이라 요청에 의해 언제든지 삭제될 수 있음을 미리 공지해드립니다. 

 

- 시간이 없으신 분은 빨간색(기출문제정리)으로 표기된 부분을 중점으로 공부하시기 바랍니다.

- 본 블로그에는 그림첨부가 되어 있지 않습니다, 가급적이면 빨간색으로 표시된 부분은 그림자료와 함께 공부하시기를 바랍니다. (시험에서 그림관련 문제가 제법 나옵니다.)

 

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제 3 과  기관

제 1 장 내연기관 및 추진장치

제 1 절 내연기관의 개요와 기초

1. 내연기관과 외연기관

  1) 내연기관 : 연료를 기관내부에 연소시켜 발생한 고온.고압의 연소가스를 이용하여 동력을 얻는 기관. 가솔린기관, 디젤기관, 가스터빈

  2) 외연기관 : 보일러에서 연료를 연소시켜 발생시킨 고온.고압의 증기를 피스톤이나 로터에 작동시켜 동력을 얻는 기관. 증기기관

2. 내연기관의 분류

  1) 동작방법에 의한 분류

     가. 4행정 사이클 기관 : 4개의 행정(흡입, 압축, 작동, 배기)으로 1사이클을 하는 기관 

     나. 2행정 사이클 기관 : 2개의 행정(소기-압축, 작동-배기)으로 1사이클을 하는 기관

  2) 점화방법에 의한 분류

     가. 불꽃점화기관 : 전지와 점화코일 또는 자석을 사용하여 전기 불꽃을 방전시켜 실 린더내의 혼합가스에 점화시킨다. 가스기관,  가솔린기관.

     나. 압축점화기관 : 실린더 헤드에 따로 설치한 열구를 시동시에 가열하여 이 열구열과 압축열을 이용하여 연료를 점화시킨다. 디젤기관

  3) 피스톤로드 유무에 의한 분류

     가. 트렁크 피스톤형 기관 –  중소형  기관

         가) 피스톤 로드가  없다

         나) 피스톤핀에 의해 커넥팅로드가 직접 피스톤에 연결되어 있다.

     나. 크로스 헤드형 기관 : 피스톤과 커넥팅로드 사이에 피스톤 로드와 크로스헤드가 연결되어 있다 – 저속  대형디젤기관

  4) 연료공급방법에  의한 분류

     가. 기화기식 기관 : 기화기를 이용하여 연료와 공기를 실린더 밖에서 혼합하여 실린더 내에 흡입시켜 작동하는 기관 – 가솔린기관

     나. 분사식 기관 : 연료를 실린더 내에 직접 분사시키는 기관 – 디젤기관

3. 내연기관의 기본용어

  1) 상사점 : 피스톤이 최상부에 있을 때 크랭크의 위치

  2) 하사점 : 피스톤이 최하부에 있을 때 크랭크위 위치

  3) 행정 : 상사점과 하사점 사이의 거리, 피스톤의 1행정으로 크랭크축은 180도 회전 크랭크가 1회전하는 사이에 피스톤은 1왕복, 2행정을 한다.

  4) 압축부피 : 피스톤이 상사점에 있을 때 피스톤상부의 부피, 간극부피 또는 연소실부피

  5) 행정부피 : 실린더 내의 상사점과 하사점 사이의 부피, 배기량

  6) 실린더부피 : 행정부피 +  압축부피

  7) 압축비 : 압축비가 클수록 압축압력은 높아지는데 압축비를 크게 하려면  압축부피를 작게 하거나 피스톤의 행정을 길게 해야한다. 압축비 = 실린더부피/압축부피

  8) 평균유효압력 : 연료가 연소하여 피스톤에 실제 유효하게 일을 한 압력, 지압기로 지 압도를  찍어 구한다.

  9) 피스톤 평균속도 : 피스톤이 1초동안 실린더 내를 움직인 거리

4. 내연기관의 기초상식

  1) 체적 : 1배럴 = 159리터, 1드럼 = 200리터

  2) 속력 : 1노트  = 1시간에 1해리를 항해하는 속력, 1해리  = 1,852m

  3) 중량과 비중

     가. 1톤 : 1000kgf

     나. 비중 : 어떤 물질의 무게와 그것과 같은 부피 4도C  물의 무게와의 비 

     다. 무게 = 부피 X  비중

     라. 연료유의 소모량을 무게로 계산하는 방법 : 부피 X 비중량

  4) 압력

     가. 표준대기압(1atm) = 760mmHg = 1,033kgf/cm2 = 1,013hPa

     나. 절대압력 = 게이지압력 + 대기압

     다. 압력의 단위 : mmHg, kgf/cm2, Pa, bar 등

  5) 온도

     가. 섭씨온도 : 어는점 0C, 끓는점 100C 그 사이를 100등분 

     나. 화씨온도 : 어느점 32F, 끓는점 212F 그 사이를 180등분

  6) 동력

     가. 1PS(불마력) = 75kgf*m/s=0.735kW

     나. 1HP(영마력) = 76kgf*m/s=0.746kW

  7) 기관의 출력 : 도시마력>제동마력>전달마력>유효마력으로 마력이 큰 순서

     가. 도시마력(지시마력) : 엔진의 실린더 내 압력을 지속적으로 계측하여 기록하는 인디케이터를 사용하여 구한 출력. 동일 기관에서 가장 큰 값을 가진다.

     나. 제동마력 : 크랭크 축에 동력계를 부착하여 계측한 출력, 엔진의 출력

     다. 축마력 : 축을 통하여 프로펠러쪽으로 전달되는 동력으로 제동마력에서 감속기, 베어링 등의 손실이 제외된 것이며, 선내에서 프로펠러 측으로 가장 가까운 선미관(Stern Tube)  앞에서 계측한다.

     라. 전달마력 : 실제로 프로펠러에 전달되는 동력으로 축마력에서 선미관베어링과 씰링 등에서 발생하는 손실을 제외한 것이다.

     마. 유효마력 : 프로펠러가 실제로 선박을 추진하는데  사용된 동력으로 프로펠러 효율이 반영된 것이다.

     바. 정격출력 : 정하여진 운전조건으로 정하여진 시간동안의 운전을 보증하는 출력

  8) 과부하 운전 : 정격출력 이상의 출력으로 운전하는 상태

  9) 열의 이동

     가. 전도 : 서로 접촉되어 있는 물체 사이에 온도이동현상

     나. 대류 : 뜨거워진 물은 위로 올라가고 위에 있던 차갑고 밀도가 큰 물은 아래로 내려와 가열되는 전열현상. 밀도 차에 의한 온도이동현상

     다. 복사 : 중간에 다른 물질을 통하지 않고 직접 이동하는 현상

  10) 기체의 상태변화

     가. 정적변화 : 부피는 일정, 압력이 변화

     나. 정압변화 : 압력은 일정, 부피가 변화

     다. 등온변화 : 온도는 일정, 압축이나 팽창이 발생

     라. 단열변화 : 기체가 압축이나 팽창할 때 외부에서 열의 출입이 전혀 없도록

     마. 폴리트로픽 변화 : 등온변화도 단열변화도 아닌 변화  제 2 절  디젤기관

1. 디젤기관의 작동원리 : 밀폐된 실린더 내에 피스톤으로 공기를 압축하면 공기온도가 급상승하며 이 때 연료를 분사하여 발생한 폭발가스의 압력과 팽창에 의해 피스톤을 움직여 크랭크  축을 회전시킨다.

  1) 4행정 사이클 디젤기관

     가. 흡입행정

     나. 압축행정

     다. 작동행정 : 연소가스의 팽창으로 피스톤이 하강한다.

     라. 배기행정

l  4행정 사이클 디젤기관이 시동 위치를 맞추지 않고도 크랭크 각도 어느 위치에서나 시동될 수 있으려면 6기통 이상이어야 한다.

  2) 2행정 사이클 디젤기관

2. 디젤기관의 구조

  1) 연소실의 구성 : 실린더 헤드, 실린더라이너, 피스톤

  2) 고정부

     가. 실린더 : 운전중 연소에 의한 압력을 받고 고온에 접촉하여 높은 열응력을 받는다. 

         가) 압축불량의 실린더가 있는 경우 각 실린더의 출력이 고르지 못한 주된 원인이 된다.

         나) 실린더의 구조 : 실린더블럭, 실린더라이너, 실린더헤드로 구성

         다) 실린더불록과 라이너의 사이에는 워터재킷을 두어 냉각수가 라이너와 실린더 헤드의 각부를 냉각하도록 한다

         라) 실린더라이너와 실린더헤드 사이에 구리로 된 가스킷을 설치한다.

         마) 실린더의 배기온도 상승요인 : 배기밸브의 누설

     나. 실린더헤드

         가) 분해작업

              - 시동공기밸브를 잠근 후  분해한다.

              - 연료유의 공급밸브를 잠근 후  분해한다.

              - 냉각수 입출구 밸브를 잠그고 드레인을 배출한 후 분해한다.

         나) 실린더헤드의 볼트를 죄는  요령

              - 한번에 다 죄지 말고 여러 번 나누어 죈다.

              - 대각선 위치의 볼트를 번갈아 죈다.

              - 볼트를 죄는 힘은 균일하게 한다.

         다) 실린더헤드의 냉각수 출구온도는 60~70도정도로 유지해야 한다.

         라) 디젤기관의 실린더헤드에 있는 밸브종류 : 흡기밸브, 배기밸브, 연료분사밸브

    다. 실린더라이너 : 실린더가 받는 열응력을 줄이며 워터재킷의 청소와 부식을 방지

         가) 재질 : 고열과 마멸에 견디는 특수주철이나 합금을 사용하여 제작

         나) 마멸원인

              - 실린더 벽면에 수분이 응축되면 연소 가스 중에 포함된 유황이 산화하여 부식성 마멸을 초래  한다.

              - 실린더에 물이 유입 되면, 유막이 파괴되어 윤활유 입구의 라이너 표면이 마멸 된다.

              - 연료유가 공기를 통해서 단단한 입자들이 실린더에 들어오면, 라이너와 피스톤 링의 마찰면이 긁히게 된다

         다) 심한 마멸에 의한  영향

              - 압축불량

              - 연료의 불완전한 연소

              - 가스가 크랭크실로 누설

         라) 실린더라이너에 윤활유를 공급하는 주된 이유는 마멸을 방지하기 위함이다.

         마) 실린더라이너의 내경 측정

              - 아래 위 여러 위치에서  측정

              - 선수미 방향과 좌우현 방향의 두 방향에서 측정한다.

              - 일반적으로 좌우현 방향이 선수미 방향보다 마멸량이 크다.

              - 상부로 올라갈수록 마멸량이 커진다.

          바) 실린더라이너의 내경 측정도구 : 실린더게이지, 내측, 외측마이크로미터

     라. 실린더블록

     마. 메인베어링 : 기관베드 위에 있으면서 크랭크암 양쪽의 크랭크저널에 설치되어 크 랭크 축을 지지하고 크랭크 축에 전달되는 회전력을 받는다.

         가) 크랭크축을 지지한다.

         나) 크랭크축의 중심을  잡아준다.

         다) 윤활유로 윤할시킨다.

l  메인베어링의 발열이 심할 때 응급 조치사항 : 윤활유를 공급하면서 기관을 서서히 정지시킨다.

l  베어링메탈 : 미끄럼 베어링에서 베어링 구멍에 끼워지는 상하 두 쪽으로 갈라진 통형(简形)의 부품으로서, 한 몸으로 된 통형의 것을 특히 부시(bush)라고 한다. 청동, 배빗 메탈, 화이트 메탈, 모넬 메탈 등이 사용된다.

  3) 왕복운동부

     가. 피스톤

         가) 트렁크형 피스톤 : 커넥팅 로드가 직접 피스톤 핀에 연결된 것으로 기관 높이를 낮게 할 수 있으나,  피스톤이 짧으면 측압이 커지고 피스톤이 기울어져 폭   발 가스가 샐 염려가 있으므로 피스톤을 길게 한다. (중소형기관)

         나) 크로스헤드형 피스톤 : 크로스헤드를 커넥팅로드와 피스톤로드 사이에 설치한 것,  피스톤 스커트가 짧은 것이  특징이다. (대형기관)

     나. 피스톤핀 : 피스톤에 작용하는 힘을 커넥팅로드에 전하는 역할

     다. 피스톤링의  구성 :

         가) 적절한 절구 틈을 가져야 한다.

         나) 오일링과 압축링이 있다.

         다) 오일링보다 압축링의 수가 많다.

     라. 피스톤링의 교체방법

         가) 링의 상하면 방향이 바꾸지 않도록 조립한다.

         나) 가장 아래에 있는 링부터 차례로 조립한다.

         다) 링이 링 홈 안에서 잘 움직이는지를 확인한다.

         라) 링의 절구 틈이 모두 다른 방향이 되도록 조립한다.

     마. 피스톤링의 역할

         가) 피스톤과 실린더라이너 사이의 기밀유지

         나) 피스톤에서 받은 열을 실린더라이너에 전달한다.

         다) 실린더 내벽의 윤활유를 고르게 분포시킨다.

     바. 피스톤링의 고착원인

         가) 링의 절구 틈이 모두 과대할 때

         나) 실린더유 주유량이 너무 부족할 때

         다) 연소불량으로 링에 카본부착이 심할 때

     사. 커넥팅로드(=연접봉) : 피스톤의 왕복운동을 크랭크 축에 전달

  4) 회전운동부

     가. 크랭크축

         가) 크랭크저널 : 메인베어링으로 지지되어 회전하는 부분

         나) 크랭크핀 : 크랭크저널의 중심에서 크랭크반지름만큼 떨어진 부분에 저널과 평행하게 설치

              -  실린더가 6개인 디젤 주기관에서 최소 크랭크핀 6개와 메인베어링 7개가 필요하다.

         다) 크랭크암 : 크랭크저널과  크랭크핀을 연결, 윤활이 필요하지 않다.

         라) 평형추 : 크랭크핀 반대쪽이 크랭크암에 평형추를 설치하여 크랭크 회전력의 평형을 유지하고 불평형 관성력에 의한 기관의 진동을 줄인다.

              - 기관의 진동방지

              - 기관의 원활한 회전

              - 메인베어링의  마찰 감소

         마) 매분 회전수 : 크랭크축이 1분간 회전하는 수

     나. 플라이휠 : 크랭크축의 회전을 균일하게 해주며 저속회전을 가능하게 한다.

         가) 기관의 시동을 쉽게 도와주며 밸브의 조정이 편리하다.

         나) 플라이휠의 크기와 무게는 실린더 수와 회전수에 반비례한다.

         다) 팽창행정 시의 에너지 일부를 운동에너지로 축적한다.

3. 디젤기관의 부속장치

  1) 흡기밸브와  배기밸브 :

     가. 주로 포핏밸브를 사용

     나. 구조

         가) 밸브 스핀들(valve spindle)

         나) 밸브 헤드

         다) 밸브 케이지(valve cage)

         라) 밸브 시트(valve seat)

         마) 밸브 스프링

         바) 스핀들 가이드(spindle guide)

     다. 밸브에서 생기기 쉬운 고장

         가) 기계적 손상으로 인한 밸브 스핀들의 고착

         나) 연소 상태 불량으로 밸브 스핀들과 밸브 시트 사이의 가스 누설 

         다) 밸브 게이지 부식에 의한 파공

     라. 밸브 개폐시기 선도 : 밸브가 열리고 닫히는 시기를 크랭크 각도로 나타낸 선도 

     마. 디젤기관의 흡기 및 배기 밸브는 스프링의 힘에 의해 닫힌다.

     바. 배기밸브의 밸브틈새가 규정값보다 작게 되면 배기밸브가 빨리 열린다.

     사. 흡기  및  배기밸브의 밸브겹침 : 상사점 부근에서 흡배기밸브가 동시에 열려있는 상태

  2) 밸브구동장치 : 행정을 원활히 수행하도록 캠과 캠축의 작동에 의한 개폐장치

     가. 캠 : 회전운동을 왕복운동으로 바꾸는 장치

     나. 캠축 : 흡기 밸브나 배기 밸브를 개폐하기 위한 캠과 연료 펌프를 구동하기 위한 캠 등이 일체로 되어 크랭크축과 평행하게 기관 블록 옆에 설치

        가) 캠축의 회전 : 4행정 사이클 기관에서는 크랭크축 회전수의 1/2을 회전하고, 2 행정 기관에서는 크랭크축과 같은 수로 회전한다. 캠의 회전운동을 푸시로드의 왕복 운동으로 전달하는 장치를 태핏 또는 밸브 리프터라고 하며, 롤러 태핏, 평면 태핏, 레버 태핏이 있다

     다. 캠축구동장치 : 크랭크축으로부터 캠축으로 동력을 전달하는 데에는 기어나 체인이 이용되며, 기어는 회전 속도, 회전력 또는 회전 방향을 바꾸는 일을 한다.

  3) 배기관장치

     가. 배기다기관 : 실린더로부터 배출되는 배기가스를 모아 소음기 또는 과급기로 보내는 장치 = 배기매니폴드라고도  한다.

     나. 소음기 : 실린더에서 배출되는 배기가스는 고온고압이어서 그대로 대기 중에 방출 하면 급격히 팽장하여 심한 폭음을 내므로 이것을 방지하기 위한 것

     다. 배압 : 배기가 대기중에 배출되기 까지에는 배기밸브, 소음기 및 배기관 등의 여러 저항이 있으므로 배기가 빠르고 쉽게 쉽게 대기중에 배출되기는 곤란하다.  따라서 피스톤이 배기행정시 배기는 약간 압축되어 피스톤의 상승운동을 방해하는 반항압력이 생기는데 이 압력을 배압이라 한다.

     라. 배압이 높아지는 원인

         가) 배기 매니폴드, 배기관, 소음기내에 카본이 쌓여 배기통로가 좁아져 배기가스의 배출이 불충분하여 배압이 오른다.

         나) 배기관 냉각수 온도 상승하면 배기가스 온도상승으로 배압이 오른다

         다) 발화시기가 늦거나 후연소기간이 긴 때에는 배기초의 온도, 압력은 오르고 팽창기간이 짧아지므로 배기초의 온도, 압력이 높아진다.

     마. 배압이 너무 높을 때 기관운전에 미치는 영향

         가) 실린더의 소기효율이 나빠지고 잔류가스의 양이 많아진다

         나) 배압이 높으면 가스의 유효량이 감소하고 마력이 떨어진다

         다) 배압이 높으면 온도가 높아지고 배기밸브의 마모가 커져 소착, 배기통로에 균열이 생기는 원인이  된다

         라) 실린더의 온도는 높아지고 내부의 윤활작용을 나쁘게 한다

         마) 배기관계의 각부 온도가 높아져서 부식을 촉진한다

  4) 과급기 : 단위 시간동안 실린더 내로 흡입되는 공기량을 증가시킴으로써 연료를 많이 연소시켜 기관의 출력을 증대시키는 일종의 송풍기, 일명 터보차져

     가. 배기가스의 온도가 상승하는 원인

         가) 과급기의 작동불량

         나) 흡입공기의 냉각불량

         다)  배기밸브의 누설

  5) 연료장치

     가. 연료유공급장치 : 저장 탱크에서부터 연료 분사 장치까지 연료유를 공급하는 장치 

         가) 연료유여과기 : 연료유 여과기는 보통 3단으로 쓰며, 첫째는 연료유탱크 출구에, 둘째 여과기는 연료펌프 입구에, 셋째 여과기는 연료밸브 입구에 둔다

         나) 연료유공급펌프 : 연료 분사펌프까지 연료를 공급하는 펌프로  중․대형기관에는 기어펌프가 사용되나, 소형기관에서는 왕복 피스톤펌프가 사용된다

         다) 연료저장탱크 : 연료유필터를 설치하여 불순물을 제거하고 주입관, 공기관, 드레인관이 설치되어 있다.

         라) 연료유관 계통의 프라이밍 완료는 연료유만 나왔을 때로 판단한다.

     나. 연료분사장치 : 연료를 자연발화시키기 위하여 실린더 내의 압축공기에 연료를 고압으로 분사하는 장치

         가) 연료분사펌프 : 분사시기 및 분사량을 조정하며, 연료분사에 필요한 고압을 만드는 장치

              - 스필밸브식 : 흡입밸브, 스필밸브, 플런저배럴 및 각부 구동장치로 구성

              - 보슈식 : 흡입밸브 및 스필밸브가 없고, 플런저의 홈으로 송출량을 조절하는 것으로 구조가 간단하며, 분사량의 조절이 쉽고 정확하여 많이 이용한다

         나) 연료분사밸브 : 연료분사펌프에서 가압된 고압의 연료유는 연료유 입구관을 통해 밸브내로 들어온다. 들어온 고압의 연료유는 니들밸브 아래쪽에  작용하여 밸브스핀들 상부에 있는 노즐스프링의 힘을 이겨서 니들밸브가 들어올려지  면 노즐을 통하여 연료가 분사되고 연료 분사 펌프로부터 송출되는 연료의 압력이 떨어지면 스프링의 힘이 니들밸브를 닫게 되고, 따라서 연료 분사는 끝난다. 분사 압력의 조정은 상부에 있는 분사압력조절나사로 한다.

l  연료분사밸브가 누설되면 배기온도는 올라가고 검은색 배기가 발생한다.

     다. 디젤기관의 연소실

         가) 직접분사식 연소실 : 실린더 헤드와 피스톤 크라운부와의 사이에 형성되는 하나의 연소실을 가지고, 그 속에 연료를 직접 분사하여 연소시키는 형식,  공기에 와류를 일으키기 위해 스퀴시 또는 슈라우드를 설치한다.

l  장점

1. 연소실 모양이 간단하고 제작이 용이하므로 대형기관에 적합하다

2. 시동이 용이하고, 시동 보조 장치가 불필요하다.

3. 열효율이 높고, 연료 소비율이 낮다.

l  단점

1. 무화를 좋게하기 위해 분사압력을 높여야 하므로 고압의 연료펌프가 필요하고, 노즐의 지름이 적어야 한다.

2. 최고 연소압력이 높고, 노크를 일으키기 쉽다.

3. 고속회전이 곤란하다.

4. 소형에서는 착화성이 좋은 양질의 연료가 필요하다.

         나) 예연소실 : 주로 실린더 헤드 내에 전 압축부피의 30～40%의 예연소실을 설치한다

l  장점

1. 연료의 분사압력이 낮고 노즐의 지름이 커도 되므로, 연료분사 계통의 수명이 길며 노즐이 막히는 일이 적다.

2. 최고압력이 낮고 노크를 일으키는 일이 적다

3. 소형 고속기관에서도 연소가 양호하다.

4. 비교적 저질의 연료유를 사용할 수 있다

l  단점

1. 열손실이 많아 연료소비율이  높다.

2. 실린더 헤드의 구조가 복잡하게  된다.

3. 매우 추울 때 시동이 곤란하므로, 전열 시동코일 등의 보조장치가 필요하다.

  6) 조속기(거버너) : 기관의 회전속도가 규정보다 증감했을 때 연료의 공급량을  자동적으로 조절하여 소요의 회전속도로 유지하게 하는 장치

  7) 공기냉각기 : 실린더에 공급되는 공기를 냉각하여 연소실의 온도상승을 억제하고 공기밀도를 증가시켜 출력증대를  도모한다.

  8) 윤활장치 : 윤활유펌프ㅡ윤활유냉각기ㅡ메인베어링ㅡ크랭크 베어링을 윤활하고 피스톤을  냉각하고 윤활유 섬프탱크 ㅡ윤활유펌프로 계속 순환하는 시스템.

     가.  디젤기관의 시동한 직후에는 보통 윤활유압력이 정상운전시 보다 약간 높게 된다.

  9) 시동장치 : 기관외부의 힘으로 정지해  있는 기관의 크랭크축을 돌려 피스톤이 공기를 흡입.압축하여 연료를 착화시킴으로써 연속적으로 운전을 가능하게 하는 장치

     가. 선박에서는 보통 압축공기로 시동을 거는데 공기탱크 압력이 25~30kg/cm2  정도다

  10) 냉각장치 : 디젤기관의 연소가스가 접하는 부분은 고온이 되므로, 과열에 의한 고장을 방지하기 위하여 해수, 청수, 윤활유, 연료유로 냉각을 해야 한다.

     가. 해수냉각계통 :

         가) 해수는 해수펌프에 의해 해수취수구를 통하여 선내로 공급한다.

         나) 해수펌프 입구에는 필터를 설치하여 불순물이 냉각수관 계통안으로 들어오는 것을 방지한다.

         다) 해수펌프 입구의 온도는 서모스탯에 의해 10도 이상 유지되도록 조절하여, 과냉각에 의해 윤활유 점도가 너무 높아지지 않도록 한다. 해수입구온도가 설정값 이하로 내려가면 3방향 자동온도조절밸브를 열어 냉각 해수를 해수 펌프  흡입 파이프로 역류하게 하여 재순환 하게 한다

         라) 해수 냉각에서는 냉각수 계통의 부식을 억제하기 위해 질산-붕산염으로 만든 부식 억제제를 첨가하기도 한다

         마) 냉각수 처리에 크롬산염을 사용하는 것은 금지되어 있으므로 주의 한다 

         바) 해수펌프가 물을 송출하지 못하는 원인

              - 흡입측 스트레이너가 많이 막혀 있을 때

              - 송출밸브 또는 흡입밸브가 잠겨 있을 때

     나. 청수냉각계통

         가) 청수는 조수기에서 만들어지는 양질의 증류수를 사용한다

         나) 디젤기관의 청수냉각은 주로 실리더 재킷의 냉각에 사용하며,  사용한 냉각수는 청수 냉각기에서 냉각하여 다시 사용한다

         다) 실린더 재킷 냉각수 펌프는 냉각수의 온도를 유지하여 연소를 돕고, 마찰 및 냉각기에 의한 손실마력을 줄이기 위해 냉각된 물과 냉각되지 않은 물을 섞어서 기관 출구의 냉각수 온도를 80～85도 정도로 유지한다.

         라) 냉각수 출구의 온도 조절은 3방향 온도 조절 밸브에 의한다.

         마) 공기 분기기 및 공기 배출관을 설치하여 혼입된 공기를 배출하며, 기관 위쪽에는 냉각수의 온도가 변할 때 물의 부피 변화를 흡수하기 위한 팽창탱크를 설치한다.

    다. 소형기관에서 냉각수 순환펌프용 V벨트의 장력이 너무 작으면 냉각청수 온도가 높아진다.

    라. 부동액 : 기관의 냉각수가 얼지 않도록 냉각수의 어느 온도를 낮추는 용액

    마. 원통다관식 윤활유 냉각기에서는 일반적으로 냉각관내부에는 냉각수가 통과하고 냉각관외측에 윤활유가 흐른다.

 

제 3 절  추진장치

1. 클러치  및 감속장치

  1) 클러치 : 기관에서 발생한 동력을 추진기축으로 전달하거나 끊어주는 장치

     가. 마찰클러치

     나. 유체클러치

     다. 전자클러치

  2) 감속장치 : 주기관의 높은 회전수를 감속장치를 설치하여 추진기의 회전수의 낮은 회전수로 감속하는 것은 추진 효율을 좋게 하기 위해서이다.

2. 변속기 : 기관과 추진축사이에 설치되어 기관의 회전력과 회전속도를 주행상태에 알맞게 바꾸어 구동바퀴에 전달한다.

3. 역전장치

  1) 직접 역전장치 : 기관을 직접 역회전시키는 것

     가. 캠축이동식

     나. 롤러이동식

  2) 간접 역전장치 : 기관의 회전방향을 일정하게 하고 추진축의 회전방향만 전환.

     가. 기어기구에 의한 것

         가) 유니온식 역전장치

         나) 미츠앤드바이스 역전장치

     나. 유체클러치에 의한 것

     다. 가변피치프로펠러에 의한 것(소형어선에 많이 사용)

4. 축계장치 : 주기관으로부터 추진기에 이르기까지 동력을 전달하고 추진기의 회전에 의하여 발생된 추력을 추력베어링을 통하여 선체에 전달하는 장치

  1) 스러스트축(Thrust Shaft=추력축)과 스러스트베어링

     가. 스러스트축 : 1개 또는 수 개의 칼라를 가지는 단강재 축으로 되어 있고, 칼라 사이에는 선체에 고정된 스러스트 베어링의 면이 밀착되어 있다

     나. 스러스트베어링 : 프로펠러의 추력을 선체에 전달하는 역할

         가) 말굽형 스러스트 베어링

         나) 상자형 스러스트 베어링

         다) 미첼형 스러스트 베어링

  2) 중간축(Intermediate Shaft)과 중간축베어링

     가. 중간축 : 스러스트축과 추진기축을 연결하는  축

         가) 대형선에서는 기관실로부터 긴 터널을 거쳐 추진기축까지 중간축을 두기 때문에 터널축(tunnel shaft)이라고도 한다.

         나) 소형선에서는 압연강을 사용하여 양끝에 커플링을 구워 끼우는 경우도 있다.

     나. 중간축베어링

         가) 1개의 중간축에 1개 또는 2개를 설치한다

         나) 축의 무게를 지지하고, 축계를 중심선을 일직선으로 유지할 목적으로 설치

   3) 추진기축(프로펠러축) : 추진기축의 앞쪽 끝은 선내에서 중간축에 연결되고, 뒤쪽 끝은 선외에서 그 끝에 추진기를 연결한다. 축을 2개로 나누어 플랜지 커플링으로 선외에서 연결하기도 한다. 선박의 가장 뒤쪽에 설치되는 축이다.

     가. 제1종 축 : 압연 청동제 또는 단강제 축의 표면에 하나의 전통 슬리브를 끼운 것 또는 슬리브를 2개 이상으로 분할하여 축에 끼운 다음, 접속부를 같은 재료로 같은 무게만큼 용접한 것. 제1종 축의 검사를 위한 발출 기간은 3년으로 되어 있다

     나. 제2종 축 : 청동 슬리브가 부분적으로 시공되어 있고, 중간에 적당한 방식 장치를 시공한 것. 제2종 축의 검사를 위한 발출 기간은 2년으로 되어 있다.

  4) 선미관 : 추진기축이 선체를 관통하는 곳에 장비되는 것. 선내에 해수가 침입하는 것을 막고, 동시에 추진기축에 대하여 베어링 역할을 한다.

     가. 해수윤활식 선미관 : 리그넘바이티(지면재)에는 많은 홈을 만들어 선외로부터 해수가 이 홈을 통해 들어와 윤활작용과 냉각작용을 한다. 선미관의 선수쪽에는 그 리스패킹을 넣은 스터핑 박스를 만들어 누수를 방지하고 내면에는 리그넘바이티를 넣어서 선미 베어링으로 하여 축을 지지한다.

         가) 리그넘마이티의 주된 역할은 베어링역할이다.

     나. 특수구조 선미관 :

         가) 조립식 선미관 : 주철제, 주강제 대신에 강판을 말아서 만들고, 이것을 선체에 용접한 다음, 청동제 부시를 끼운다. 주로 대형선에 채용되는데, 주철제나 주 강제에 비하여 가볍게 할 수 있고, 선미부의 강성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

         나) 축트렁크식 선미관 : 주철이나 주강제 대신에 위아래와 측면을 막아서 트렁크   를 만들고, 이 트렁크 중심을 추진기축이 관통하게 한다. 선미  쪽은 선미 골  재에 부시를 끼워서 베어링의 역할을 하도록 한다. 선수 쪽은 격벽에 스터핑 박스를 만든다.

         다) 기름윤활식 선미관 : 추진기축에 슬리브를 시공하지 않고 주철제 선미관에 화 이트 메탈을 주입한 부시를 끼우고, 여기에 상부와 양쪽에 홈을 갖추어 선수 쪽으로부터 윤활유를 공급하도록 되어 있다. 이 형식의 선미관에는 해수의 침 입과 기름의 누설을 막기 위해 선미관의 선수 쪽과 선미 쪽에 각각 전부 실 (seal)과 후부 실을 장치하여 기름의 누출과 해수의 유입을 방지한다.

     다. 선미관 베어링 :

         가) 해수윤활식 베어링

              - 목재 베어링(리그넘바이티) :  조직내에 양질의 기름을 다량 함유하고 있어,  물 속에서 마찰 계수가 작아지기 때문이다, 다만, 마멸이 빠르다. 유창목 나무의 판재를 선미관의 내면에 둥글게 배열하고 철편과 고정 나사못으로 고정시켜 제작되며, 판재 사이에는 많은 홈을 만들어 선외로부터 해수가 들어와 윤활작용과 냉각작용을  한다.

              - 특수합성고무 베어링 : 마찰계수가 매우 작고 리그넘바이티에 비해 마멸이 적어 사용 연수(2～5배)가 길다.

              - 솔던(thordon)  베어링 : 내마멸성, 내식성이 강하지만 가격이  비싸다.

         나) 기름윤활식 베어링 : 해수 윤활식에 비하여 축과 베어링의 마찰이 작고, 베어링의 마멸이 적지만 복잡한 수밀 또는 유밀 장치와 이의 유지, 관리에 주의가 필요하다.

         다)  스터핑박스 :  선체의 누수를  막는다.

5. 프로펠러(추진기) : 기관동력으로 추진기를 회전시키면 선외의 물에 동력이 전달되고 물의 반동력으로 배가 추진되는데 이를 추력(스러스트)이라 한다.

   1) 나선형 추진기 : 대부분의 선박에서 사용하고 있는 프로펠러, 너트에 볼트를 끼워 돌리면 볼트의 나사산이 진행하는 것과 같은 원리로 작동하는 추진기.

      가. 피치 : 프로펠러가 1회전할 때 축방향으로 이동한 이론상의 거리

      나. 슬립 : 프로펠러가 1회전할 때 축방향으로 이동한 실제거리

           가) 프로펠러의 슬립현상 : 고속회전으로 인해 프로펠러가 미세하게 휘어지는 것

           나) 슬립의 증가요인(실제이동거리의 증가)

               - 배의 속력 감소

               - 프로펠러 캐비테이션이 발생

               - 다른 배를 예인할  때

               - 파도가 심할 때

     다. 추력 : 프로펠러의 회전으로 인해 생긴 반작용이 축계를 따라 전해져 선체에 미치는 작용.

     라. 전연과 후연 : 전진 회전할 때 물을 절단하는 날을 전연, 그 반대쪽을 후연 

     마. 경사 : 15~20도 기울어져 있음.

     바. 압력면과 배면 : 프로펠러가 전진 회전할 때 물을 미는 압력이 생기는 면을 압력면, 후진 회전할 때 물을 미는 압력이 생기는 면을 배면이라 한다.

     사. 보스비 : 날개가 고정되는 원통을 보스, 보스 지름의 날개 지름에 대한 비율을 보스비라 한다.

     아. 회전 방향 : 선미로부터 바라볼 때 전진회전의 경우 시계방향으로 돌아가는 것을 우회전,  반대는 좌회전

     자. 지름 : 프로펠러가 1회전할 때 날개의 끝이 그린 원의 지름

  2) 보이드 슈나이드 추진기

  3) 분사 추진기

  4) 외차 추진기

6. 추진 축계와 추진기의 취급 및 관리

  1) 축계탐상법

     가. 방사선 탐상법 : 감마선을 투과하여 축계의 내부결함을 촬영

     나. 초음파 탐상법 : 고주파의 초음파펄스를 발사하여 내부에서 반사되는 음파를 조사 

     다. 전자기 탐상법 : 강철제에 강한 자석을 접촉하여 내부로 자속을 형성할 때 표면의 결함부에서 자속이 누설

     라. 침투 탐상법 : 균열이 의심되는 표면에 적색 침투액을 이용하여 내부결함을 촬영 

 

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