2017년 소형선박 핵심요약 - 3-2) 보조기기 및 전기장치

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 2 장 보조기기 및 전기장치

제 1 절 선박보조기계의 개요

1. 선박보조기계의 정의와 종류

  1) 정의 : 선박에서 사용되는 주기관 및 주 보일러를 제외한 모든 기계

  2) 종류

     가. 디젤 선박에  사용되는 보조기계

     나. 증기 터빈선에 사용되는 보조기계

     다. 주기관의 종류에 관계없이 사용되는 보조기계

     라. 기관실 밖의 보조기계

  3) 구동방법에  따른 구분

     가. 주기관과 연동시키는 방법 : 벨트 등을 주로 사용, 소형선에서 많이 사용 

     나. 독립된 기관이나 기기에 연결시켜 구동하는 방법

         가) 전동기를 사용

         나) 대부분의 선박에서 사용

         다) 전원은 주로 교류를 이용

         라) 갑판기계 구동용으로 유압장치도 많이 사용

2. 전동기

  1) 전동기의 기동반에 설치되는 표시등 : 전원등, 운전등, 경보등

  2) 전동기로 구동되는 해수펌프가 정상적으로 작동되지 않는 경우의 원인

     가. 흡입관 계통에 공기가 새어 들어갈 때

     나. 글랜드패킹으로 공기가 새어 들어갈 때

     다. 전동기의 공급전압이 너무 낮을  때

  3) 유도전동기 

     가. 전류계 : 유도전동기의 기동반에 주로 설치된다.

3. 펌프(트리첼리의 실험을 이용)

  1) 왕복펌프 : 피스톤 또는 플란저의 왕복운동에 의하여 직접 물에 압력을 주어 왕복체의 배제용적 만큼의 물을 내보내는 펌프

     가. 종류

         가) 왕복운동체의 형상에 의하여 피스톤펌프, 플랜저펌프, 버킷펌프로 구분

         나) 토출행정의 수에 의하여 단동펌프,  복동펌프, 차동펌프로 구분

         다) 동력전달방식에 의하여 증기직동펌프, 플라이휠펌프, 크랭크펌프, 레버구동펌프로 구분

     나. 특징

         가)  가격이 싸다

         나)  흡입성능이 양호하다

         다) 소용량 고압용으로  적합하다

         라) 운전조건이 광범위하게 변하여도 용이하게 조절할 수 있고, 무리한 운전에도 견딘다

     다. 공기실 : 토출측 실린더 부근에 송출 유량 및 송출 압력을 균일하게 하기 위해 설치한다.

  2) 원심펌프 : 케이싱 속의 회전차를 수중에서 고속으로 회전시켜 물이 원심력을 일으켜 얻은 속도에너지를 압력에너지로 바꾸어 물을 흡입 송출한다. 해수에 적합, 저압의 물을 대량으로 공급할 때 적합하다.

     가. 글랜드패킹 : 원심펌프의 축이 케이싱을 관통하는 곳에 기밀유지를 위해 설치.

     나. 임펠러 : 원심 펌프의 날개 바퀴와 같이 회전에 의해 유체에 유동 운동을 일으키는 것

     다. 마우스링(케이싱링) : 역류방지를 위한 장치로써 회전차(임펠러)와 케이싱 사이에 설치된다.

     라. 호수장치 : 펌프내 물을 채우는  장치

     마. 원심펌프의 작동순서 : 송출구를 잠그고 흡입구를 열어 물이 채워지면 송출구를 서서히 연다.

  3) 축류펌프 : 관내에서 프로펠러형 회전차가 회전하면서 액체를 축 방향으로 유동시킨다. 안내날개는 프로펠러를 통하여 방출하는 액체의 선회 운동을 바로 잡아서 유동의 교란을 억제하는 역할을  한다.

  4) 회전펌프 : 1개 또는 2개의 회전차가 케이싱 내에서 회전하면서 유체를 이송하는 펌프, 증질 유류와 같은 점도가 높은 액체를 이송하는데 적합.

     가. 기어펌프 : 2개의 기어가 케이싱 속에서 서로 맞물려 회전하여 기름을 흡입측에서 송출측으로 밀어 내는 펌프, 윤활유에 많이 사용된다.

     나. 나사펌프 : 나사 모양의 회전자를 케이싱 속에서 회전시켜서 케이싱과 나사골 사이에 갇힌 유체를 축방향으로 이송하는 펌프

     다. 슬라이딩 베인펌프 : 원통형 케이싱에 내접하여 원주형의 회전자가 회전하며, 회전자에는 외주에 홈이 있고 그 내부에서 평판형의 베인(vane)이 원심력에 의하여 케이싱의 내면에 밀착하여 회전한다. 회전자가 회전함에 따라 케이싱,  회전자,  베인 및 양측면에 의하여 밀폐된 공간 내의 액체가 송출구로 압송된다.

     라. 나시펌프 : 액체와 기체의 혼합체를 취급하는 경우에 가장 적합한 진공펌프

  5) 특수펌프

     가. 마찰펌프 : 회전판상에 날개의 역할을 하는 다수의 홈이 새겨져 있는 회전차와 케 이싱으로 구성된다. 와류펌프 또는 웨스코펌프라고도 한다.

     나. 제트펌프(분사펌프) : 노즐을 통해 유체를 분출함에 따라 발생하는 진공압을 이용하여 유체를 흡입송출

         가) 장점

              - 운동부분이 없으므로 고장의 우려가 적다.

              - 형태가 작아 설치공간이 작아도 된다.

              - 흙탕물, 오수 등을 이송하는데 사용해도 지장이 없다.

         나) 단점 : 펌프의 효율이 너무 낮다(10~20% 정도)

     다. 기포펌프 : 송풍기로부터의 공기를 공기관을 통하여 양수관 속으로 혼입시키면 양수관 내는 물보다 가벼운 물․공기 혼합체가 되기 때문에 관 바깥쪽 물의 수압에 의하여 관 안쪽의 물․공기 혼합체는 위로 밀려 올라가게 된다.

4. 유공압기계

  1) 장점

     가. 소형의 장치에서 큰 힘과 동력을 얻을 수 있다.

     나. 속도, 회전속도, 힘, 토크를 정밀하고 신속하게 제어

     다. 회전운동과  직선운동이 가능

     라. 자동화가 용이

     마. 운동부분에 따라 윤활을 고려할 필요가  없다.

  2) 단점

     가. 기름누설문제가 발생 가능하다.

     나. 온도변화에 따른 성능변화가 발생

     다. 동력전달효율이 낮다.

     라. 설치비용이 높다.

  3) 구성

     가. 체크밸브 : 유체를 한 방향으로만 흐르게 하고 반대 방향으로의 흐름을 차단하는 밸브.

     나. 릴리프밸브 : 기어펌프에서 송출압력이 일정치 이상으로 상승하면 송출측 유체를 흡입측으로 되돌리는 밸브.

5. 냉동, 냉매, 냉장

  1) 냉동 : 물체 또는 특정한 장소로부터 열을  빼앗아 그 온도를  주위의 온도보다 낮은 상태로 유지

     가. 가스압축식 냉동장치

         가) 압축기 : 저온부에서 열을 흡수하여 액체에서 기체로 변한 냉매를 흡입하고 응축기에서 냉각온도로 액화할 수 있을 정도의 압력까지 압축

         나) 응축기 : 압축기에서 고온고압의 기체를 받아들여서 그 열을 빼앗아 액화

         다) 팽창밸브 : 응축기에서 액화된 고압의 액체를 감압작용에 의하여 낮은 온도를 쉽게 기화할 수 있는 압력까지 감압시켜 주는 밸브

         라) 증발기 : 저온인 액체가 주위로부터 열을 흡수하여 기화.

  2) 냉장 : 식품의 신선도를 유지하면서 장기간 보존

  3) 냉매 : 냉동사이클의 동작요소로서 저온의 물체에서 열을 빼앗아 고온의 물체에 열을 운반해주는 매개체

     가. 직접냉매 : 암모니아, 탄산가스, 프레온가스 등

     나. 간접냉매 : 물, 공기, 브라인(염수)  등.

6. 공기정화의 4요소 : 특정 장소의 공기 온도, 습도, 청정도, 기류속도

7. 송풍기

  1) 용적식 송풍기 : 왕복식 공기압축기와 같이 일정 용적내에 흡입한 공기의 용적을 축소시켜 압력을 높인 다음 송출

  2) 원심식 송풍기 : 원심펌프와 유사한 원리로 원심력을 이용, 고속회전에 적합하고 송출이 연속적이다.

  3) 축류 송풍기 : 송출 풍량의 방향이 축 방향이며 환기. 통풍용으로 적합하다.

8. 조타장치

  1) 조종장치 : 조타륜을 돌려 조타신호를 발생시키는 곳(브리지)으로부터 조타기에 이 신호를 전달하는 곳(조타기계)까지의 장치

  2) 추종장치 : 타가 소요각도만큼 돌아갔을 때 타를 그 위치에 고정시키는 장치

  3) 원동기 : 타를 움직이는 동력장치.

  4) 타장치 : 원동기의 기계에너지를 타로 전달하여 타를 원하는 방향으로 회전시키는 장치

  5) 기관 텔레그래프 : 브리지에서 주기관의 조작을 지령하는 장치

9. 기타 보조기계

  1) 유수분리장치 : 기름과 물의 밀도 차에 의해 수중의 기름을 부력을 이용하여 분리하는 오염방지 설비

  2) 조수기: 해수를 끓여 수증기가 발생하면 증발된 수증기를 다시 물로 응축시키는 장치, 선박에서 부족한 청수를 해결하기 위하여 해수를 청수로 만드는 장치.

  3) 열교환기 : 서로 다른 온도에 있는 둘 또는 그 이상의 유체 사이에 열전달이 가능하도록  하는 장치

 

제 2 절 전기장치의  개요

1. 기초지식

  1) 대전체 : 전기를 띤  물체

  2) 도체 : 구리를 많이  사용

  3) 전류

     가. 양전하를 가진 물질 A와 음전하를 가진 물질 B를 도선으로 연결하면 B에서 A로 전자가 이동한다.

     나. 전류는 전자의 흐름과 반대인 A에서 B로 흐른다.

     다. 전선의 굵기는 전선에 흐르는 전류의 크기와 관계가 있다.

     라. 단위는 암폐어(A), 기호는 I이다.

     마. 종류

         가) 직류(DC) : 도체의 내부를 한쪽 방향으로만 흐르는 전류, 전지로부터 나오는 전류는 크기 및 방향이 모두 일정하므로 직류이다.

         나) 교류(AC) : 시간에 따라 크기와 방향이 변하는 전류, 가정용 전등

  4) 전기저항

     가. 도체에 흐르는 전류의 흐름을 방해하는 성질

     나. 단위는 옴, 기호는 R이다.

     다. 도체의 저항은 재질에 따라 다르며, 길이에 비례하고 단면적에 반비례

     라. 절연저항을 측정하는데 사용하는 계기는  메거이다.

     마. 절연시험이란 선로와 비선로 사이의 저항을 측정하는 것이다.

  5) 전위

     가. 어떤 점 A로부터  다른 점 B까지 단위 전하를 운반하는데 필요한 일을 점 A에 대한 B의 전위 또는 점 B와 점 A와의 전위차라고 한다.

     나. 전위의 기준점은 보통 대지라고 하고, 대지와의 전위차를 그 점의 전위라고 한다.

  6) 전압

     가. 어떤 점 A와 B 사이의 전위차를 말한다.

     나. 단위는 볼트(V), 기호는 V이다.

     다. V=IR

     라. 변압기 : 전압을 변화하는  장치

  7) 전력

     가. 전기회로에 전류가 흘러 단위시간에 하는 일

     나. 단위는 와트(W), 기호는 W이다.

     다. 1V의 전위차 사이에 1A의 전류가 흘렀을 때의 전력은 1W

  8) 플레밍의 오른손 법칙 : 발전기에 적용

  9) 멀티테스터 : 저항, 직류전압, 교류전압을 측정

  10) 퓨즈 : 전선이나 전기기계에 과다한 전류가 흐르는 경우 퓨즈 자신이 녹아서 자동적으로 전류를 차단하고 회로를 보호하는 부품.

2. 직류발전기

  1) 구조

     가. 회전자 : 발전기를 회전하는 부분.

         가) 전기자 : 기전력을 유도하는 도체와 그것을 지지하면서 계자와 함께 자기회로를 만든다.

         나) 정류자

              - 교류기전력을 직류로 바꾸어 주는 부분

              - 도전율이 높은 경인동을 사용

              - 절연재로는 마이카(정류자편간 절연물)가 사용된다.

     나. 고정자

         가) 계자 : 자속을 만드는 부분, 계철과 자극으로 구성된다

         나) 브러시 :

              - 정류자면에 접촉하여 외부와 내부회로를 연결하는 부분

              - 정류를  양호하게 한다.

              - 탄소브러시나 흑연브러시가 주로 사용된다.

         다) 베어링 : 전기자를  지지한다.

3. 교류발전기

  1) 주파수를 일정하게 유지하기 위하여 일정한 속도로 운전해야 한다.

  2) 구성요소

     가. 회전자 : 자극(계자철심, 계자코일, 제동권선 등), 회전자코일, 스파이더, 주축 및 슬립링  등으로 구성

     나. 고정자 : 고정자틀, 전기자 철심, 고정자 코일 등으로 이루어져 있다. 

     다. 브러시

     라. 베어링

  3) 동기발전기가 이에 해당한다.

  4) 발전기의 기중차단기(ACB) : 교류전압 100V에서 직류전압 3000V 이하의 전로에 사용하고, 회로의 개폐나 단락사고에 의한 단락전류 등에서 전로를 보존하기 위한 차단기

4. 선박용 전지

  1) 전지(배터리) : 이온화 경향이 서로 다른 두 전극을 이루는 물질과 전해액 사이의 화학반응에 의해 전기를 발생시키는 장치

     가. 1차 전지 : 충전에 의한 재생이  불가능

     나. 2차 전지 : 재생 가능, 충전해서 반복적으로 사용할 수 있다.

  2) 납축전지

     가. 납축전지

         가) 전기에너지를 화학에너지로 바꾸어 저장하였다가 필요에 따라 다시 전기에너 지로 바꾸어 사용하는 장치, 2차 전지이다.

         나) 전해액

              - 전지 내에서 극판의 작용물질과 결합하여 충방전할 때 화학작용의 매개역 할을 하며 도체로서 음극에서 양극으로 전기를 통하게 한다.

              - 전해액은 비중 1,835~1,842 정도의 진한 황산과 증류수를 혼합(묽은 황산 용액)하여 비중 1.28 내외로 하여 사용한다.

         다) 납축전지에 의한 비상용 전원의 전압은 24V이다.

         라) 구성 : 극판, 격리판, 전해액

         마) 정상적으로 사용 중인 납축전지의 용액이 부족할 때 증류수를 보충한다.

         바) 완전 충전상태 일 때 섭씨 20도에서 전해액의 표준 비중값은 1.28이다.

         사) 충전시 충전기의 (+)단자는 축전지의 (+)단자와 연결하고, 충전기의 (-)단자는 축전지의 (-) 단자와  연결한다.

         아) 직류전원을 발생한다.

         자) 축전지의 용량은 충전한 축전지를 방전했을 때 규정 전압으로 내려갈 때까지 낼 수 있는 전기량. 보통 암페어시(Ah)로 나타낸다. 용량 표시 방법에는 공칭 용량, 규격 용량, 실용량 등이 있다

     나. 특성 : 전해액의 온도에 따라 축전지의 용량이 변한다. 온도가 올라가면 용량이 늘어나고 온도가 내려가면 용량이 작아진다. 이것은 황산의 분자 또는 이온 등의 이동이 온도가 내려감에 따라 감소하고, 붉은 황산의 비저항의 증가로 인한 전압 강하가  발생하기 때문이다.

 

 

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