주기관의 소요동력 6종류와 출력 4종류를 나열하고 설명하시오.

선박이 특정한 속력으로 전진하고 있을 때 소요되는 동력을 계측위치를 바꿔가며 계측하면 각기 다른 값을 가지는데 다음과 같이 6가지로 분류됨.

 

지시마력(Indicative Power, PI)

내연기관의 실린더 내에서 생성된 동력.

엔진이 작동할 때 실린더 내 압력변동을 지속적으로 계측하여 구한 지압선도의 면적을 적분하여 얻어지는 엔진 동력

 

제동마력(Brake Power, PB)

통상의 엔진출력을 말하며, 내연기관에서 축계로 연결된 동력.

축계를 제동하는데 필요한 동력이며 지시마력 대비 엔진내 소비동력은 제외.

기관의 출력축에 동력계를 부착하여 계측한 동력으로 엔진이 구동하며 발생하는 마찰 손실과 캠축구동 등과 같이 엔진자체에서 소비되는 동력이 제외된 동력.

 

축마력(Shaft Power, PS)

축계가 프로펠러축에 연결된 부분에 전달된 동력.

제동마력 대비 감속기, 베어링 등의 손실을 제외.

선내에서 프로펠러에 가장 가까운 선미관(Stern Tube) 앞에서 계측.

 

전달마력(Delivered Power, PD)

프로펠러축에 전달된 동력.

축마력에서 선미관에서 발생하는 손실을 제외.

실제로 프로펠러에 전달되는 동력으로 축동력에서 축지지 베어링과 선미관 베어링, 그리고 선미관 주위의 수밀을 확보하기 위하여 사용되는 실링 등에서 발생하는 손실을 제외.

 

추진마력(Thruster Power, PT)

프로펠러가 실제로 추진하는 데 사용된 동력.

프로펠러가 작동할 때 발생하는 동력으로 예인수조에서 모형프로펠러를 달고 자항하는 상태에서 계측된 추진기의 추력으로부터 계산되는 동력으로 추력과 전진속도의 곱으로 구함.

이때 사용되는 추력은 모형시험에서 계측된 모형추진기의 추력으로부터 Froude의 상사법칙을 적용하여 추정한 실선추진기의 추력.

추진동력 = 전달동력 - 프로펠러에서의 손실

 

유효마력(Effective Power, PE)

배가 실제로 전진하는 데 필요한 마력이며 프로펠러효율이 반영됨.

정수중에서 선박이 어떤 일정 속력으로 전진할 때 선박에 작용하는 저항을 극복하는 데 소요되는 동력.

추진기가 없는 상태에서 계측한 동력으로 예인수조에서 프로펠러를 달지 않고 모형선을 예인하여 예인속도변화에 따라 저항을 계측. 이를 Froude 법칙에 의하여 실선저항을 구하고 이것에 실선의 속력을 곱하여 결정.

 

 

주기관의 출력은 연속운전특성을 기준으로 다음과 같이 구분할 수 있음.

 

NMCR(공칭최대연속출력,Nominal Maximum Continuous Rating)

연속적으로 운전하며 얻을 수 있는 최대출력으로 기관공급자가 보증하는 기관출력.

기관의 크기, 무게, 용적 및 가격 추정의 기준이 됨.

 

SMCR(최대연속출력, Specified Maximum Continuous Rating)

선박설계자가 공급받은 기관으로부터 얻을 것이라 설정한 최대연속출력으로 NMCR 범위 내에서 어떤 값이라고 사용 가능.

그러나 선박설계자는 프로펠러 회전수나 연료소모율, 프로펠러 작동범위 등이 변경되었을때 나타나는 소요동력의 변화와 기관의 회전수의 변화에 따른 기관출력의 변동을 함께 고려하여 기관운전조건을 결정.

일단 여러가지 조건을 고려하여 SMCR을 결정하면, 이에 적합한 축계와 보조기기의 치수가 결정되며 이때부터는 SMCR이 선박운항에서 연속최대출력과 회전수의 기준이 됨.

 

NCR(상용연속출력, Normal Continuous Rating)

선박의 평상상태로 운항할 때의 기관출력.

보통 선박은 바람이나 해상상태의 영향으로 추가동력이 소요됨.

또한 선령증가에 따르는 저항증가, 기관성능저하 등으로 인한 속력 저하에 대비해 속력마진이라는 기관출력의 여유를 둠.

속력마진을 가지기 위해 최대 90%부하에서 기관을 연속운전하도록 주기관을 선정하는 것이 일반적이며 이를 10% 기관마진이라고 함.

 

선박설계자는 동력전달장치에서의 손실을 고려하여 프로펠러까지의 전달동력을 공급할 수 있는 기관의 제동동력을 추정함. 이때 추정되는 제동동력은 이상적인 상태에서의 값임.

실제는 운항하는 실해역의 해상상태와 기상 상태 그리고 운항 조건 등으로 인해 속력을 달성하지 못하는 경우가 허다함.

그래서 선주는 운항조건과 경험을 토대로 기관출력에 여유를 두는데, 이를 Sea Margin이라 하며 통상 15%를 요구함.