여객선의 원리

여객선

모든 동력선은 주위의 물과 공기를 가르면서 나아가며 물이나 공기의 흐름을 바꾸어 진행 방향을 조종한다. 커다란 배는 프로펠러로 동력을 공급하고 키로 방향을 조종한다. 큰 배의 경우, 정박시킬 때 배를 좌우로 움직일 수 있어야 하며 폭풍이 불 때는 배가 좌우로 흔들리는 것을 제어할 수 있어야 한다. 이것은 뱃머리 제어 장치와 안정장치(스태빌라이저)로 조절되는데 작동 방법은 주 프로펠러나 키와 같다. 물속에 잠기는 선체 부분은 되도록 물의 저항을 줄이기 위하여 매끄럽게 되어 있다. 뱃머리 제어 장치는 쑥 들어간 곳에 있어서 물의 흐름을 방해하지 않는다. 안정 장치는 사용하지 안ㄴ을 때는 안으로 집어넣을 수 있게 되어 있다.

물속에 잠기는 뱃머리 앞부분이 둥근 모양으로 튀어나와 있는 것이 있는데 이것은 배가 물을 가르면서 나갈 때 생기는 앞부분의 파도를 줄이는 역할을 한다. 그러면 물의 저항이 줄어들기 때문에 속도의 증가는 물론 연료도 절약된다.

 

뱃머리 제어 장치

뱃머리 제어 장치는 선체의 앞부분 밑에 옆 방향으로 설치된 작은 프로펠러다. 제어장치는 고정되어 있지만 날개는 물을 오른쪽 또는 왼쪽으로 보낼 수 있도록 회전 방향을 바꿀 수 있다. 뱃머리는 물이 움직이는 것과 반대 방향으로 움직인다. 뱃머리 제어 장치는 항구에 정박할 때나 느린 속도로 움직일 때 배를 정확하게 조종할 수 있도록 도와준다.

 

만재흘수선

배의 적재량은 선체에 표시되어 있는 흘수선에 의해 조정된다. 이 선들은 한계 적재량을 나타내는데 수역과 계절에 따라 달라진다. 짐을 많이 실을수록 배는 물에 깊이 잠긴다. 안전을 위하여 흘수선을 넘지 않도록 짐을 실어야 한다.

수역과 계절에 따라 흘수선이 다른 것은 물의 밀도 차이 때문이다. 소금물은 민물보다 그리고 찬 물은 따뜻한 물보다 각각 밀도가 높다.

 

안정장치 (스태빌라이저)

배는 높은 파도를 만나면 좌우로 흔들린다. 이러한 흔들림을 줄이기 위하여 배에는 안정 장치가 있다. 안정 장치는 커다란 지느러미 모양으로, 한 쌍이 선체의 양 옆에 있다. 안정 장치는 키와 같이 지느러미의 각도를 비틀어서 배의 흔들림에 반대로 작용하여 아래위로 힘을 가한다. 이것은 배의 움직임을 감지하는 자이로스코프에 의하여 조절된다. 안정장치는 이러한 흔들림을 90퍼센트 정도 줄여 준다.

 

돌출된 지느러미

선체가 아래로 기울면 지느러미 뒤쪽 끝이 아래로 내려가서 물을 아래 방향으로 흐르게 한다. 그러면 지느러미에 의해 위로 향하는 힘이 생겨 흔들림이 멈추게 된다. 한편, 반대쪽 지느러미의 뒤쪽 끝은 위로 올라가서 위로 기울어지는 것을 막아준다.

 

물 위를 달리는 대부분의 배에서 배를 추진시키는 동력원과 방향을 조종하는 장치는 프로펠러와 키인데 이것은 같은 원리에 의해 작동된다.

첫 번째 원리는 작용과 반작용의 법칙이다. 프로펠러의 날은 회전하면서 물을 배의 뒤쪽으로 밀어낸다. 날이 물을 밀어내는 힘을 작용이라 한다. 뒤로 밀리는 물은 반작용이라고 하는데, 날이 물을 밀어낸 힘과 같은 크기의 힘으로 배를 앞으로 나아가게 한다.

두 번째 원리는 흡인력이다. 프로펠러 날의 표면은 비행기 날개모양으로 휘어져 있다. 회전하는 날의 주위에 흐르는 물은 날의 앞쪽에서 더 빠른 속도로 흐른다. 흐름이 빨라지면 날 앞쪽의 수압이 낮아져서 프로펠러 날을 앞으로 당기는 흡인력이 생긴다. 결국 반작용과 흡인력의 결합으로 회전하는 프로펠러 때문에 배가 앞으로 나아간다.

키도 주위의 물의 흐름에 위에 같은 방식으로 작용한다. 반작용과 흡인력에 의해 생기는 힘으로 배의 방향을 바꾼다.

프로펠러는 잠수함과 심해 잠수정은 물론 대부분의 배에서 추진기로 사용된다. 또한 공기 중에서도 마찬가지로 작용하므로 비행선과 많은 비행기에도 동력으로 쓰인다.

배나 비행기나 방향 조종은 모두 방향키로 한다.