1.5 해양 분야 (3)

2023.03.10 - [가스터빈(Gas Turbine) 성능 이론] - 1.5 해양 분야

2023.03.11 - [가스터빈(Gas Turbine) 성능 이론] - 1.5 해양 분야 (2)

 

1.5.7 고속 페리(식별자 5)

상업용 여객 운송을 위한 고속 페리는 시장의 성장세를 보여주고 있습니다. 이와 같은 선박들은 종종 쌍동선 다중 선체 구성과 리프팅 표면이 고속으로 흐르는 물 위로 선체의 대부분을 들어 올리는 수중익선 작업에 사용합니다. 선박 속도는 아직 호버크래프트보다 낮지만 거친 바다에서 운항할 수 있다는 장점이 있다. 호버크래프트와 마찬가지로 대부분의 시간은 고출력으로 운용되며, 엔진에 대한 주요 요구 사항은 호버크래프트와 같습니다. 다른 등급보다 빠른 속도를 감안할 때 가벼운 무게가 특히 중요하게 됩니다. 수중익선의 경우에도 무게에 따라 필요한 동력이 증가하며 고속으로 작동할 때, 운용 범위에 따른 연료 중량을 고려해야 합니다. 대형 쾌속 페리의 경우, 동력 요구 사항은 디젤 엔진의 요구 사항을 넘어서며, 가스 터빈이 지배적입니다. 항만 기동을 위해 종종 디젤 엔진과 함께 CODOG 배열이 적용됩니다. 더 작은 구성에서는 가스 터빈과 디젤이 시장을 차지하고 있습니다. 일반적으로 압력비가 15:1에서 25:1이며 저중량 항공 파생형인 단순 사이클 가스 터빈이 사용됩니다. SOT는 고급 냉각 노즐 가이드 베인과 로터 블레이드가 있는 1450~1550K 사이입니다.

 

1.5.8 대형 상선 컨테이너 및 초대형 탱커(식별자 6 및 7)

대형 상선 또한 증기 터빈이 있는 석유 연소 보일러 또는 요즘의 디젤 엔진에 의해 추진되어 약 25노트의 최고 속도를 제공합니다. 최고 전진 속도의 선택은 주로 연료 가격에 따라 달라져 왔습니다. 연료 가격이 낮을 때 화물을 더 빨리 시장에 내놓는 것이 지배적이며, 가스 터빈을 사용하여 최대 40노트의 속도를 가진 대서양 횡단 운송 업체가 제안되었습니다. 연료 가격이 높을 때는 연료 비용에 대한 고려 사항이 더 낮은 속도를 고려하게 됩니다. 초대형 유조선(또는 초대형 유조선)은 바다에서 가장 큰 선박 등급입니다. 주로 약 15노트의 상대적으로 낮은 최대 속도로 운용합니다. 거대한 크기로 인해 엔진 중량과 부피는 상대적으로 중요하지 않으며 승무원을 수용하는 상부 구조 아래에 사용할 수 있는 여유 공간이 있습니다. 이와 같은 선박은 거의 독점적으로 대형 저속 Cathedral 디젤에 의해 추진되지만, 이전 설계에서는 석유 연소 증기 동력 장치를 사용했습니다. 디젤 동력 장치는 매우 무겁고 부피가 크지만, 사용되는 연료는 고속 디젤 및 가스 터빈에 사용되는 것보다 덜 정제되고 킬로와트당 비용이 훨씬 저렴합니다.

 

1.5.9 공격 및 탄도 잠수함(식별자 8 및 9)

재급유가 필요 없고 수중에서 전속력을 유지할 수 있기 때문에, 원자로와 증기 터빈은 대부분의 현대식 잠수함에 사용됩니다. 더 저렴하고 더 작은 공격 잠수함은 디젤 전기 기관입니다.

 

1.5.10 호위함(Frigate), 구축함(Destroyer) 및 경항공모함(식별자 10, 11 및 12)

관련 선박들은 대부분의 시간을 정박지에서 낮은 선박 속도로 운용됩니다. 그러나 운용 구역으로 이동하기 위한 해당 지속 기간 동안 상당히 높은 동력 수준도 필요합니다. 따라서 동력 장치에 대한 주요 기준은 다음과 같습니다.

 

(1) 양호한 부분 부하 SFC

(2) 높은 선박 속도를 얻을 수 있는 최소 중량

(3) 많은 온보드 시스템과 인력이 필요에 따른 최소 체적

(4) 높은 가용성을 위한 낮은 유지 보수 및 높은 신뢰성

 

이와 같은 면에서 CODOG, COGAG 및 CODLAG 시스템이 우세하게 됩니다. 고속에서 요구 출력은 허용 불가한 무게와 부피에 따라 많은 수의 디젤 엔진이 필요하게 되므로, 가스 터빈이 주 엔진에 사용됩니다. 순항에 있어서 우수한 SFC를 달성하기 위해 디젤 또는 소형 가스 터빈도 사용됩니다. 이와 관련되어 사용되는 가스 터빈 구성은 고속 페리에 따른 것입니다. 본문이 작성될 시점에 새로운 중요 해양 가스 터빈 개발 프로그램 중 하나는 미국, 영국 및 프랑스 해군이 자금을 지원하는 25MW급 인터쿨링 및 회수 엔진인 WR21이었습니다. 해당 프로그램 목표는 기존의 단순 사이클 엔진, 열교환기 및 해군 운영 상황에 적합한 매우 평평한 SFC 곡선을 제공하면서, 가변 동력 터빈 노즐 가이드 베인에 비해 연료 사용량을 30% 줄이는 엔진을 만드는 것이었습니다. 회전 단품은 Rolls-Royce RB211 및 Trent 에어로 터보팬을 기반으로 제작되었습니다.

 

1.5.11 대형 항공모함(식별자 13)

'슈퍼캐리어'는 모든 해양 선박 유형 중 가장 큰 동력 요구 사항을 가지고 있습니다. 작전 프로필은 위에서 설명한 다른 해군 함정의 프로필과 비슷합니다. 이와 관련된 동력 수준에서 디젤 또는 가스 터빈 설비는 특히 필요한 엔진 수와 연료 탱크 및 덕트를 고려할 때 원자력 설비보다 훨씬 큽니다. 따라서 가압수형 원자로가 보일러 및 증기 터빈과 함께 사용됩니다. '섬'(Island, 상부 구조)의 크기는 엔진 흡기 및 배기 덕트가 없어짐에 따라, 동일한 선박 배수량에서 약 2대의 항공기를 추가할 수 있는 데크 공간을 허용합니다. 결과적으로 더 작은 선박 프로필은 레이더 단면적을 줄이고, 더 나아가 배기 연기와 열이 적어지면서 탐지 신호를 감소시킵니다. 엔진 급유 부분의 제거는 장점이 되기도 하지만, 이에 따라 승선한 항공기의 급유기 지원이 여전히 필요로 하게 됩니다.

 

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