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공기부양선

다른 표기 언어 air-cushion machine , 空氣浮揚船

요약 1959년 세계 최초로 실용적인 공기부양선이 건조되었다. 공기부양선에서 덮개는 선체·기관·부양장치·추진장치와 더불어 주요부분의 하나이다. 선체에는 부양 및 추진 장치에 힘을 전달하는 가스터빈기관이 설치되어 있으며, 기관의 동력은 추진할 때보다 선체를 부양할 때 더 많이 소모된다. 선체가 위로 뜨면 고속 원심송풍기로 선박 아래의 분출구를 통해 공기를 내보낸다. 추진을 위해서는 개량된 프로펠러가 사용되며 선박 뒤쪽 기둥에 설치한다.
처음에 덮개는 커튼처럼 매달았는데 고무 재질로 되어 있어 물이나 지면과의 마찰 때문에 빨리 닳았다. 오늘날의 덮개는 나일론과 플라스틱으로 만들어지고 두꺼운 관처럼 생긴 자루덮개라는 것이 사용된다. 공기는 부푼 자루덮개 안쪽의 구멍을 통해 선체 아래로 분사되어 공기부양을 만든다.

공기부양선에는 2가지 종류가 있는데, 전진 속도와 관계없이 자체적으로 압력차를 만드는 공기정역학적 선박(공기부양선[ACV]이라고도 함)과, 진행 속도로 압력차를 얻는 데 전진속도가 필요한 공기동역학적 지면효과식기계(GEM)로 구별된다.

영국의 존 소니크로프트 경이 공기부양선을 처음으로 고안한 것으로 생각된다. 1870년대 그는 선체에 플리넘 체임버(plenum chamber:밑이 뚫린 빈 상자)가 있고 그 체임버에 공기를 가득 채운다면, 선체는 물 위에 뜨고 저항이 줄어들어 더 빨리 움직일 수 있다는 학설을 세웠다.

이런 생각을 시험하기 위해 모형을 만들어 1877년 특허를 냈다. 그러나 그의 생각에 문제점이 발견되어 완전한 선박으로 개발되는 데 수십 년이 걸렸다. 즉, 선박의 공기부양이 없어지지 않게 하는 방법이 문제였다.

일반적으로는 1950년대 영국의 크리스토퍼 코커렐이 공기부양법을 처음으로 개발한 것으로 알려져 있다. 선체에 플리넘 체임버를 설치하는 것 대신에 선체 바닥 전체에서 공기가 분사되어 빠져나가도록 작은 구멍을 뚫은 선박을 설계했다.

주변으로의 공기분사는 약간 안쪽으로 향하게 되어 있어 분사된 공기가 선박 아래로 모여 선박을 들어올린다. 공기분사력이 공기막을 형성하여 공기부양이 없어지지 않게 한다는 학설이 세워졌다.

1959년 세계 최초로 실용적인 공기부양선(SR. N1)이 건조되었다. 이 최초의 선박은 속력이 비교적 느리고 3명이 탈 수 있으며 잔잔한 수면이나 평탄한 지면에서만 움직일 수 있었다. 이것에는 코커렐이 처음 생각한 것과 중요한 차이점이 있다.

선체바닥 둘레로 공기를 분사시키는 힘은 공기부양을 유지할 만큼 충분하지 않아서 고무로 된 '덮개'(skirt)를 선박 주위에 달았던 것이다. 이 덮개는 거친 지면이나 파도 치는 수면에서도 공기부양을 유지할 수 있게 한다는 중요한 이점이 있다.

공기부양선에서 덮개는 선체·기관·부양장치·추진장치와 더불어 5개 주요부분의 하나이다.

선체는 알루미늄 뼈대에다 알루미늄 외각(外殼)을 용접하여 만든다. 선체에는 부양 및 추진 장치에 힘을 전달하는 가스터빈기관이 설치되어 있으며, 기관의 동력은 추진할 때보다 선체를 부양할 때 더 많이 소모된다. 선체가 위로 뜨면 고속 원심송풍기로 선박 아래의 분출구를 통해 공기를 내보낸다(양력). 추진을 위해서는 개량된 프로펠러가 사용되며, 보통 선박 뒤쪽 기둥(pylon)에 설치하여 선회(旋回)할 때 조종성을 좋게 한다.

선박 뒤에 있는 키 모양의 핀으로 방향조종을 더 좋게 하지만, 이들 선박의 조종은 실제로 공기부양 때문에 매우 어렵다.

덮개는 SR. N1이 건조된 이후로 매우 많은 개발이 이루어졌다. 처음의 덮개는 선박 주위에 커튼처럼 매달았는데 고무를 입힌 재질로 되어 있어 고속으로 움직이는 동안 물이나 지면과의 마찰로 인해 빨리 닳아졌다. 오늘날의 덮개는 아주 질긴 나일론과 플라스틱으로 만들어지고 커튼 모양 대신에 두꺼운 관(管)처럼 생긴 '자루덮개'(bag skirt)라는 것이 사용된다.

공기는 부푼 자루덮개 안쪽의 구멍을 통해 선체 아래로 분사되어 공기부양을 만든다. 멈춰 있을 때 자루덮개는 선박을 지탱하는 역할을 한다. 자루덮개의 바닥 가장자리에는 손가락 모양의 2차 덮개가 달려 있어 자루덮개를 마찰로부터 보호한다.

1960년대초 공기부양선은 대양을 고속으로 돌아다녔으며, 지구의 사막과 북극지방에서도 사용되었다. 덮개의 설계 및 기관의 유지에 문제가 생김에 따라(가스터빈은 바닷물에 의해 쉽게 고장난다) 초창기의 개발전망은 퇴색되었다. 20세기 후반 몇몇 나라에서는 여러 선박들이 특히 군사용으로 연구·개발되었지만, 오직 영국에서만 대규모로 생산되었다.

영국은 더 크고 더 빠른 선박을 건조하는 데 성공하여 영국해협을 가로지르는 상업용 여객선으로 사용했다. 운항중인 호버크래프트(hovercraft)는 시속 60kn(약 111km/h 정도)까지 내고 420명의 승객과 60대의 차량을 싣고 운항할 수 있다.

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