선박 계류용 롤러 페어리드 선정: 안전수위 및 선단 각도

롤러 페어리드는 선박 계류 장치로, 고정된 표면 대신 회전하는 롤러를 통해 로프의 방향 전환을 안내합니다. 선택은 두 가지 요소에 따라 결정되는데, 하나는 해당 위치가 견딜 수 있는 안전 작업 하중이고, 다른 하나는 로프가 움직일 수 있는 선체 각도 범위입니다. ISO, JIS, DIN, CB와 같은 표준군은 형상, 재질 등급, 최대 안전 작업 하중을 규정합니다. 하지만 이러한 표준군 중 어느 것도 특정 갑판이 견딜 수 있는 하중을 규정하지는 않습니다. IMO 지침에 따르면 선체의 건조일자가 어떤 규정이 적용되는지를 결정하며, 회전 이점은 베어링이 회전하는 동안에만 유효합니다.

계류 갑판에서 롤러 페어리드의 역할

롤러 페어리드는 선박 측면과 윈치 사이에 위치합니다. 배 매는 기둥 로프를 고정하는 역할을 하는 롤러는 로프가 급격하게 꺾이는 지점, 즉 정지된 표면에서 로프가 마찰될 수 있는 곳에서만 제 역할을 합니다. 롤러는 미끄러짐 접촉을 구름 접촉으로 변환합니다. 미끄러짐 마찰은 마모에 국부적인 열을 더합니다. 이 열이 얼마나 중요한지는 로프 재질, 구조, 장력, 그리고 하중을 받는 동안 로프가 움직이는 거리에 따라 달라집니다. 이것이 바로 롤러가 필요한 이유입니다. 계류 로프 사양 적절한 결정에 속합니다.

IMO는 구매자들이 혼란스러워할 만한 경계를 설정하고 있습니다. MSC.1/Circ.1175에 따르면, 선박 부속품이란 볼라드와 비트, 페어리드, 페데스탈 롤러 및 촙을 의미합니다. 부속품을 지지 선체 구조물에 연결하는 용접부, 볼트 또는 기타 체결부는 부속품의 일부입니다. 지지 선체 구조물은 선박에 가해지는 힘을 직접적으로 받는 부분입니다. 따라서 시트 용접부는 부속품에 속합니다.

이 문서에서는 하나의 계류 위치에서의 장비 설치에 대해 다룹니다. 선박에 필요한 계류 위치의 수와 위치는 MSC.1/Circ.1619에 따른 계류 배치 설계에 해당하며, 이는 별도의 엔지니어링 검토 사항입니다.

롤러가 고착되면 로프 마모 위험이 크게 증가하는 이유는 무엇일까요?

고착된 롤러는 롤러 직경, 표면 상태 및 프레임을 통과하는 로프 경로에 따라 이전에 사용되었던 고정 부품보다 더 거친 슬라이딩 접촉을 유발할 수 있습니다. 그 이유는 기하학적이며 조건에 따라 달라집니다. 닫힌 쐐기는 로프에 맞춰진 하나의 연속적인 반경을 제공합니다. 롤러 페어리드는 동일한 회전 반경을 개별 직경이 더 작은 여러 롤러에 분산시키며, 롤러 끝이 프레임과 만나는 부분에는 간격이 있습니다.

롤러가 회전하는 동안에는 로프가 그 반경을 따라 끌리지 않으므로 아무런 문제가 발생하지 않습니다. 하지만 베어링이 고착되면 로프는 쐐기보다 더 좁은 반경으로 미끄러질 수 있으며, 롤러와 롤러 사이의 연결부도 지나갈 수 있습니다. 어느 쪽이 더 위험한지는 특정 조합에서 두 반경이 어떻게 다른지에 따라 다릅니다. 크고 매끄럽지만 고착된 롤러가 작거나 흠집이 있는 쐐기 목보다 더 나을 수도 있습니다. 롤러 페어리드가 작동 중에는 부드럽게 작동하도록 설계된 메커니즘이 고장 시에는 더 날카로운 충격을 발생시키는 메커니즘이기도 합니다.

조수 간만의 차가 큰 정박지에서, 선체가 한 방향으로 계속 하중을 받는 경우, 차축과 베어링 챔버는 일반적으로 재검사가 가장 먼저 필요한 부품 중 하나입니다. 이러한 환경에서는 롤러가 한 바퀴를 완전히 회전하지 않으므로, 동일한 베어링 아크가 모든 하중 사이클을 견뎌냅니다. ISO 13742:2020에서는 모든 회전 부품에 윤활유를 도포하도록 규정하고 있습니다. 이는 제조 요건이며, 그리스 건으로 접근할 수 없는 위치에 윤활유를 지속적으로 도포하는 것은 선주의 책임입니다. 따라서 윤활유 도포 방법과 유지보수 계획을 함께 결정해야 합니다.

롤러 페어리드 유형: 표준 번호가 보장하는 사항과 허용하지 않는 사항

롤러 페어리드 표준은 형상과 재질에 따라 정리되어 있으므로, 표준 번호는 모양, 공칭 크기 및 강종을 고정하는 반면 로프 호환성, 플릿 각도 및 설치된 안전 작업 하중(SWL)은 프로젝트에 따라 결정됩니다.

마지막 열에 두 가지 주의 사항이 있습니다. DIN 규격은 공식 명칭과 일치하지 않는 상표명으로 유통되는 경우가 있으므로, DIN 규격 참조는 공급업체 웹사이트가 아닌 DIN 카탈로그에서 확인해야 합니다. 재질 요구사항 또한 표준 내에 명시되어 있습니다. ISO 13742:2020은 프레임 및 롤러 플레이트의 항복강도가 최소 235 N/mm²이며, 공칭 크기 400A, 400B, 400C의 경우 315 N/mm²까지 높아야 한다고 규정하고 있습니다. 차축은 최소 345 N/mm²의 탄소강이어야 하며, 부싱은 황동, 청동 또는 이와 동등한 재질이어야 합니다. 해당 표준을 명시한 견적서는 해당 수치를 반복해서 언급하지 않더라도 이를 준수해야 함을 의미합니다.

로프 측면 점검은 대부분의 구매자들이 일반적으로 사용하는 방식보다 비교적 최근에 도입되었습니다. ISO 13742:2020 §7.3에서는 굽힘으로 인한 강도 손실을 줄이기 위해 피팅과 로프를 선택할 때 피팅의 접촉 직경 D와 로프 직경 d의 비율을 고려해야 한다고 규정하고 있습니다. §7.4에서는 로프 제조업체의 지침에 따라 로프의 인장 강도가 굽힘 반경에 따라 감소할 수 있다고 명시하고 있습니다. 이 두 조항 모두 2012년 판에는 없었으며, 2판의 변경 목록에는 §7.3이 새롭게 추가된 기술 지침으로 기록되어 있습니다.

날짜들을 함께 살펴보면 불편한 결과가 나타납니다. 2012년 도면에 따라 크기가 정해진 피팅은 로프에 미치는 비율을 확인하지 않아도 표준에 완벽하게 부합했습니다. 표준에서 요구하지 않았기 때문입니다. 동일한 크기를 동일한 강도의 와이어 로프보다 두껍고 좁은 반경에 대한 내성이 떨어지는 합성 로프에 적용하면, 선택은 즉시 표준을 충족하고 검증 없이 이루어집니다. 특정 로프의 공칭 크기에 따라 D/d 비율을 계산한 다음, 로프 제조업체의 굽힘 손실 지침과 비교하여 확인해야 합니다. 표준 크기 범위의 극단적인 값으로는 답을 얻을 수 없습니다.

먼저 확인해야 할 두 가지 변수: 설치된 SWL 및 함대 각도

설치 안전하중(SWL)과 플릿 각도는 롤러 개수, 재질 등급 또는 표준 계열을 결정하기 전에 확정해야 합니다. 왜냐하면 이 두 가지 요소 중 하나라도 잘못되면 서류상으로는 올바른 선택이라도 무효화될 수 있기 때문입니다. 안전하중과 플릿 각도는 시트 용접이 완료되면 고정됩니다. 나머지 요소들은 사양 범위 내에서 조정 가능합니다.

네 가지 용어가 혼용되지만, 사실은 혼용될 수 없습니다.

규정 체계는 예상치 못한 방향으로 흘러갑니다. MSC.1/Circ.1175 §4.6.1은 표식 목적으로 안전 작업 하중(SWL)을 계류선의 선박 설계 최소 파괴 하중과 동일하게 규정합니다. §4.3.1.1은 지지 선체 구조물에 대한 최소 설계 하중을 동일한 수치의 1.15배로 규정합니다. §4.4.1은 최소한 해당 기준에 따라, 관리청에서 승인한 산업 표준에서 부속품을 선택할 수 있도록 허용합니다. ISO는 선박에 실제로 탑재된 안전 작업 하중에 대한 추가 조건을 제시합니다. 이 하중은 기초 및 갑판 아래 보강재를 고려해야 하며, 예인 및 계류 계획에 표시되어야 합니다. 또한 표준에 명시된 안전 작업 하중을 절대 초과해서는 안 됩니다.

따라서 설계 기준은 현재 사용 중인 로프가 아니라 선체의 상수입니다. 더 강한 로프를 사용한다고 해서 계류 용량이 증가하는 것은 아닙니다. 오히려 의도된 파손 지점이 로프에서 페어리드와 그 아래 구조물로 옮겨갈 뿐입니다. 로프 구매로는 페어리드의 기준을 변경할 수 없습니다.

선대각도는 두 번째 관문이며, IMO에서 직접 명시하고 있습니다. 예인 및 계류 배치 계획에는 각 부속품에 대해 제한 선대각도, 즉 부속품에서 라인의 방향이 바뀌는 각도를 명시해야 합니다. 이 각도는 하중 변수이며, 그 이유는 산술적인 계산에 있습니다. 라인이 방향을 바꾸는 지점에서 부속품에 작용하는 설계 하중은 라인에 작용하는 설계 하중의 합력과 같으며, 라인에 작용하는 설계 하중의 두 배로 제한됩니다. 양쪽 라인의 장력 T가 같고 방향 변화 Δ가 있는 경우, 그 합력은 다음과 같습니다. R = 2T · sin(Δ/2):

100톤의 라인 장력이 90° 방향으로 재조정될 경우 페어리드에 100톤의 하중이 가해지는 것이 아닙니다. §4.3.1.1의 구조적 계수가 지지 구조물에 도달하기 전에 약 141톤의 하중이 가해집니다.

원형의 두 배 캡은 자세히 살펴볼 가치가 있는데, 이는 단순히 반올림된 안전 여유가 아니기 때문입니다. 함수 2 · sin(Δ/2)는 Δ = 180°일 때만 2가 되는데, 이때 두 다리가 같은 방향으로 당겨지고 피팅이 두 장력을 일직선으로 유지합니다. IMO의 상한선은 규칙으로 표현된 기하학적 형태입니다. 이를 여유로 취급하는 설계자는 수학적 최대값을 완충 장치로 잘못 해석한 것입니다.

두 가지 결과가 발생합니다. 적재 조건 리드에만 사용하도록 선택된 피팅은 밸러스트 상태에서 다른 롤러 접촉 패턴을 보일 수 있으므로 제조업체의 형상 및 허용 가능한 선대 각도에 대해 전체 수평 및 수직 범위를 확인해야 합니다. 또한 계획의 안전 작업 하중(SWL) 규정은 최대 하나에만 적용됩니다. 계류선. 두 개를 볼 수 있는 위치는 표시된 수치 밖에 있습니다.

건조일에 따라 적용되는 규칙 세트가 결정됩니다. 2025년 8월 28일에 승인된 MSC.1/Circ.1175/Rev.2는 2028년 1월 1일 이후 건조된 선박에 적용됩니다. Rev.1은 2024년 1월 1일 이후부터 2028년 1월 1일 이전까지 건조된 선박에 적용됩니다. 기존 회람은 2007년 1월 1일 이후부터 2024년 1월 1일 이전까지 건조된 선박에 여전히 적용됩니다. 창문은 두 개가 아니라 세 개입니다. 잘못된 창문에 대한 부속품 사양은 엔지니어링 문제라기보다는 문서상의 문제입니다.

폐쇄형 초크가 여전히 올바른 해결책일 때

리드가 한 방향으로만 흐르고, 하중이 대부분 고정되어 있으며, 점검 간격이 긴 경우에는 밀폐형 쐐기가 더 적합합니다. 왜냐하면 롤러를 이용한 마찰 절감 효과는 베어링을 유지 관리하는 동안에만 나타나기 때문입니다. 내륙 바지선, 고정된 정박지에 있는 작업선, 또는 라인을 한 번 설치하고 그대로 두는 모든 위치에서는 유연한 밀폐형 쐐기로 충분합니다. 롤러를 이용한 마찰 절감 효과는 유지 보수 비용을 상쇄할 만큼 크지 않습니다.

고정 리드만으로는 쐐기 고정 장치가 적합하다고 볼 수 없습니다. 접촉 반경, 표면 상태 및 선택된 라인과의 D/d 호환성은 해당 표준 §7.3에 따라 검증해야 하며, 계류 배치 분석이 여전히 우선적으로 고려되어야 합니다.

구분 기준은 선박 크기가 아니라 역학입니다. 조수 간만의 차, 너울 노출, 장력 하에서의 잦은 조정, 그리고 합성 로프는 모두 롤러 현상을 유발합니다. 고정된 각도를 가진 안정적인 하중 경로는 쐐기 고정을 방지합니다. 이 두 가지 조건 사이의 중간 지점에서 일반 배치 설계가 제 역할을 합니다.

유지보수 의무는 어느 쪽이든 동시에 적용됩니다. MSC.1/Circ.1620은 계류줄을 포함한 계류 장비의 검사 및 유지보수를 다루며, 기존 선박과 신조 선박 모두에 적용됩니다. 롤러를 선택하면 특정 위치에서 해당 의무를 이행하는 것으로 간주됩니다. 쐐기를 선택하면 쐐기를 제거하지 않고 내릴 수 있습니다.

롤러 페어리드 구매는 어디서부터 시작해야 할까요?

롤러 페어리드 사양의 대부분은 두 가지 질문에 대한 답으로 결정됩니다. 첫째는 기초 및 갑판 아래 보강재를 고려했을 때 해당 위치가 견딜 수 있는 안전 작업 하중(SWL)이고, 둘째는 로프가 움직일 수 있는 전체 선대각도 범위입니다. 이 두 가지가 문서화되면 표준 제품군과 롤러 개수가 결정됩니다.

표준 규격에서 구매 주문서로 테이블 SWL(안전 작업 하중)을 그대로 옮겨 적고 하부 데크 검사를 하지 않으면, 나중에 문제가 되는 것은 부품 자체가 아니라 좌석 주변 데크 구조의 변형입니다. 이러한 변형은 부분적인 보강으로 해결되지만, 문제의 원인이 된 부품은 다시 재고로 남게 됩니다.

문의 시 다음 9가지 정보를 활용하세요:

1. 선박 유형, 크기 및 건조 연도 - 2007년/2024년/2028년 기준에 따라 적용되는 IMO 지침이 결정됩니다.
2. 사용 중인 계류 로프: 재질, 구조, 직경 및 LDBF 또는 계산된 경우 MBL _SD
3. 조석 및 적재 범위에 따른 최소 및 최대 수평 및 수직 각도를 포함한 선단의 위치별 각도
4. 필요한 안전 작업 하중(SWL)과 기초 및 데크 하부 보강재에 대한 평가가 완료되었는지 또는 아직 점검이 필요한지 여부
5. 표준 가족 및 에디션은 마당이나 소유자가 작업하는 방식이며, 고정된 경우 명목상 크기가 추가됩니다.
6. 장착 인터페이스: 용접식 시트, 볼트식 베이스 또는 선체 일체형(갑판 두께 포함)
7. 선급 협회 및 필요한 특정 인증서 또는 승인은 무엇입니까?
8. 해당 업종에 적합한 표면 처리 및 부식 방지
9. 위치를 보여주는 일반 배치도 또는 계류 계획도 발췌본

이 아홉 가지 제품의 경우, 카탈로그가 아닌 사양서부터 대화가 시작됩니다. Zhonghaihang Shipping Supply 견적을 내기 전에 계류 계획도와 로프 데이터를 검토하며, 갑판 아래 점검이 완료되지 않은 경우에는 안전하중(SWL)을 기재하기 전에 그 사실을 명시합니다.