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[국내논문] 비틀림 진동 계산 및 측정을 통해 고찰한 선박용 2행정 저속엔진 크랭크축 파단 현상
Study of Two Stroke Low Speed Diesel Engine Crankshaft Crack Phenomenon by Torsional Vibration Calculation & Measurement 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.24 no.6, 2014년, pp.452 - 461  

문정하 (Korea Maritime and Ocean University Mechanical Vibration Engineering Lab) ,  김정렬 (Korea Maritime and Ocean University, Marin System Engineering)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Two stroke low speed diesel engines that have many advantages such as high thermal efficiency and durability have been widely used for marine engine. However, it is also true that many problems have occurred due to the high explosion pressure and severe operating environment. Especially problems of ...

주제어

#크랭크축   #비틀림 진동   #응력   #차수   #크랭크 스로우  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 최근에 와서는 전산해석 프로그램의 발달과 각 선급 및 IACS(international association of classification societies) 등에서 이론과 경험식에 기반을 둔 규격을 정해 놓고 있어 상기의 문제 들이 많이 줄어 든 것이 사실이나 여전히 구형 엔진의 경우에는 운전시간이 지속적으로 증가하며 진동 및 응력누적에 따른 사고가 일어나고 있는 실정이다(1). 이 논문의 경우 초기 엔진 모델인 7L70MC의 운항 중 크랭크축 파단현상에 대해 최신 비틀림 진동프로그램을 이용하여 건전성을 평가하고 원인을 분석하고자 한다.

가설 설정

  • 일반적인 비틀림 진동 계산 외에 심화검토를 위해 본선이 바닥충격에 의한 프로펠러 손상를 가상하여 검토하기로 한다. 총 5개의 날개(blade)중 1개에 손상이 집중되는 것으로 최악의 조건을 가정하였으며 엔진은 14 knot(55~65 rpm)로 연속운전 상태 (50~60 % rpm at MCR: maximum continuous rating)로 계산하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
구형 엔진의 경우 사고가 발생하는 이유는? 그러나 큰 출력에 따른 진동문제는 과거부터 끊임없이 대두되어 왔다. 최근에 와서는 전산해석 프로그램의 발달과 각 선급 및 IACS(international association of classification societies) 등에서 이론과 경험식에 기반을 둔 규격을 정해 놓고 있어 상기의 문제 들이 많이 줄어 든 것이 사실이나 여전히 구형 엔진의 경우에는 운전시간이 지속적으로 증가하며 진동 및 응력누적에 따른 사고가 일어나고 있는 실정이다(1). 이 논문의 경우 초기 엔진 모델인 7L70MC의 운항중 크랭크축 파단현상에 대해 최신 비틀림 진동프로그램을 이용하여 건전성을 평가하고 원인을 분석하고자 한다.
추진축계 비틀림 진동계산에서 사용되는 감쇠계수에 대한 설명은? 추진축계 비틀림 진동계산에 있어서 감쇠는 피스톤과 라이너의 마찰저항, 윤활 작용 등 정량적 파악이 거의 불가능한 많은 인자를 포함하기 때문에 가장 불확실한 요소이며, 전체 감쇠를 기관감쇠, 내부 히스테리시스 감쇠, 프로펠러 감쇠 이 세가지로 대변할 수 있다. 기관감쇠와 프로펠러 감쇠 그리고 댐퍼의 감쇠는 각 질점의 절대 속도에 비례하는 속도 비례형 감쇠, 즉 점성 감쇠에 속하고, 히스테리시스 감쇠와 탄성커플링 감쇠는 인접하는 질점의 변위에 비례하는 변위 비례형 감쇠로 보아 각 질점 간에 작용하는 것으로 다룬다.
비틀림 진동 계산 방정식은 무엇인가? 기본적으로 비틀림 진동 계산 방정식은 질량, 감쇠 그리고 강성행렬의 운동 방정식이며 아래와 같이 식 (1)로 표현된다(2).
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참고문헌 (5)

  1. MAN B&W, 1998, Vibration Characteristics of Two Stroke Low Speed Diesel Engines. 

  2. Jeon, H. J. and Kim, U. K., 1999, Machinery Dynamics, Hyosung Media, Busan, pp. 195-202 

  3. Jeon, H. J. and Lee, D. C., 2003, Vibration of Prepulsion Shafting, Dasom Media, Pusan, pp. 162-168, pp. 255-261. 

  4. Lee, D. C., 1995, A Study on the Vibration Control of the Engine Body and Shaft System for a Large Scale Diesel Engine, Korea Maritime and Ocean University, pp. 34-44. 

  5. Lee, D. C. and Kim, S. H., 2007, An Estimation on Two Stroke Low Speed Diesel Engines' Shaft Fatigue Strength due to Torsional Vibration in Time Domain, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 17, No. 7, pp. 572-573. 

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