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축계진동 저감을 위한 동흡진기의 제안

Use of dynamic absorber for reduction of shaft vibration in diesel engines of ship

한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering, v.40 no.9, 2016년, pp.743 - 748  

박석주 (Department of Naval Architecture and Ocean System Engineering, Korea Maritime and Ocean University) ,  박경일 (Khan off-shore co. ltd.) ,  김정렬 (Department of Marine System Engineering, Korea Maritime and Ocean University)

초록
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선박의 주기관으로 통상 사용되는 디젤기관은 터빈기관과 같은 회전기관과 달리 왕복동기관이기 때문에 실린더의 폭발력과 피스톤의 왕복관성력에 의한 불평형 관성력관성모멘트, 실린더내의 주기적인 변동가스압력 등으로 인하여 본질적인 진동문제를 안고 있다. 이것은 엔진의 진동은 소음의 원인이 되고, 선체구조나 인접구조물에 전달되어 2차진동이 발생시키는 경우가 많다. 본 연구는 선박의 엔진과 축계의 자유진동해석과 엔진 폭발에 의한 강제진동해석을 하고, 나아가서 플라이휠에 부진동 장치인 동흡진기를 설치하여 진동을 줄이는 방법을 제안하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Ship's diesel engines have intrinsic problem to make vibrations caused by cylinder explosion and unbalanced rotating mass. These vibrations might induce noises, are transferred to hull and neighboring structures and cause secondary vibrations. This paper suggests the use of an additional dynamic abs...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 6기통 엔진의 진동해석과 동흡진기의 제안에 대하여 연구하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 본 연구에서는 축계진동의 고유진동 해석과 강제진동 해석을 수학적으로 일목요연하게 정리하고, 교과서에 나와 있는 예제 문제에 적용하여 그 실효성을 보이고, 새로운 동 흡진기를 제안하여 축계진동의 저감을 실현하고자 한다.
  • 흡진기는 모든 진동을 잡아줄 수는 없고, 특정한 주파수의 진동을 잡아주는 것이다. 여기에서는 MCR에서 운전 중일 때의 진동을 줄이는 것을 목표로 한다. 9번 크랭크샤프트의 진동이 가장 컸으므로 9번을 해석 대상으로 한다.

가설 설정

  • 통상 축계장치의 고유진동수와 고유진동모드는 Holzer법을 쓰고 있으나 Holzer법은 고유진동수를 가정하고, 한쪽 끝단의 고유진동모드를 1로 출발하여 모든 회전체의 관성 토크를 합한 값을 구한다. 축계장치는 양단이 자유단이기 때문에 관성토크의 합이 0이 되어야 하지만 가정한 고유진동수가 실제 시스템의 고유진동수가 아니기 때문에 관성토크의 합이 0이 되지 않는다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
엔진의 진동이 유발하는 것은 무엇인가? 선박의 주기관으로 통상 사용되는 디젤기관은 터빈기관과 같은 회전기관과 달리 왕복동기관이기 때문에 실린더의 폭발력과 피스톤의 왕복관성력에 의한 불평형 관성력 및 관성모멘트, 실린더내의 주기적인 변동가스압력 등으로 인하여 본질적인 진동문제를 안고 있다. 이것은 엔진의 진동은 소음의 원인이 되고, 선체구조나 인접구조물에 전달되어 2차진동이 발생시키는 경우가 많다. 본 연구는 선박의 엔진과 축계의 자유진동해석과 엔진 폭발에 의한 강제진동해석을 하고, 나아가서 플라이휠에 부진동 장치인 동흡진기를 설치하여 진동을 줄이는 방법을 제안하고자 한다.
중요한 위해 요소인 기관 및 축계진동과 관련된 규정은 어떻게 되는가? 기관 및 축계진동은 기관이나 축계 나아가서는 선체에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 중요한 위해 요소이다. 따라서 국제해사기구(IMO)와 각 선급[1][2]에서도 선박의 진동·소음의 문제에 대하여 규칙으로 강제 규정하고 있다. 또 주요 선급에서는 여기에 대한 학술회의[3]도 개최하여그 중요성을 강조하고 있다. 선박소음은 선체의 강도에는 그다지 큰 영향을 미치지는 않으나 승무원이나 여객에는 심각한 정신적인 피해를 줄 수 있어서 IMO에서는 MSC 부속서에서 세세하게 규정하고 있다[4].
디젤기관이 왕복동기관이기 때문에 겪는 문제는 무엇인가? 선박의 주기관으로 통상 사용되는 디젤기관은 터빈기관과 같은 회전기관과 달리 왕복동기관이기 때문에 실린더의 폭발력과 피스톤의 왕복관성력에 의한 불평형 관성력 및 관성모멘트, 실린더내의 주기적인 변동가스압력 등으로 인하여 본질적인 진동문제를 안고 있다. 이것은 엔진의 진동은 소음의 원인이 되고, 선체구조나 인접구조물에 전달되어 2차진동이 발생시키는 경우가 많다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (11)

  1. Germanischer Lloyd, "Rules for Classification and Construction I Ship Technology," 2013. 

  2. ABS, "Guidance Notes on Ship Vibration," April, 2006. 

  3. J. S. Carlton and D. Vlasic, "Ship vibration and noise: Some topical aspects," 1st International Ship Noise and Vibration Conference, London, pp. 1-11, 2005. 

  4. IMO, "Adoption of The Code on Noise Levels on Board ships, Annex 1, Resolution MSC.337(91)," November 2012. 

  5. J. H. Moon and J. R. Kim, "Study of two stroke low speed diesel engine crankshaft crack phenomenon by torsional vibration calculation & measurement," Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, vol. 24, pp. 452-461, 2014. 

  6. S. Y. Park, K. H. Han, J. M. Park, S. H. Kwon, and O. S. Oh, "Optimum design of viscous fluid damper for reducing the torsional vibration of propulsion shaft system," Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, vol. 25, pp. 666-613, 2015. 

  7. D. C. Lee, Q. D. Vuong, and T. K, Nam, "Torsional vibration phenomenon due to pulse torque of variable speed induction motor on rotating systems," Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, vol. 25, pp. 666-613, 2015. 

  8. R. D. Barro, K. T. Eom, and D. C. Lee, "Transient torsional vibration response due to ice impact torque excitation on marine diesel engine propulsion shafting," Transaction of Korean Society for Noise and Vibration Engineering, vol. 25, pp. 321-328, 2015. 

  9. S. S. Lao, Translated by N. G. Park, Mechanical Vibration 4th Ed., NJ, USA: Pearson, pp. 578-580, 2005. 

  10. K. I. Park, Studies on the Analysis of Forced Torsional Vibration and the Design of Dynamic Absorber, M.S. Thesis, Department of Marine System Engineering, Korea Maritime and Ocean University, Korea, 2015. 

  11. H. J. Jeon and D. C. Lee, Vibration of Propulsion Shafting, Busan, Korea: Dasom publishment, pp. 173-220, 2003. 

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