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50,000 DWT 유조선의 밸러스트 흘수에서 우현 전타시 과도상태가 프로펠러축 거동에 미치는 영향 연구
Effect of Transient Condition on Propeller Shaft Movement during Starboard Turning under Ballast Draught Condition for the 50,000 DWT Oil Tanker 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.26 no.4, 2020년, pp.412 - 418  

이재웅 (한국해양대학교 해사IT공학부)

초록
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선박 축계를 구성하는 프로펠러축은 엔진출력, 프로펠러 하중 및 편심추력의 영향으로 인해 거동의 양상이 달라져 선미관 후부베어링의 국부하중 변화를 일으킴으로써 선미관 베어링 손상의 위험을 증가시킨다. 이를 방지하기 위해 수행된 추진축계 정렬연구는 선급강선규칙을 중심으로 주로 축과 지지베어링간의 상대적 경사각과 유막유지를 최적화 하는데 중점을 두어 진행 되어왔다. 그러나 보다 상세한 평가를 통한 추진축계의 안정성 확보를 위해서는 전타와 같은 급격한 선미유동장 변화에 기인한 과도상태를 포함한 동적상태의 고려가 필요하다. 이러한 관점에서, 본 연구는 50,000 DWT 선박을 대상으로 스트레인 게이지법을 이용하여 밸러스트 흘수 상태에서 정격회전수로 운전 중 대표적 동적 과도상태인 우현 전타상태에서의 프로펠러 축 거동이 추진축계에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 변동된 프로펠러 편심추력은 프로펠러축을 일시적으로 강하게 내려 누르는 힘으로 작용하여 선미관 베어링의 국부하중을 증가시켜 축계 안정성에 부정적 영향을 미침을 증명하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Generally, the propeller shaft that constitutes the ship shaft system has different patterns of behavior due to the ef ects of engine power, propeller load and eccentric thrust, which increases the risk of bearing failure by causing local load variations. To prevent this, different studies of the pr...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 아직까지는 선박의 프로펠러 추력이 선박 추진축계에 미치는 영향을 모든 선종에 일괄적으로 적용할 수 없는 한계가 있으므로 선행연구들을 통해 강조된 바(Lee, 2017; 2018)와 같이 선종별 다양한 사례를 기반으로 향후 통계적인 분석을 수행할 수 있을 기반을 마련해 나가는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 50,000톤급 선박을 대상으로 밸러스트 흘수 상태에서 우현 전타(starboard turning) 시 프로펠러 편심추력이 프로펠러축 거동에 미치는 영향을 검토하고자 한다.
  • 본 연구에서는 스트레인게이지 법을 적용, 50,000톤급 유조선을 대상으로 대표적 과도상태인 우현 전타 조건에서 프로펠러 편심추력이 축 거동에 미치는 영향을 검토하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

가설 설정

  • 5 %)에서는 좌하방으로 이동하고 그 이상의 엔진부하(85 %, MCR)에서는 오히려 25 %의 근방으로 복귀하고 있음을 알 수 있었다. 스트레인게이지는 선미관 선수 seal 위치에 근접 설치되어 있고 프로펠러축의 프로펠러와 게이지 사이의 거리는 변형이 없는 직선보로 가정해 보면 프로펠러의 운동방향은 스트레인 게이지 위치의 축 운동방향과 반대로 됨을 추론할 수 있다. 즉, 25 %부터 NCR 조건까지는 축을 들어올리는 효과로 선미관의 지지하중을 완화시켜주는 방향으로 작용한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
선박 축계를 구성하는 프로펠러축의 특징은 무엇인가? 선박 축계를 구성하는 프로펠러축은 엔진출력, 프로펠러 하중 및 편심추력의 영향으로 인해 거동의 양상이 달라져 선미관 후부베어링의 국부하중 변화를 일으킴으로써 선미관 베어링 손상의 위험을 증가시킨다. 이를 방지하기 위해 수행된 추진축계 정렬연구는 선급강선규칙을 중심으로 주로 축과 지지베어링간의 상대적 경사각과 유막유지를 최적화 하는데 중점을 두어 진행 되어왔다.
선미관 베어링 손상의 위험을 방지하기 위한 연구는 어떻게 진행되어 왔는가? 선박 축계를 구성하는 프로펠러축은 엔진출력, 프로펠러 하중 및 편심추력의 영향으로 인해 거동의 양상이 달라져 선미관 후부베어링의 국부하중 변화를 일으킴으로써 선미관 베어링 손상의 위험을 증가시킨다. 이를 방지하기 위해 수행된 추진축계 정렬연구는 선급강선규칙을 중심으로 주로 축과 지지베어링간의 상대적 경사각과 유막유지를 최적화 하는데 중점을 두어 진행 되어왔다. 그러나 보다 상세한 평가를 통한 추진축계의 안정성 확보를 위해서는 전타와 같은 급격한 선미유동장 변화에 기인한 과도상태를 포함한 동적상태의 고려가 필요하다.
준정적 상태란 무엇인가? 그러나, 상기와 같은 배경에서 수행된 연구는 준정적 (quasi-static) 상태에서 대부분 수행되었다. 준정적 상태란 계산은 정적(static)인 상태에서 수행하되 선박의 계획 최대 속력에서 발생하는 프로펠러 편심추력값을 정적계산에 반영 하는 연구방식을 말한다. 이와 같은 방식은 계산이 비교적 간략하므로 시간과 비용을 저감할 수 있고, 추진축의 예상 변형량을 용이하게 추정할 수 있는 점이 장점이지만 수직, 수평성분만 추정이 가능하여 여전히 실제 동적상태에서 발생할 수 있는 전방위적 잠재 위험요소는 식별할 수 없다는 데에 한계가 있다.
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참고문헌 (17)

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  17. Wilkin, T. A. and W. Strassheim(1973), Some theoretical and practical aspects of shaft alignment. IMAS Conference 73 of The Institute of Marine Engineers. 

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