[논문]이중탄성마운트를 갖는 함정용 주기관의 진동,충격 성능평가

박정근; 유광택; 정정훈; 김병현

[국내논문] 이중탄성마운트를 갖는 함정용 주기관의 진동,충격 성능평가
Vibration and Shock Evaluation of Double-Resilient Mounted Engine 원문보기

박정근 ((주)STX 기술연구소) , 유광택 ((주)STX 기술연구소) , 정정훈 (한국기계연구원 구조시스템연구부) , 김병현 (한국기계연구원 구조시스템연구부)

In a main propulsion system of naval ship, DRME(Double Resilient Mounted Engine) is mostly adopted to ensure vibration isolation and shock resistance against underwater explosion weapon attack. In this paper, an analysis program for vibration and shock evaluation of DRME is presented. DRME is modelled as multi-rigid bodies with nonlinear mounts, and direct time integration method is introduced for shock analysis. The computed results are compared with those of foreign ones. Navy's proposed specifications are well satisfied with this program. This analysis program serves for the development of domestic DRME technology of naval ship.

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문제 정의

본 프로그램은 비선형 스프링을 포함하고 있는다물체계의 충격응답특성 해석을 위하여 개발되었다. 프로그램은 정하중, 자유진동 및 충격 응답 해석 부분으로 나뉘어져 있다.
있다. 주기관을 탄성지지하는 것은 기관 운전 중 발생하는 진동으로부터 선체를 진동절연 시키고, 또한 기뢰(mines)의 비접촉 수중폭발 공격으로부터 주기관의 충격손상을 방지하는데 그 목적이 있다.

제안 방법

5Hz 이하의 고유진동수를 갖는 비선형 탄성 지지 계에 DDAM을 적용하는 것은 불합리하다고 알려져 있다弋 따라서, 본 고의 탄성 마운트 시스템은 직접 시간 적분법에 의한 충격해석을 수행하고, 스프링(마운트)의 충격변형량과 스프링력, 요소 부품의 가속도웅답(residual load multiple) 둥으로부터내충격 안전성올 평가하였다.
강체로 가정한 주기관 요소부품의 내 충격 검증은 부품의 무게중심에 '강체의 가속도응답 X safety factor'의 충격력이 작용할 때 응력을 FEM 둥의 방법으로 구하여 검증한다.
본 고에서는 군의 요구사양을 관련규격과 비교하여 이중탄성마운트를 갖는 함정용 주기관의 진동, 충격 성능평가방법을 분석하였다. 이를 토대로 주기관 및 부품의 진동, 충격 성능평가 방법을 제시하였으며, 해석 프로그램을 개발하여 동분야의설계기술 자립을 도모하였다.
본 주기관은 중중량(heavy weight) 충격시험을 수행하여야 하나 실제수중폭발시험을 수행해야 하는 어려움 때문에 계산검증으로 대신하였다.
충격 성능평가방법을 분석하였다. 이를 토대로 주기관 및 부품의 진동, 충격 성능평가 방법을 제시하였으며, 해석 프로그램을 개발하여 동분야의설계기술 자립을 도모하였다.
중력가속도를 작용외력으로하여, 해상조건 및 함의 운동(pitching, rolling)0)) 따른 각 강체 무게중심에서의 정하중변위와 각 강체를 연결하고 있는 스프링(마운트)의 변형량과 스프링력을 구하였다. 표 5는 dead weight 및 선체의 -15° heeling 에 의한 baseframe mount 및 engine mount 의 처짐량과 스프링력을 보여준다.
충격입력값(그림 5)이 알려진 그림 6의 비선형 이중 탄성 지지 starting air compressor에 대하여 충격 해석을 수행하여 그림 7과 같이 외국사의 결과⑶와 일치하는 것을 보임으로써 프로그램을 검증하였다.
함의 전투유지능력(survivability) 향상을 위한 주기관 요소기술로서 이중탄성마운트시스템의 진동, 충격성능평가 프로그램을 개발하였으며 이에 요구되는 설계기준 및 요구규격을 분석하여 그 평가 방법을 고찰하였다. 개발된 응답해석 결과는 기존에 적용되어 왔던 외국사의 결과와 비교하여 그 신뢰성을 확인할 수 있었다.

성능/효과

고찰하였다. 개발된 응답해석 결과는 기존에 적용되어 왔던 외국사의 결과와 비교하여 그 신뢰성을 확인할 수 있었다.

후속연구

있었다. 향후 동분야 국내기술 및 장비의 발전을 위해 한국해군의 많은 지원과 관련기관들의 활발한 연구개발이 요구된다 하겠다.

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