Probabilistic Analysis of Forced-Damped Torsional Vibration of Marine Diesel Propulsion Shafting Systems

선박디젤추진축계 감쇠강제비틂진동의 확률적 해석

Recently. the excessive diesel engine torsional excitation of typical energy saving ships has resulted in severe damages of the propeller shaft. Up to now the design and torsional vibration analysis of the marine diesel shafting system has been performed on the assumption that excitations are deterministic. But a diesel engine excitation varies randomly from cylinder to cylinder and from cycle to cycle, due to the imperfect operation of the engine components due to engine misfiring. consequently, a more rational analysis method for the propulsion shafting torsional vibration is required. In this paper probabilistic analysis method of the marine diesel engine shafting system under torsional vibration is presented. First a response surface representing maximum shear stresses in a shafting system is built. Then Monte Carlo simulation with subsequent approximation of the results by one of Pearson's curves, is performed. Some numerical results based on the proposed method are compared with t도 some numerical data available. They show acceptable agreements with the data.

최근의 배는 에너지절약을 도모하기 위하여 디이젤기관이 대구경 장행정 소수실린더 저속회전화 추세에 있기 때문에 기진력이 커지고 있다. 이와같은 결과로 추진축계에 과잉비틂진동응력이 작용하게 되어 선박운항에 지장을 줄 정도의 플로렐러축의 결손사고가 종종 발생하곤 한다. 현재까지의 추지축계에 대한 설계 및 비틂진동해석은 대부분 축계의 비틂기진력이 확정적이란 가정하에 수행되어 왔다. 이와 관련하여 축계 비틂기진력의 불규칙성의 영향을 고려한 확률적 비틂진동해석에 관한 연구가 이루워지고 있다. 본 연구에서는 기관기진력의 확률변수를 고려하여 추진축계의 강제 비틂진동의 확률적 해석에 대한 새로운 방법을 제시하였다. 확률적 해석에 응답면이론과 Monte Carlo 시뮤레이션 방법이 이용되었다. 본 해석방법의 타당성 여부를 확인하기 위하여 Nikolaidis 등이 사용한 시산대상선에 대한 일련의 수치계산을 수행하고, 그 결과를 Nikolaidis 등의 연구결과와 비교 검토하여 본 결과 비교적 잘 일치하고 있음을 미루어 보아 본 해석방법이 타당성이 확인되었다.