초록
저널 베어링인 선미관 후부 베어링의 후방부에 발생하는 발열 사고는 프로펠러 하중이 추진축을 처지게 하여 후방부에 과도한 국부압착압력이 작용하는 것이 주된 원인이다. 선미관 베어링의 라이닝 재료로 사용되는 화이트 메탈보다 영률이 훨씬 작은 재료를 사용한다면 축과의 접촉 면적을 크게 함으로써 발열 사고의 원인이 되는 국부압착압력의 저감이 가능할 것이다. 본 연구의 목적은 영률이 작은 재료로 만들어진 베어링 제품의 적용에 앞서, 축계 해석을 통해 새로운 제품 적용시의 압착압력 분포특성을 파악하고 허용 압력을 결정하는데 있다. 국부압착압력의 계산에 있어서는 접촉 너비를 따라 반 타원형상의 압력 분포를 가정한 Hertzian 접촉 조건을 도입하였으며, 엔진 가동 상태의 프로펠러 하중, 열 효과 및 선체 변형을 고려하였다. 해석 결과를 통해 영률이 작은 제품은 기존 제품을 적용한 실적선에 비해 국부압착압력의 상당한 저감이 가능함을 확인하였고, 또한 하중 조건이 바뀌더라도 압력 분포의 변화가 작아 강건 설계가 가능한 장점이 있음을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 제시되는 제품의 성능 사양을 제조사가 보장한다면 영률이 작은 제품의 적용이 가능하리라 판단된다.
The main reason for the heat induced accidents occurring at the after stern tube journal bearing is the excessive local pressure caused by the deflection of the propulsion shaft due to the propeller loads. It is expected that the contact area could beenlarged and the local pressure reduced accordingly by using a lining material having alow Young's modulus instead of the existing white metal. The purpose of this work is to investigate the characteristics of the pressure distribution and determine the allowable pressure value in the case where bearing products made of materials having a low Young's modulus are used. In this study, the propeller loads, heat effect, and hull deflection are considered in the evaluation of the local pressure of the ship propulsion shaft. Also, the Hertzian contact condition was applied. From the analysis results in the case where a lining material with a low Young's modulus was used, it was found that a robust design could be achieved and the local pressure could be reduced effectively independent of the load conditions. It will be possible to producenew products made of materials having a low Young's modulus if the manufacturer confirms the performance specifications drawn by this study.