• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제11권1호
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• pp.542-552
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• 2019

The strength assessment is the most important part at the design of ice-class propeller. Based on ice rules for ice-class propeller in IACS URI3 and FEM, the strength assessment method of ice-class propeller is established in this paper. To avoid the multifarious meshing process of propeller blade, an automatic meshing method has been developed by dividing the propeller geometry into a number of 8-node hexahedron elements along radial, chordwise and thickness directions, then the loaded areas in five cases can easily be calculated and identified. The static FEM is applied to calculate the stress and deformation of propeller blade. The fair agreements between the results of the present method and ANSYS/Workbench demonstrate its robust and the feasibility, and also the method is able to produce smooth gradient field. The blade stress and deformation distributions for five load cases are studied, and then the strength of the whole blade is checked.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제11권1호
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• pp.294-306
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• 2019

On the basis of the Computational Fluid Dynamics technique (CFD) combined with the overlap grid method, this paper establishes a numerical simulation method to study the problem of ice-propeller interaction in viscous flow and carries out a simulation forecast of the hydrodynamic performance of an ice-class propeller and flow characteristics when in the proximity of milling-shape ice (i.e., an ice block with a groove cut by a high-speed revolving propeller). We use a trimmed mesh in the entire calculation domain and use the overlap grid method to transfer information between the domains of propeller rotation calculation and ice-surface computing. The grid is refined in the narrow gap between the ice and propeller to ensure the accuracy of the flow field. Comparison with the results of the experiment reveals that the error of the hydrodynamic performance is within 5%. This confirms the feasibility of the calculation method. In this paper, we calculate the exciting force of the propeller, analyze the time domain of the exciting force, and obtain the curve of the frequency domain using a Fourier transform of the time-domain curve of the exciting force. The existence of milling-shape ice before the propeller can greatly disturb the wake flow field. Unlike in open water, the propeller bearing capacity shows a downward trend in three stages, and fluctuating pressure is more disordered near the ice.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제24권9호
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• pp.667-674
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• 2014

선박의 추진축계는 외부 변동 부하에 의해서 축계 손상을 일으킬 수 있다. 이러한 추진축계의 동역학적인 특성은 운전 중에 일어나는 공진을 견딜 수 있거나 또는 피하도록 설계 및 최적화 해야 한다. 이러한 공진은 대빙급 선박의 추진시스템의 설계에 요구되는 프로펠러에서 유체역학적인 상호작용에 기인한다. 추진축계는 프로펠러와 대빙 사이의 상호관계로 인한 과도부하와 시스템의 공진에 의해서 진지한 응력을 받게 된다. 이 논문은 대빙이 적용된 극지 연구 선박에서 추진축계의 과도비틀림 진동응답을 검토하고자 한다. 추진축계는 전기모터로 구동되는 원동기, 탄성커플링 기어 및 프로펠러로 구성되어 있다. 이론적인 해석은 프로펠러의 대빙 부하를 기진력으로 과도비틀림진동 해석을 수행하였다. 그리고 실선에서 비틀림 진동을 계측하고 공진점을 확인하고 이를 이용하여 추진축계 한계 설계 토크에 대한 적용된 평가 요소를 국제선급연합 규정과 비교하였다. 전기모터를 갖는 추진축계에서 공진을 초래하는 탄성커플링의 강성 선정의 영향을 검토하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제45권5호
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• pp.562-568
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• 2008

In this study, the target FSICR class is 1A whose target thickness of the brash ice is 46 mm in model scale. Normally ice floes for brash ice do not exceed 2 m in full scale, so the model ice sheet was cut by about 10 cm by 10 cm using hand saws. Since the target thickness of brash ice is 46 mm, 46 mm ice sheet makes one layer brash ice. For 23 mm thickness ice sheet, two layers should be accumulated to reach 46mm brash ice thickness. For 15mm thickness ice sheet, three layers need to be accumulated as the same as those in 23 mm ice sheet. New methodology to produce a brash ice was proposed. The results showed that it would be important to use multi-layer rather than single layer possibly because of significant thrust deduction from the propeller-ice interaction in the present ice condition (FSICR 1A).

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.463-468
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• 2011

The prospect of Arctic trade transportation opening on a year-round basis creates a vast opportunity of exploring untapped resources and shortened navigational routes. However, the environment's remoteness and lack of technical experiences remains a big challenge for the maritime industry. With this, engine designers and makers are continually investigating, specifically optimizing propulsion shafting system design, to meet the environmental and technical challenges of the region. Further, classification societies recognize the need to upgrade the Unified Rules concerning elements to meet current Polar requirements. Hence in this paper, excitation torque calculation on Polar class vessels propulsion shafting system will be reviewed. The propeller - ice interaction load effect, which is a main consideration of excitation source of Polar Class propulsion shafting system, on shaft design calculation will be analyzed.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.321-328
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• 2015

최근 극지 선박의 수요가 늘어나고 있고 IACS(국제선급연합)에서는 대빙 선박에 대한 새로운 기준이 적용되고 있다. 이 선박에서는 추진시스템에 대한 대빙 설계 기준으로 빙 충격 토크는 프로펠러 날개 수를 중심으로 한 조화 함수로 규정되어 있다. 그러나 실 상황에서는 이러한 주기적인 기진 토크보다는 불규칙한 빙의 충격 토크가 발생할 수 있는 확률이 오히려 크다. 이 논문에서는 비틀림진동이 비교적 큰 6개의 실린더를 갖는 디젤엔진을 주 기관으로 한 추진시스템의 안정성을 검토하고자 한다. 특히 불규칙한 빙 충격 토크와 디젤엔진에서 발생하는 진동토크를 동시에 고려하여 비틀림진동의 공진점을 통과할 과도 비틀림 진동 응답을 이론적으로 해석하였다. 여기서 빙 충격토크는 빙이 프로펠러에 부딪칠 때를 여러 유형별로 가상하여 선급에서 규정된 방법에 의해서 구하였다. 전체적인 시스템의 과도응답 해석은 직접적분방법의 하나인 뉴마크(Newmark) 법을 이용하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제21권12호
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• pp.1166-1176
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• 2011

연중 운항할 수 있는 북극 항로 개설에 따른 전망으로 미개발 천연자원의 탐사와 짧아진 항로로 많은 기회를 부여하고 있다. 이는 환경과 거리가 먼 그리고 기술적인 경험 부족으로 해사 분야에서 커다란 도전으로 남아 있다. 엔진 설계자와 제작자는 이 지역에서 환경적 그리고 기술적으로 적합한 최적화된 추진시스템을 위하여 계속적인 조사를 하고 있고, 국제선급연합과 선급에서 인정하고 있는 대빙 등급 선박의 추진축계 설계를 위하여 통일된 규격의 여러 가지 특성에 대하여 개선할 필요가 있다. 대빙 등급 선박의 추진축계 시스템에서 주 기진력은 프로펠러와 빙 하중의 상호작용으로 인식하고 있고 국제선급연합에서는 빙의 파쇄와 충격하중으로만 간주하고 있지만, 추진축계 설계에 있어 시스템에 대한 여러 가지 인자의 특징을 고려하여야 한다. 이 논문은 종류가 다른 추진 시스템의 동적 응답에 영향을 주는 인자들에 평가하고 있고, 추후 추진 시스템의 설계단계에서 이러한 인자들이 충분한 역할을 갖는 것을 감안 고려해줄 것을 기대하고 있다.