• 해양환경안전학회지
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• 제28권1호
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• pp.135-140
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• 2022

대부분의 기계는 여러 종류의 금속으로 구성된다. 특히 선박의 축계는 프로펠러 날개의 황동과 스테인리스로 된 축으로 이루어져 있다. 이 이종금속이 바닷물의 전해액에 들어가면 볼타 전지를 이루고, 기전력이 발생된다. 이 기전력은 축계를 받치고 있는 베어링과 축을 전기부식 시키는 원인이 된다. 선박에서는 이 부식을 막기 위해 선박에서는 축 접지 시스템을 설치하여 운용하고 있다. 본 연구는 가변피치 프로펠러의 축기전력을 측정하기 위하여 추진축의 전압과 주기관의 회전수를 동시에 측정하였다. 측정장치는 내셔널인스트루먼트사의 24bit A/D컨버터를 사용하여 측정하였고, 프로그램은 LabVIEW를 사용하였다. 주기관의 회전수와 축기전력의 발생, 블레이드 각도에 따른 기전력과, 배의 항해 방향에 따른 축기전력을 측정하고 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제5권4호
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• pp.31-39
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• 2001

복합재료로 제작이 되는 수송기계용 추진축은 진동, 소음, 중량 등을 감소시킬 수 있는 장점을 가진다. 본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 카본/에폭시 복합재료로 구성된 추진축을 설계하였으며 필라멘트 와인딩 방법을 사용하여 시험용 시편을 제작하였다. 유한요소법을 이용한 추진축의 설계 방법의 정확성을 확인하고자 FFT 해석기와 충격해머를 이용한 고유진동수 측정시험과 임계회전속도 측정 실험 장비를 이용한 임계회전속도 측정시험을 수행하였다. 해석결과와 시험결과를 비교하였을 때 오차율은 3.4%이하로 해석결과의 신뢰성을 확인하였다. 이러한 FEM 설계방법을 이용하여 추진 축의 진동 및 강도특성에 영향을 미치는 요인들에 대한 연구를 수행하였다 여러 요인들 중 중량의 증가 없이 고유진동수 변화에 가장 큰 영향을 미치는 것은 와인딩 각도임을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권4호
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• pp.482-488
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• 2018

선박 축계는 프로펠러 하중의 영향으로 선미관 후부베어링의 국부하중 증가가 현저히 나타나 축계 선미관 베어링 손상의 위험이 증대된다. 이를 방지하기 위해 수행된 추진축계 정렬연구는 주로 준정적 상태(quasi-static condition)에서 축과 지지베어링간의 상대적 경사각을 감소시키는데 중점을 두어 진행되어 왔다. 그러나 보다 상세한 평가를 위해서는 동적상태를 추가로 고려하는 것이 필요하다. 4,700 DWT 선박을 대상으로 NCR로 운전중 급속으로 우현 전타할 때 추진축계가 받는 영향에 대해 연구하였다. 연구결과 선미 유동장 변화에 의해 프로펠러 편심추력이 과도 상태가 되어 프로펠러에 불평형 진동이 유발되는 것을 확인하였다. 우현 전타시의 프로펠러 편심추력은 NCR 조건대비 축을 선미관 베어링으로부터 들어 올리는 힘으로 작용하여 선미관 베어링 하중완화에 기여하고 있음을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권7호
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• pp.1082-1087
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• 2021

프로펠러축은 프로펠러 하중 및 편심추력의 영향으로 인해 정적, 동적, 과도상태 각각 거동의 패턴이 달라져 선미관 후부베어링의 국부하중 변화를 일으킴으로써 선박 축계의 안정성에 큰 영향을 미치며, 결과적으로 축 지지 베어링의 손상위험을 증가시킨다. 이를 방지하기 위한 일련의 축계정렬연구는 선급강선규칙과 조선소 지침을 기반으로 준정적 상태에서 축과 선미관 베어링간의 상대적 경사각과 유막유지, 선체변형에 따른 영향평가를 최적화 하는데 중점을 두어 진행 되어왔다. 그러나 보다 진일보한 형태의 추진축계의 안정성을 보장하기 위해서는 조타장치의 전타시 발생하는 급격한 선미유동장 변화와 같은 과도동적상태변화 조건에서의 상세 연구가 필요하다. 이러한 관점 하에 본 연구에서는 50,000 DWT 중형 유조선을 대상으로 스트레인 게이지법과 변위센서을 이용하여 선박운전 중 대표적 과도상태인 좌현 전타시의 프로펠러 축 거동이 선미관 베어링에 미치는 영향을 교차검증한 결과, 프로펠러 편심추력변동이 선미관 베어링의 하중을 일시적으로 저감시켜 베어링 하중을 완화시키는 것을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.163-164
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• 2013

양방향차도선(CAR-FERRY)은 육지와 도서, 도서와 도서 간을 연결하는 교통수단 기능과 지속적인 해양관광객의 수요증가에 따른 해양관광 연계 연안여객 운송수단 역할을 하고 있다. 이에 따른 양방향 차도선은 이용의 편리성이 증대 되고 접안으로 인한 해양 사고를 줄일 수 있다. 양방향차도선은 등흘수(even) 상태로 프로펠러가 양쪽에 있기 때문에 프로펠러가 소직경 저회전으로 인하여 전진 운항 시에 반력에 의한 축계 및 프로펠러 파손 등이 발생할 수 있다. 이에 따른 엔진 출력, 선형, 비틀림 진동 등에 따른 감속기, 탄성커플링 선정, 횡진동 및 축계정렬(Shaft alignment)을 고려한 축계설계(베어링 수량, 폭, 간격)를 하여 선체의 추진축 1차 지지부의 구조에 대한 건전성을 평가하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권5호
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• pp.282-290
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• 2013

The effects of the combination of blade number for forward and after propeller on the propeller shaft forces of a contra-rotating propeller (CRP) system are presented in the paper. The research is performed through the numerical simulations based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations (RANS). The simulation results of the present method in open water condition are validated comparing with the experimental data as well as the other numerical simulation results based on the potential method for 4-0-4 CRP (3686+3687A) and 4-0-5 CRP (3686+3849) of DTNSRDC. Two sets of CRP are designed and simulated to study the effect of the combination of blade number in behind-hull condition. One set consists of 3-blade and 4-blade, while the other is 4-blade and 4-blade. A full hull body submerged under the free surface is modeled in the computational domain to simulate directly the wake field of the ship at the propeller plane. From the simulation results, the fluctuations of axial force and moment are dominant in the case of same blade numbers for forward and after propellers, whereas the fluctuations of horizontal and vertical forces and moments are very large in the case of different blade numbers.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2017년도 추계학술발표회
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• pp.264-264
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• 2017

• 대한조선학회논문집
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• 제57권3호
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• pp.160-167
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• 2020

A two-stroke diesel engine and a propeller normally adopted in large merchant ships are regarded as major ship vibration sources. They are directly connected and generate various excitation components proportional to the rotating speed of diesel engine. Among the components, the magnitude of two excitation components with the same frequency generated by both engine and propeller can be compensated by the adjustment of their phase difference. It can be done by the optimization of propeller assembly angle but requires a number of burdensome trials to find the optimal angle. In this paper, the efficient estimation method to determine optimal propeller assembly angle is proposed. Its application requires the axial vibration measurement in sea trial and the numerical vibration analysis for propulsion shafting which can be substituted by additional vibration measurement after one-trial modification of propeller assembly angle. In order to verify the validity of the proposed method, the phase difference between two fifth order excitation components generated by both diesel engine and propeller of a real ship is calculated by the finite element analysis and its result is indirectly validated by the comparison of axial vibration responses at intermediate shaft obtained by the numerical analysis and the measurement in sea trial. Finally, it is numerically confirmed that axial vibration response at intermediate shaft at a resonant speed can be decreased more than 87 % if the optimal propeller assembly angle determined by the proposed method is applied.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권3호
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• pp.281-289
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• 2019

In order to investigate the influence of thru holes near leading edge of model propeller on cavitation behavior, a model propeller with thru holes was manufactured and tested at Large Cavitation Tunnel (LCT). The pressure distribution around the thru hole on propeller blade was numerically calculated to help understand the local flow characteristics related to cavitation behavior. The model propeller is a five bladed propeller which has 2 blades with thru holes and 3 blades with smooth surface. The cavitation observation tests were conducted at angles of $0^{\circ}$ & $6^{\circ}$ using an inclined-shaft dynamometer in LCT. There are big difference on the suction side cavitation behavior each other due to the existence of thru hole. While the blades with thou holes start generation of the sheet cavitation from the leading edge on the suction side, the blades with smooth surface generate the cloud cavitation from the mid-chord. Cavitation on the blades with thru holes shows more similar behavior to those of the full-scale propeller of which the pipe line for air injection is closed. The numerical analysis result shows that the sharp pressure drop occurs around thru holes on the blade. Consequently, the thru hole around leading edge stimulates the cavitation occurrence and stabilizes the cavitation behavior. Based on these results, the effect of thru holes on propeller cavitation behavior behind a model ship should be studied in the future.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1221-1229
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• 2014

본 논문은 가속시험법을 이용하여 추진축의 피로 수명을 예측하는 것이다. 가속시험방법으로는 교정가속시험법을 적용하였으며, 이 시험법은 시험시료 수량이 적을 경우에 시험시간 단축과 신뢰성을 높이는 매우 효과적인 방법이다. 두 수준의 고부하 스트레스 수준에서 피로시험을 수행하고, 외삽법과 가용한 시험시간을 고려하여 저부하 스트레스 시험 수준을 결정하여 피로시험을 수행하였다. 본 논문에서는 가속지수와 형상모수 등의 신뢰성 파라미터를 시험을 수행하여 획득하였고, 실제 사용 환경의 로드 스펙트럼을 분석하고 시험 결과와 비교하여 추진축의 수명을 예측할 수 있었다.