It is very important to analyze the torsional vibration for the propulsion shafting of ship. The authors have developed the transfer stiffness coefficient method(TSCM) as a vibration analysis algorithm. The concept of the TSCM is based on the successive transfer of stiffness coefficient. The effectiveness of the TSCM was verified through many applications. In this paper, the TSCM is applied to the torsional free vibration analysis for the propulsion shafting of an actual shin with a diesel engine. In order to calculate the additional torsional stresses of the propulsion shafting the torsional forced vibration for the shafting is analyzed by using both the modal analysis method and the results of the torsional free vibration analysis by the TSCM. The accuracy of the present method is confirmed by comparing with the vibration analysis results of engine maker.
Kim, InSeob;Yoon, Hyunwoo;Kim, Junseong;Vuong, QuangDao;Lee, Donchool
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.25
no.12
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pp.815-821
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2015
Maritime safety has been more critical recently due to the occurrence of shipboard accidents involving prime movers. As such, the propulsion shafting design and construction plays a vital role in the safe operation of the vessel other than focusing on being cost-efficient. Smaller vessels propulsion shafting system normally install high speed four-stroke diesel engine with reduction gear for propulsion efficiency. Due to higher cylinder combustion pressures, flexible couplings are employed to reduce the increased vibratory torque. In this paper, an actual vibration measurement and theoretical analysis was carried out on a propulsion shafting with V18.3L engine installed on small car-ferry and revealed higher torsional vibration. Hence, a rubber-block type flexible coupling was installed to attenuate the transmitted vibratory torque. Considering the flexible coupling application factor, reduction gear stability due to torque variation was analyzed in accordance with IACS(International Association of Classification Societies) M56 and the results are presented herein.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.24
no.9
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pp.667-674
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2014
A ship's propulsion shafting system is subjected to varying magnitudes of intermittent loadings that pose great risks such as failure. Consequently, the dynamic characteristic of a propulsion shafting system must be designed to withstand the resonance that occurs during operation. This resonance results from hydrodynamic interaction between the propeller and fluid. For ice-class vessels, this interaction takes place between the propeller and ice. Producing load- and resonance-induced stresses, the propeller-ice interaction is the primary source of excitation, making it a major focus in the design requirements of propulsion shafting systems. This paper examines the transient torsional vibration response of the propulsion shafting system of an ice-class research vessel. The propulsion train is composed of an electric motor, flexible coupling, spherical gears, and a propeller configuration. In this paper, the theoretical analysis of transient torsional vibration and propeller-ice interaction loading is first discussed, followed by an explanation of the actual transient torsional vibration measurements. Measurement data for the analysis were compared with an applied estimation factor for the propulsion shafting design torque limit, and they were evaluated using an existing international standard. Addressing the transient torsional vibration of a propulsion shafting system with an electric motor, this paper also illustrates the influence of flexible coupling stiffness design on resulting resonance. Lastly, the paper concludes with a proposal to further study the existence of negative torque on a gear train and its overall effect on propulsion shafting systems.
Ha, Jeong-Min;Lee, Jeong-Myeong;Lee, Jeong-Hoon;Kim, Yong-Whi;Ahn, Byeong-Hyun;Choi, Byeong-Keun;Kim, Won-Chul
Journal of Power System Engineering
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v.18
no.2
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pp.57-61
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2014
Due to the changes of marine transportation industry, it requires ship in larger scale and high speed. In order to operate efficiently, the engine should be work in high power and high horse power. The increase of the number of the propeller blades and the pitch of the screw and the weight, vibration of shafting problems occurs. To evaluate the safety of the system through analyzing the dynamic characteristics propulsion shafting system, was used to prove or to verify the Lalanne & Ferraris model validation.. It indicates that the Program through Campbell diagram and Critical speed map, Root rocus map, to ensure the reliability of the experimental model.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2009.04a
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pp.376-381
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2009
The increasing needs for higher cargo capacity in the container vessels' fleet has led to ship builder's demand for higher power output rating engine to meet the propulsion requirement, thus, leading to the development of super large two stroke low speed diesel engines. This large sized bore engines with more than 12 cylinders are capable of delivering power output up to more than 100,000 bhp at maximum continuous rating. The thrust variation force due to axial vibration occurring in propulsion shafting of these ships are transmitted to ship structure via thrust bearing. This force may vibrate the super structure of ship in the fore-aft direction and the fatigue strength of crank shaft can be decreased by additional bending stress increase in crank shaft pin and journal. In this paper, the axial vibration of propulsion shafting system on the 14RT-flex96C super large diesel engine with 14 cylinders is identified by theoretical analysis and vibration measurement.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.53
no.6
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pp.447-455
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2016
Precise propulsion shafting alignment of ships is very important to prevent damage of its support bearings due to excessive reaction forces caused by hull deflection, forces acted on propeller and crankshaft, and so forth. In this paper, a new iterative shafting alignment calculation procedure considering the interaction between shaft deflection and oil film pressure of Sterntube Journal Bearing (SJB) bush with single or multiple slopes is proposed. The procedure is based on a pressure analysis to evaluate distributed equivalent support stiffness of SJB by solving Reynolds equation and a deflection analysis of shafting system by a finite element method based on Timoshenko beam theory. SJB is approximated with multi-point biaxial elastic supports equally distributed to its length. Their initial stiffness values are estimated from dynamic reaction force calculated by assuming SJB as single rigid support. Then, the shaft deflection and the support stiffness of SJB are sequentially and iteratively calculated by applying a criteria on deflection variation between sequential calculation results. To demonstrate validity and applicability of the proposed procedure for optimal slope design of SJB, numerical analysis results for a shafting system are described.
Kim, Jin-Hee;Kim, June-Sung;Kim, Tae-Un;Lee, Don-Chool
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2011.10a
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pp.527-532
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2011
Whirling vibration in severe cases may result in shaft cracking and typically gap sensors are utilized to confirm its values under the outside underwater of ship. The bending stress value causing whirling vibration on the propulsion shafting system of a 40-ton small vessel was verified by theoretical analysis and its vibration measurement. However, because of underwater condition, the accuracy for this measurement method is presumed low. In this study, the strain gauge basic principle and the bending stress calculation method are considered. The relationships are then applied for obtaining the whirling vibration of the 40-ton small vessel. As a result, a new method in estimation of whirling vibration is reached and suggested.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.30
no.7
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pp.800-807
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2006
This paper introduces the hull deflection analysis method by using the direct measurements. Accordingly, this paper demonstrates how the hull deflection data is obtained by the reverse calculations using the bending moments from the stain gauge and bearing reactions from jack-up method. Where the hull deflection data provided by this research is used for the shafting alignment calculations for identical or similar vessels, shafting failures due to hull deflections can be minimized. It will also save time and expenses associated finite element method to predict hull deflections.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.42
no.3
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pp.259-267
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2005
The effects of hull flexibility on shaft alignment are growing as ship sizes are increased mainly for container carrier and LNG carrier. In order to consider hull flexibility on a propulsion shafting system, standardization of ship service conditions is necessary because hull deformation is continuously variable according to ship service conditions. How to summarize ship service conditions is suggested based on practically applicable four viewpoints : hull, engine, loading and sea status. Effects of the external forces acting on a ship propulsion shafting system are generally commented. Several design criteria regulated by classification societies are pointed at issue which seems to have Insufficient technical background. A qualitative verification is carried out to point out the invalidity of the assumption of effective supporting position. In this work, an elastic nonlinear multi-supporting bearing system is introduced as a key concept of the elastic shaft alignment. Hertz contact theory is proved to be more proper one than projected area method in calculation of the nonlinear elastic stiffness of the bearing, The squeezing and oil film pressure calculations in the long journal bearing like an after stern tube bearing are recognized as a necessary process for elastic shaft alignment design.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.3
no.1
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pp.2-18
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1979
Due to increasing ship dimensions and installed propulsive power, resonance frequencies of the propeller shaft system tend to decrease and they can appear in some cases within the operating range of the shaft revolution. For calculation of transverse shaft vibrations, various methods have been proposed but as they are mainly for approximate calculation, no contented results are obtained. For fairly accurate estimation of resonance frequencies in the design stage, one can use transfer matrix method of the finite element method and former is rather prefered in ordinary cases. In this study, the finite element method which is utilized for calculation of the propulsion shaft alignment, is introduced to derive the vibration equation of the ship's propulsion shaftings. The digital computer program is developed to solve the above equation, and the details of preparing the input data are described. The method presented in the underlying report was applied to the shafting of ship which has a lignumvitae bearing to verify its reliability and the results of calculation and those of the measurements on rotating shaft show a good agreement. Calculating methods of exciting of forces and damping forces are also discussed for future work.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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