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pp.530-538
연안 및 근해를 운항하는 천수선박은 프로펠러의 잠김 깊이가 부족하여 추진 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 개선하기 위해 선미 하부에 Y형 또는 I형 스트럿 구조물을 설치하여 프로펠러 축을 지지하고, 프로펠러를 보다 깊이 잠기도록 설계하는 방법이 널리 적용되고 있다. 그러나 스트럿 베어링의 적용 방식과 위치는 추진축계의 유연성 및 진동 특성에 큰 영향을 미치므로, 초기 설계단계에서 적절한 축계 배치가 필수적이다. 본 연구에서는 스트럿 구조를 갖는 선박을 대상으로, 베어링의 수와 배치에 따른 추진축계 의 정렬 특성과 횡진동 거동을 분석하였다. Y형 스트럿 베어링과 선미관 베어링이 조합된 기존 축계는 높은 횡방향 유연성을 확보하였으 나, 프로펠러 블레이드 통과 주파수와 고유진동수가 근접하여 공진 위험이 존재함을 확인하였다. 이를 해결하기 위해 선미관 베어링을 제 거하고, I형 스트럿 베어링으로 대체하는 새로운 베어링 배치를 제안하였으며, 반력영향계수와 진동모드 해석을 통해 최적의 설치 위치를 도출하였다. 해석 결과, I형 스트럿 베어링을 FR.10~FR.11 구간에 배치하는 경우 정렬 안정성과 공진 회피 측면에서 가장 우수한 성능을 나타내었다. 본 연구는 스트럿 베어링을 갖는 천수선박의 추진축계 설계 시, 유연성과 진동 특성을 동시에 고려한 최적 베어링 배치 가이 드라인을 제시한다는 점에서 의의가 있다.
Shallow-draft vessels operating in coastal and nearshore waters typically exhibit reduced propulsion efficiency owing to insufficient submergence of the propeller. Hence, strut-type bearing supports, such as Y- and I-shaped struts, are employed to ensure deeper propeller immersion and enhance shaft alignment and stability. However, the use and arrangement of these strut-supported bearings significantly affect the flexibility and vibration characteristics of the propulsion shafting system. This study investigates the shaft alignment and shaft whirling vibration of propulsion systems equipped with strut structures, with emphasis on achieving sufficient shaft flexibility and avoiding resonance caused by propeller-blade passing frequencies. A case study on a shallow-draft vessel equipped with a Y-type strut bearing and a stern tube bearing revealed that the long span between bearings ensured lateral flexibility but caused the natural frequency of the system to be extremely close to the operating speed range, thus potentially inducing whirling resonance. To mitigate this risk, the replacement of the stern tube bearing with an I-type strut bearing is proposed, and the optimal location of the new bearing is determined based on reaction influence numbers and vibration-mode analysis. The results show that positioning the I-type strut bearing between FR.10 and FR.11 offers the best compromise between alignment stability and resonance avoidance. These findings provide practical design guidance for optimizing shaft bearing arrangements in shallow-draft vessels with strut-supported propulsion systems, thus ultimately enhancing their mechanical reliability and operational safety.
Abstract
1. 서 론
2. 이론적 해석 방법
2.1 축계정렬 해석 이론
2.2 축계 횡진동 해석 이론
3. 해석 결과 및 고찰
3.1 축계 유연성 분석
3.2 축계 정렬 특성
3.3 축계 횡진동 특성
4. 결 론
References
