In the case of a rear-wheel drive vehicle, a propeller shaft is installed to transmit the driving force of the engine. At this time, the propeller shaft is divided into 2 or 3 pipes, and the bearing is mounted on the vehicle body. And the end of the propeller shaft is connected to the rear differential and connected to the body through the chassis. Due to this complex structure, the propeller shaft must be highly balanced and the mounting angle must be well maintained. However, depending on the driving conditions of the car, various noise and vibration problems occur due to the aging of the parts and the propeller shaft. Hyundai Motor Company's maintenance center uses 'Noise Observer' to resolve various noise and vibration customer complaints. This paper describes the mechanism of vibration problems caused by unbalance of the propeller shaft and the diagnosis process using a 'Noise Observer'.

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

선박 축계를 구성하는 프로펠러축은 엔진출력, 프로펠러 하중 및 편심추력의 영향으로 인해 거동의 양상이 달라져 선미관 후 부베어링의 국부하중 변화를 일으킴으로써 선미관 베어링 손상의 위험을 증가시킨다. 이를 방지하기 위해 수행된 추진축계 정렬연구는 선급강선규칙을 중심으로 주로 축과 지지베어링간의 상대적 경사각과 유막유지를 최적화 하는데 중점을 두어 진행 되어왔다. 그러나 보다 상세한 평가를 통한 추진축계의 안정성 확보를 위해서는 전타와 같은 급격한 선미유동장 변화에 기인한 과도상태를 포함한 동적상태의 고려가 필요하다. 이러한 관점에서, 본 연구는 50,000 DWT 선박을 대상으로 스트레인 게이지법을 이용하여 밸러스트 흘수 상태에서 정격회전수로 운전 중 대표적 동적 과도상태인 우현 전타상태에서의 프로펠러축 거동이 추진축계에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 변동된 프로펠러 편심추력은 프로펠러축을 일시적으로 강하게 내려 누르는 힘으로 작용하여 선미관 베어링의 국부하중을 증가시켜 축계 안정성에 부정적 영향을 미침을 증명하였다.

연안 해역에서 소형 선박의 프로펠러 고장으로 인한 사고가 지속적으로 발생하고 있다. 특히, 해상부유물(폐그물 및 로프 등)에 의하여 선박 프로펠러가 감기는 사고가 빈번히 일어나고 있다. 선박 프로펠러 감김 사고는 동력 상실로 인한 선박의 운항 지연 및 표류로 인한 1차 사고와 프로펠러에 감긴 로프을 제거하기 위한 잠수 작업등으로 인한 2차 사고의 우려가 있다. 이러한 빈번한 프로펠러 감김 사 고에도 불구하고 문제를 해결할만한 적절한 도구가 없어 선박을 육상으로 인양하여 수리하거나, 잠수부가 직접 선박 아래로 잠수하여 문제를 해결하고 있는 실정이다. 이에 따라, 최근 선박 프로펠러 감김 사고를 예방하기 위해 프로펠러 샤프트에 로프절단장치를 일부 소형 선박에 장착하고 있으나 비교적 높은 설치비용 및 시간이으로 인하여 원활하게 적용되어지지 않는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 기계톱 원리를 이용한 간단한 구조를 가진 수중절단기 기구 설계 및 제어기 개발을 수행하였다. 수중절단 기의 톱날은 직선왕복동작을 위해 유성기어와 크랭크핀을 사용함으로써 긴 행정을 가질 수 있도록 하였다. 또한 수중절단기는 소형 선박에 비치되어있는 배터리를 이용하여 작동시킬 수 있도록 하였다. 또한, 비전문가인 사용자가 보다 편리하고 안전하게 사용할 수 있도록 역전류 방지 및 속도제어회로를 적용하여 편리성 및 안정성을 확보하였다.

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 경 사각을 감소시키는데 중점을 두어 진행되어 왔다. 그러나 보다 상세한 평가를 위해서는 동적상태를 추가로 고려하는 것이 필요하다. 4,70 0 DWT 선박을 대상으로 NCR로 운전중 급속으로 우현 전타할 때 추진축계가 받는 영향에 대해 연구하였다. 연구결과 선미 유동장 변화 에 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.

프로펠러와 프로펠러축이 슬립(Slip)되는 사고가 발생하면 추진력 상실로 인한 안전과 경제적면에서 막대한 문제가 할 수 있다. 본 연구에서는 대형선박에서 슬립사고(Slip damage) 발생 원인을 사고 선박 승선원 면담, 신조선의 도면검토, 보험사 조사관 사고 보고서 등을 통해 조사하였다. 추가로 프로펠러의 재질에 대한 충격강도를 확인하기 위하여 압축시험을 실시하였다. 본 연구 결과는 키가 없는(Keyless type) 프로펠러의 접촉강도 설계 기준에 적용 할 수 있고, 나아가 프로펠러보스와 축이 슬립하는 사고를 방지하는데 유용한 자료를 제공 할 것으로 판단된다.

In every aspect of automotive production, quality, productivity and cost are crucial matters. The purpose of this research is to improve the productivity of slip yoke for automotive propeller shaft. This paper presents how to redesign the component that c