3. 연속운항 금지구간에서 증속 시 과도 비틀림진동 해석
3.3 과도 비틀림진동 해석
기존 감쇠비의 80% 를 적용한 경우의 변동응력 peak 값이 실험 결과와 가장 근접함을 확인할 수 있었다.
Fig. 33 ME-C 1 Simulation Result (100% of Damping ratio, Braking Torque2)
Fig. 34 ME-C 1 Simulation Result (80% of Damping ratio, Braking Torque2)
Fig. 35 ME-C 1 Simulation Result (70% of Damping ratio, Braking Torque2)
비틀림 변동응력에 미치는 엔진 기진력의 영향을 확인하기 위하여 감쇠비는 기존의 80%로 유지하고, 프로펠러 제동 토크를 3.1절의 Fig. 21과 같이 3가지 경우에 대하여 해석을 수행하였다. Fig. 35와 Fig. 36은 프로펠러 제동토크를 변경시키며 해석한 결과와 실험 결과를 비교한 것이다. 80% 감쇠비와 braking torque1(LRM 7%, BPM 0%) 의 경우가 실험 결과와 가장 근접한 것을 확인하였다.
Fig. 36 ME-C 1 Simulation Result(80% Damping ratio, Braking Torque1)
Fig. 37 ME-C 1 Simulation Result(80% Damping ratio, Braking Torque3)
해석 대상 선박인 ME-C 1의 경우, 기존에 엔진 제작사에서 제시한 방법인 MCR의 절반 이전까지는 5.5%로 선형 증가하고 그 후 5.5%의 고정되는 감쇠비의 80%를 적용하고, 가장 저항이 적은 운항에서 적용되는 프로펠러 제동 토크(braking torque1)를 사용 했을 때가 해석 결과와 실제 계측 결과가 잘 맞는 것을 확인할 수 있다. 같은 방법으로 동종의 엔진이 적용된 두 척의 선박(ME-C 2, ME-C 3)을 해석하여 그 결과를 Fig. 37과 Fig. 38에 나타내었다.
ME-C 1의 해석에서 가장 실제와 유사한 결과를 얻게한 감쇠와 프로펠러 제동 토크를 ME-C 2와 ME-C 3에 적용한 결과, 전반적인 경향은 일치했으나 비틀림 변동 응력의 크기에서 다소 차이가 나는 것을 확인할 수 있었다. 특히 공진점 전과 후보다 공진점 부근에서의 차이가 크게 나타났으며, 이는 감쇠의 영향이 지배적인 것으로 판단된다. 선박의 운항 중에 추진축계에 작용하는 감쇠는 선박의 크기와 비틀림 댐퍼의 유무, 시운전 시 해상상태 등에 따라 바뀌는 부분이며 이에 대한 정확한 예측은 어렵다. 따라서 추후 다수의 실제 계측 결과를 확보하여 선박의 운항시 감쇠에 대한 내용을 정립할 필요가 있다.
Fig. 38 ME-C 2 Simulation Result(80% Damping ratio, Braking Torque1)
Fig. 39 ME-C 3 Simulation Result(80% Damping ratio, Braking Torque1)
본 연구의 결과에서 해석 대상 선박(ME-C 1)의 경우 감쇠비 4.4%, Braking Torque1을 적용했을 때가 가장 실제 계측 결과와 유사하였다. 여기서 시뮬레이션 결과와 실제 계측 결과 사이의 오차를 줄이기 위하여 임의로 감쇠비와 제동 토크를 조절하여 결과를 관찰해 보았다. 그 결과를 Fig. 40에 나타내었으며, 이를 살펴보면 감쇠비 3.4%에 LRM 40%, BPM 5%를 적용했을 때 실제와 거의 같은 시뮬레이션 결과를 도출할 수 있었다. 따라서 추후에 감쇠비와 제동 토크를 선형에 따라서 혹 은 선박의 크기에 따라서 설정하는 방법을 정립한다면 보다 정확한 시뮬레이션 결 과를 얻을 수 있을 것이라 판단된다.