종진동 (Longitudinal Vibration)

조선해양공학
한 줄 정의: 축계가 축방향(선수미 방향)으로 신축하며 진동하는 현상으로, 스러스트베어링을 통해 선체로 전달될 수 있다.
시간에 따른 진동/파형 변화
시간에 따라 반복되는 진동 또는 파형의 개념을 나타냅니다.

쉽게 풀면

축이 앞뒤로 늘었다 줄었다 하며 떨리는 진동이다.

왜 중요한가

종진동은 프로펠러 추력 변동이 축계를 축 방향으로 밀고 당기며 생기는 진동으로, 스러스트 베어링을 통해 선체와 기관실 구조에 전달되어 거주구 진동과 기관 손상을 일으키므로 대형 저속기관 선박의 축계 설계에서 필수 검토 항목입니다. 프로펠러 날개 수와 축계 강성 선정이 이 진동 회피에 좌우됩니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

종진동은 프로펠러의 추력변동이 주요 가진원이며, 스러스트베어링 지지구조의 강성이 종진동 고유진동수에 큰 영향을 미친다.

대형 컨테이너선의 축계 종진동 해석을 통해 스러스트베어링대 구조의 고유진동수를 산출하고 선체 전달진동을 평가한다.

"프로펠러 날개 수를 4엽에서 5엽으로 바꾼 설계안에서 날개 통과 주파수가 축계 종진동 고유진동수와 공진하는 회전수가 운항 회전수 범위를 벗어나는지 재계산하였다."

이 문장은 스러스트 베어링 강성 조정으로 고유진동수를 옮기는 대신, 프로펠러 날개 수를 바꿔 기진 주파수 쪽을 옮김으로써 종진동 공진을 피하려 한 시도라는 뜻입니다.

조금 더 깊게 보면

종진동 고유진동수는 스러스트 베어링 강성에 크게 좌우되는데 이 강성은 제조사 자료와 실제가 다르기 쉬워 예측 정확도가 낮은 편입니다. 비틀림진동과 프로펠러를 매개로 연성되어 비틀림 위험 회전수에서 종진동이 함께 커지는 경우가 있습니다. 종진동 대책으로 쓰는 종진동 댐퍼는 부피와 비용이 커서 설계 초기 날개 수·축 길이 조정으로 회피하는 것이 우선입니다. 비틀림진동과 프로펠러를 매개로 연성되어 비틀림 위험 회전수에서 종진동이 함께 커지는 경우가 있으며, 종진동 대책으로 쓰는 종진동 댐퍼는 부피와 비용이 커서 설계 초기 날개 수·축 길이 조정으로 회피하는 것이 우선이다.

주의할 점

종진동은 비틀림진동에 비해 상대적으로 간과되기 쉬우나 스러스트베어링대의 국부진동을 유발할 수 있어 별도 해석이 필요하다. 종진동 고유진동수 예측에 큰 영향을 미치는 스러스트베어링대 강성은 실제 선체 구조와 결합된 상태에서 실측하기 어려워, 설계 단계 예측치와 실선 계측치 사이에 편차가 발생하는 경우가 드물지 않다. 종진동은 비틀림진동에 비해 상대적으로 간과되기 쉬우나 스러스트베어링대의 국부진동을 유발할 수 있어 별도 해석이 필요하다.

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