비틀림진동 (Torsional Vibration)
쉽게 풀면
축이나 배 전체가 비틀리듯이 떨리는 진동이다.
왜 중요한가
비틀림진동은 주기관 실린더의 주기적 토크 변동이 축계를 비틀어 흔드는 현상으로, 축 파단과 기어 손상의 주요 원인이라 선급이 설계 단계 계산과 실선 계측을 의무화하고 있습니다. 위험 회전수 영역을 찾아 운전 금지 구간을 정하거나 비틀림 댐퍼를 붙이는 것이 축계 설계의 표준 절차입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
2행정 저속기관을 탑재한 선박의 축계 비틀림진동 해석을 통해 배리어(barred) 회전수 구간을 설정한다.
축에 진동을 줄여주는 장치를 달았더니, 위험한 회전수 구간을 지날 때 축이 받는 비틀림 응력이 눈에 띄게 줄었다는 비교 결과입니다.
조금 더 깊게 보면
저속 2행정 기관은 실린더 수가 적어 큰 저차 조화 가진이 생기므로 상용 회전수 범위 안에 위험 회전수가 들어오는 경우가 많고, 이때 통과 운전 금지 구간이 운항 제약이 됩니다. 실린더 한 개 실화 시 가진 패턴이 바뀌어 새로운 위험 회전수가 나타나므로 정상 조건만 검토하면 부족합니다. 축계 종진동과 연성되는 경우가 있어 두 진동을 독립적으로 다루면 예측이 빗나갈 수 있습니다. 비틀림진동의 위험회전수는 주기관 실린더 수와 발화 순서에 따른 조화 성분 차수별로 여러 개 나타나며, 저차 조화 성분일수록 진폭이 커서 상용 회전수 영역과 겹치지 않는지가 가장 중요하게 검토된다. 저속 2행정 기관은 실린더 수가 적어 큰 저차 조화 가진이 생기므로 상용 회전수 범위 안에 위험 회전수가 들어오는 경우가 많고, 이때 통과 운전 금지 구간이 운항 제약이 된다.
주의할 점
비틀림진동은 육안으로 감지하기 어려워 반드시 계측 또는 해석을 통해 별도로 확인해야 하는 진동 형태이다. 비틀림진동은 육안으로 감지하기 어려워 반드시 계측 또는 해석을 통해 별도로 확인해야 하는 진동 형태이다. 실린더 한 개가 실화하면 가진 패턴이 바뀌어 새로운 위험 회전수가 나타나므로 정상 조건만 검토하면 부족하다.