KR920009815B1 - Method of oscillation reduction of ship shaft and stem tube bearing therefor - Google Patents
Method of oscillation reduction of ship shaft and stem tube bearing thereforInfo
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명의 한 실시예의 장치의 개요 구성도.1 is a schematic configuration diagram of an apparatus of an embodiment of the present invention.
제2도는 제1도의Ⅱ-Ⅱ 단면도.2 is a II-II cross-sectional view of FIG.
제3도 내지 제5도는 QU/QD, 회전수 N, 기진력 WP이 변했을 때의 각각의 유막 두께의 최대치(tmax)와 최소치(tmin) 및 진동의 저감효율 η을 나타내는 도면이다.3 to 5 are diagrams showing the maximum value tmax, minimum value tmin, and vibration reduction efficiency? Of each oil film thickness when Q U / Q D , rotation speed N, vibration force W P are changed.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : (선미관) 베어링 2, 2′ : 오일 포켓1: (stern tube) bearing 2, 2 ': oil pocket
본 발명은, 선박축의 진동저감법 및 그를 위한 선미관 베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration reduction method of a ship shaft and a stern tube bearing therefor.
선미관 베어링은 일반적으로 베어링의 원통 내경면과 축과의 사이에 유막이 형성되어, 축의 회전에 의해 발생하는 유막압에 의해 축이 지지되는, 이른바 저어널 베어링이 널리 이용되고 있다. 그러나, 선미관 베어링으로 지지되는 프로펠러 축은, 프로펠러의 회전에 의해 발생하는 반류에 의해 프로펠러를 통하여 기진력을 받아 진동한다. 이런 진동은 바람직하지 않기 때문에, 극력 이 진동을 작게하도록 대책이 강구되어 왔다. 예를들면, 프로펠러 반류를 균일화하도록 선미형상을 설계하거나, 반류에 의한 기진력 발생을 작게하도록 프로펠러 형상을 설계하는 등이 고려되어 왔다. 그러나, 일정 운전 조건 하에서 가령 기진력을 어느 정도 억제할 수 있다 하더라도 운전 및 환경조건이 변하면, 이미 그 효과도 없어지고, 또한 일단 발생한 기진력에 기초한 축진동을 강제적으로 저감하는 조치는 채용되고 있지 않았다. 이와 같은 상황에 있어서, 종래 다음과 같은 문제점을 안고 있었다.In general, stern tube bearings are widely used so-called journal bearings in which an oil film is formed between the cylindrical inner diameter surface of the bearing and the shaft, and the shaft is supported by the oil film pressure generated by the rotation of the shaft. However, the propeller shaft supported by the stern tube bearing vibrates by vibrating force through the propeller by the backflow generated by the rotation of the propeller. Since such vibration is undesirable, countermeasures have been taken so that the pole force makes the vibration small. For example, it has been considered to design the stern shape so as to make the propeller return uniform, or to design the propeller shape so as to reduce the generation of the vibration force due to the return. However, even if it is possible to suppress the vibration force to some extent under certain operating conditions, if the operation and the environmental conditions change, the effect is already lost, and no measures have been taken to forcibly reduce the axial vibration based on the vibration force once generated. . In such a situation, the following problems have conventionally been encountered.
①악천후시 등에 예상 이상의 기진력이 프로펠러에 작용한 경우, 특히 선미관 베어링에 지장을 초래할 위험이 있다. 즉 축진동이 예상 이상으로 커지면, 축과 베어링과의 금속 접촉을 일으키는 것이 예상되며, 베어링 메탈의 마모나 녹아붙기 등의 위험이 있다.① In case of bad weather, if the propulsion force is more than expected, the stern tube bearing may be damaged. In other words, if the axial vibration becomes larger than expected, it is expected to cause metal contact between the shaft and the bearing, and there is a risk of wear or melting of the bearing metal.
② 얕은 홀수선 및 스폴리트 스턴선에서는, 구조 프로펠러 반류의 불균일도가 크며, 기진력의 저감에 한계가 있다.(2) In shallow odd and spline streak ships, the structural propeller backflow unevenness is large and there is a limit to reduction of vibration force.
한편, 상술한 형식인 것에 정압 오일 포켓을 베어링 하부에 설치한 것도 있으나, 이것은 프로펠러를 포함한 축자중(정하중)에 의한 축과 베어링간의 편접촉을 완화하기 위한 것으로 상기 기진력에 의한 축진동의 저감에는 효과가 없다.On the other hand, although the above-mentioned type has a hydrostatic oil pocket under the bearing, this is to alleviate one-sided contact between the shaft and the bearing due to the weight of the shaft including the propeller (static load). It does not work.
본 발명은, 선반축에 대하여 상기 종래의 문제점을 해결한 진동저감을 위한 방법 및 그를 위한 선미관 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method for vibration reduction that solves the above-mentioned conventional problems with respect to a shelf shaft, and a stern tube bearing therefor.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여 진동저감법에 관하여, 베어링 내경면에 형성되는 유막의 압력에 의해 축이 지지되는 선미관 베어링에 있어서, 베어링의 외주방향의 복수위치에 설치된 오일 포켓에 정압유를 공급하는, 것으로 구성되며, 이러한 방법을 실시하기 위한 선미관 베어링에 관하여는, 베어링 내경면에 형성되는 유막이 압력에 의해 축을 지지시키는 선미관 베어링에 있어서, 상기 베어링의 외주방향의 복수위치에, 정압유가 공급되는 오일 포켓이 형성되어 있는, 것에 의해 구성된다.The present invention relates to a stern tube bearing in which a shaft is supported by a pressure of an oil film formed on an inner diameter surface of a bearing in order to achieve the above object. In the stern tube bearing which consists of supplying oil, and the oil film formed in the bearing inner diameter surface supports an axle by pressure, the stern tube bearing which implements this method WHEREIN: Multiple positions in the outer peripheral direction of the said bearing The oil pocket to which the positive pressure oil is supplied is formed.
이와같은 본 발명에 의한다면, 프로펠러 반류에 기인하는 기진력에 의해, 축이 진동을 받아도, 복수개소에 설치된 오일 포켓의 압력에 의해 이 진동은 저감될 수 있다. 즉, 축이 하나의 오일 포켓의 방향으로 변위하려고 하면, 이오일 포켓내의 압력은 상승하므로, 그 진폭을 억제하는 방향으로 작용하게된다. 이와같은 작용이, 복수의 오일 포켓에서 가져오게 되므로, 전체 둘레의 어느 방향에 있어서도 진동은 저감된다.According to the present invention as described above, even when the shaft is vibrated by the vibration force caused by the propeller return, the vibration can be reduced by the pressure of the oil pocket provided in the plural places. In other words, if the axis attempts to displace in the direction of one oil pocket, the pressure in the oil pocket rises, and thus acts in the direction of suppressing its amplitude. Since such an action is brought in from a plurality of oil pockets, vibration is reduced in any direction around the entire circumference.
이하에, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the Example of this invention is described based on an accompanying drawing.
제1도는 본 실시예의 선미관 베이링 및 급유 계통을 나타내는 개요도, 제2도는, 제1도에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이다.FIG. 1 is a schematic diagram showing the stern tube bearing and oil supply system of this embodiment, and FIG. 2 is a II-II cross-sectional view of FIG.
도면에서, S는 프로펠러측으로 선미관 베이링(1)에 의해 지지되고 있다. 선미관 베어링(1)은 그의 원통 내면과 축과의 사이에 윤활유의 유막이 형성되어 축의 회전에 의해 동압으로 축이 지지되는 소위 저어널 베어링에 추가하여 그 후부영역에 정압 오일 포켓(2,2′)을 가지고 있다. 이 오일 포켓(2,2′)은 원주의 복수위치, 도면의 경우 상하의 두 위치에 형성되어 있다. 상기 상하오일 포켓(2,2′)에는, 이 오일 포켓에 윤활유를 공급하기 위한 급유 파이프(3,3′)가, 각각 유량 조절 밸브(4,4′), 펌프(10,10′) 그리고 필터(7,7′)를 거쳐 오일 탱크(11)에 접속되어있다. 상기 급유 파이프(3,3′)에는, 압력조정밸브(5)를 거쳐 상기 오일 탱크(11)에 오일을 귀환시키는 귀환 파이프(3A,3A′)가 분지하여 접속되어 있다. 또한 상기 펌프(10,10′)는 모터(6,6′)에 의해 구동되며, 상기 급유 파이프(3,3′)에는, 공급도는 윤활유의 유량, 압력을 계측하는 유량계(8,8′) 그리고 압력계(9,9′)도 각각 부착되어 있다.In the figure, S is supported by the stern tube bearing 1 on the propeller side. The stern tube bearing 1 has a static oil pocket (2, 2) in its rear region in addition to a so-called journal bearing in which an oil film of lubricating oil is formed between its cylindrical inner surface and the shaft, and the shaft is supported at the same pressure by rotation of the shaft. ′). These oil pockets 2, 2 'are formed in plural positions of the circumference, and in the upper and lower two positions in the drawing. In the upper and lower oil pockets 2 and 2 ',
본 실시예에 있어서, 윤활유는 오일 탱크(11)로부터 필터(7,7′)를 거쳐, 모터(6,6′)에 의해 구동된 펌프(10,10′)에 의해 압송된다. 그후, 윤활유는 압력 조정 밸브(5,5′) 및 유량 조절 밸브(4,4′)에 의해 각각 압력, 유량이 소정치로 조정되어 각각의 오일 포켓(2,2′)에 강제 급유된다.In this embodiment, the lubricating oil is pumped from the
프로펠러의 기진력에 의해 축이 진동하면, 베어링(1)내에서 축이 하측으로 움직일때, 베어링하면에 설치된 오일 포켓(2′)의 압력은 서서히 상승하고, 반대로 베어링 상면에 설치된 오일 포켓(2)의 압력은 저하해간다. 이때문에, 상향의 힘이 커져 축을 밀어 올리려고 한다. 한편, 축이 상측으로 움직일때에는, 베어링 상면에 설치된 오일 포켓(2′)의 압력은 서서히 상승하고, 반대로 베어링 하면에 설치된 오일 포켓(2′)의 압력은 저하하는 결과, 하향의 힘이 커져 축을 밀어 내리려고 한다.When the shaft vibrates due to the propulsion force of the propeller, when the shaft moves downward in the
이렇게 하여 축이 움직임에 맞추어서, 그 움직임과 반대방향의 힘을 일으켜 기진력에 의해 생기는 축의 진동(진폭)을 저감시키게 된다.In this way, the shaft generates a force in the opposite direction to the movement to reduce vibration (amplitude) of the shaft caused by the excitation force.
본 실시예에서는, 이상과 같이 하여 상하의 오일 포켓의 작용에 의해 진동이 저감되는데, 그때에, 상방 오일 포맷으로의 유량 QU과 하방 오일 포켓으로의 유량 QV과의 비 QU/QV를, 0<QU<QV<1로 하면 유효하다.In the present embodiment, the vibration is reduced by the action of the upper and lower oil pockets as described above. At that time, the ratio Q U / Q V between the flow rate Q U to the upper oil format and the flow rate Q V to the lower oil pocket is determined. Is effective when 0 <Q U <Q V <1.
본 실시예에 대한 시험결과를 제2도 내지 제4도에 나타낸다.Test results for this example are shown in FIGS.
제3도에는, 수평축선으로 부터의 각도가 315°에 있어서의 유막 두께 t의 변동범위, 즉 최대치(tmax)와 최소치(tmin) 및 축진동의 저감효과 η%를 QU/QV로 어떻게 변화시킬 것인가를 나타내고 있다. 종래의 것은 Q=0 즉 QU/QV=0과 거의 등가이다. 본 실시예에서는 유막 두께 t에 관해서는 QU/QV의 증대에 따라 확실히 그 변동폭이 좁아져 안정해 있다. 따라서, 진동의 저감효과 η도 상승하여 상기 안정화를 뒷받침하고 있다. QU/QV가 큰편이 좋은 것은 이상의 것에 의해 분명하나 QU/QV=1 근방에서, 거의 그 효과는 충분히 얻어지는 것이며, 그 이상은 유량의 증대, 따라서 설비의 대형화로 되어 버리므로 0<QU<QV<1의 범위가 실용적으로 생각된다.Fig. 3 shows how the angle from the horizontal axis changes the fluctuation range of the oil film thickness t at 315 °, that is, the maximum value tmax and minimum value tmin and the reduction effect η% of the axial vibration to Q U / Q V. Indicates whether or not The conventional one is almost equivalent to Q = 0, that is, Q U / Q V = 0. In this embodiment, with respect to film thickness t is insured stability narrows the range of the fluctuation range according to an increase of U Q / Q V. Therefore, the vibration reduction effect η also increases to support the stabilization. It is clear from the above that Q U / Q V is better, but the effect is almost obtained in the vicinity of Q U / Q V = 1, and since the flow rate increases, and thus the size of equipment is increased, 0 < The range of Q U <Q V <1 is considered practical.
다음에 제3도와 동일한 효과에 대하여 회전수 N를 변화시킨 결과가 제4도에 나타내어져 있다. 이것에 의하면, 유막두께 t에 대해서는, 파선으로 표시되는 종래의 것 t’max, t’min에 비해, 본 실시예의 것에서는 tmax 및 tmin은 지극히 안정해 있으며, 진동의 저감 효과(η)도 회전수의 상승과 함께 향상하고 있다. 또한, 제4도에서는 QU/QV=0.5의 경우를 예로서 들었으나, 제3도에서 분명하듯이 0<QU<QV이면 충분히 동일한 효과가 얻어진다. 또한 그 확인도 되어있다. 다음에, 기진력의 크기(WP)의 변화에 의해, 제3도의 효과가 어떻게 되는가를 나타낸 것이 제5도이다. 그 결과, 당연히 기진력이 증대하면, 유막두께 t의 변동은 다소 커지나, 종래의 유막두께 t′의 변동폭에 비교하면 대폭으로 안정해 있는 것이 명확하다. 그리고, 진동의 저감효과(η)도 향상하고 있다.Next, the result of changing the rotation speed N with respect to the same effect as FIG. 3 is shown in FIG. According to this, with respect to the film thickness t, compared with the conventional t'max and t'min represented by a broken line, in this Example, tmax and tmin are extremely stable, and the vibration reduction effect (η) also rotates. We are improving with number rise. In FIG. 4, the case of Q U / Q V = 0.5 is taken as an example. However, as apparent from FIG. 3, when 0 <Q U <Q V, the same effect is obtained. It is also confirmed. Next, FIG. 5 shows how the effect of FIG. 3 is caused by the change of the magnitude of the vibration force W P. As a result, naturally, when the vibration force increases, the fluctuation of the oil film thickness t becomes somewhat large, but it is clear that it is significantly stable compared with the fluctuation range of the conventional oil film thickness t '. And the vibration reduction effect (eta) is also improving.
이상과 같은 본 실시예에서는 연직선상에서의 상하 둘의 오일 포켓을 설치하였으나, 요는 원주상의 복수 위치에 오일 포켓을 설치하여 압력을 생기게 하면 되는 것이므로, 특별히 그외수, 위치에 한정은 없다. 그 경우, 임의의 일직경선에 대하여 대칭으로 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 선미관 베어링의 후부에 상기 오일 포켓을 설치한다면, 프로펠러에 가깝게 되기 때문에 효과적이다.In the present embodiment as described above, two oil pockets are provided vertically and vertically. However, since the oil pockets need to be provided at a plurality of circumferential positions in the circumference, the pressure is not particularly limited to other numbers and positions. In that case, it is preferable to provide symmetrically with respect to arbitrary one diameter line. Also, if the oil pocket is provided at the rear of the stern tube bearing, it is effective because it comes close to the propeller.
본 발명은 이상과 같이, 선미관 베이링의 주위에 복수의 오일 포켓을 설치하도록 했으므로, 이 오일 포켓은 진동하는 축에 대하여 그 진동폭을 감소시키도록 작용하므로, 매우 양호한 진동 저감 효과를 얻는다. 그 결과, 축 및 베어링의 수명등도 연장되며 또한, 다른부분에의 진동의 영향을 억제할 수 있다.Since the present invention is provided with a plurality of oil pockets around the stern tube bearing as described above, this oil pocket acts to reduce the vibration width with respect to the oscillating axis, thereby obtaining a very good vibration reduction effect. As a result, the life of the shaft and the bearing and the like are also extended, and the influence of vibration on other parts can be suppressed.
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