Abstract
The main reason for heat accidents occurring at the after stern tube bearing (STB) is excessive local pressure caused by the deflection of the propulsion shaft due to propeller loads. The probability of a heat accident is increased by the low flexibility of the shaft system in very large crude oil carriers (VLCCs) as the engine power and shaft diameter increase and the distance decreases between the forward and after STBs. This study proposed shaft system with only an after STB and no forward STB for a flexibility acquisition method for a VLCC shaft system under hull deformation. A Hertzian contact condition was applied, which assumes a half-elliptical pressure distribution along the contact width for the calculation of the local squeeze pressure. The propeller loads, heat effect, and hull deflection under engine operating conditions are also considered. The results show that the required design criteria were satisfied by building a partial slope at the white metal, which is the material at the axial contact side in the after STB. This system could reduce building cost by simplification of the shaft system.
VLCC 추진축계의 선미관 후부 베어링에서 주로 발생하는 발열 사고는 프로펠러 하중이 추진축을 처지게 하여 후방부에 과도한 국부압착압력이 작용하는 것이 주된 원인이다. 최근 VLCC는 엔진 출력이 크고 축 직경이 증가하는 반면 선미관전부 베어링과 후부 베어링 사이의 간격이 상대적으로 짧아져 축계 시스템의 유연성이 저하되는 경향이 있으며, 이로 인해 발열 사고 가능성에 대한 우려가 커지고 있다. 본 연구에서는 선체의 변형에 대한 축계의 유연성을 확보하기 위한 방안으로 선미관 전부 베어링을 삭제하고 선미관 후부 베어링만을 설치한 새로운 축계 시스템의 적용 가능성을 검토하였다. 국부압착압력의 계산에 있어서는 접촉 너비를 따라 반 타원 형상의 압력 분포를 가정한 Hertzian 접촉 조건을 도입하였으며, 엔진 가동 상태의 프로펠러 하중, 열 효과 및 선체 변형을 고려하였다. 제안된 축계 시스템에 대한 해석을 통해 선미관 후부 베어링의 축 접촉면 재료인 화이트 메탈에 부분 경사를 추가 시공함으로써 설계 요구 조건이 만족됨을 확인하였다. 제안된 축계 시스템의 적용을 통해 발열 사고 예방을 위한 축계 유연성 확보 뿐 만 아니라 시스템의 단순화를 통한 설치비용의 감소 등 부가적인 효과도 기대할 수 있다.