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함정 추진축 내구성 향상 방안 연구 = A Study on the Improvement of Durability of Surface Ship Propeller Shaft

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자료유형 :	(군대학) 학위논문
분류기호 :	393.8
서명/저자사항 :	함정 추진축 내구성 향상 방안 연구= A Study on the Improvement of Durability of Surface Ship Propeller Shaft/ 박상욱.
발행사항 :	서울: 국방대학교, 2009.
형태사항 :	84 p.; 26 cm.
일반주기 :	지도교수 신기수
학위논문주기 :	학위논문(석사) -- 국방대학교 대학원,: 무기체계, 2009
언어	한국어

원문
원문보기 :	함정 추진축 내구성 향상 방안 연구 = A Study on the Improvement of Durability of Surface Ship Propeller Shaft

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국방대학교 도서관

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일반적으로 기계내의 부품들은 서로 접촉되어 있고 이러한 접촉부에는 국부적으로 응력집중 현상이 발생한다. 응력집중은 구조물 파괴에 주요 원인으로 작용하며 내구성에도 밀접한 관계가 있다. 해군에서 운용중인 소형 함정의 추진축계 역시 여러 기계부품들이 서로 접촉되는 구조물에 해당하며, 이로 인해 특정 부위에 응력집중 현상이 발생한다. 응력이 집중된 부위에서는 균열이 발생되고 이 후 진전과정을 거쳐 추진축이 파단까지 이르게 된다. 응력집중이 가장 높게 발생하는 부위는 추진축 테이퍼부 키홈 부분으로, 이는 균열 생성 부위를 통해서도 확인 가능하다. 균열이 발생한 추진축은 균열에서 파단까지의 기간이 매우 짧아 운용 중 절손으로 인해 대형 사고로 이어질 가능성이 크며, 또 재생정비가 어려워 전량 폐기 처리되고 있는 실정이다. 또한 작전 중 추진축이 손상되는 경우 최전방 적과 대치하는 상황이 잦은 소형 함정의 임무를 고려했을 때 작전실패와 함께 함 승조원의 목숨까지 영향을 미칠 만큼 중요한 결함으로 인식되고 있다.
이에 본 연구에서는 소형 함정 추진축 테이퍼부 키홈부위에 대해 실제 추진축의 거동과 형상을 모사할 수 있는 유한요소해석을 수행하여 응력집중현상을 고찰하였다. 연구수행을 위해 현 소형 함정 추진축 규격과 상용규격을 검토하여, 키홈 응력집중에 영향을 미치는 요소에 대해 분석하고 응력집중을 완화시킬 수 있는 최적방안을 제시하였다.
유한요소해석을 이용하여 연구를 수행한 결과 다음과 같은 결론를 얻었다.
첫째, 3차원 유한요소해석 결과 응력집중이 키홈 아래 모서리 부분에 발생하였는데, 이는 실제 파손된 추진축의 균열부위와 일치해 해석 결과가 타당함을 보여주었다.
둘째, 키홈의 응력집중에 영향을 미치는 요소에 대해 2차원 유한요소해석 수행한 결과 키홈 높이와 Fillet의 반경이 커질수록 응력집중 감소 효과가 나타났다.
위 결과를 고려했을 때 소형 함정 추진축 응력집중으로 발생하는 균열, 파손 문제를 해결하기 위해 동일한 직경에 키홈의 깊이가 더 깊은 상용규격을 적용하는 것이 바람직함을 알 수 있었다. 또한 상용규격을 적용시 키홈 모서리 fillet 반경을 5mm까지 적용 가능하기 때문에 더 큰 응력집중 완화효과를 줄 수 있는 것으로 나타났다.

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