Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on the Flow Analysis for KP505 Propeller Open Water Test

유체기기의 표면 금속코팅 적용에 따른 구조건전성 평가

  • Lee, Han-Seop (Division of Mechanical Engineering, Kongju University) ;
  • Lim, Byung-Chul (Division of Mechanical Engineering, Kongju University) ;
  • Kim, Min-Tae (Division of Mechanical Engineering, Kongju University) ;
  • Lee, Beom-Soon (Division of Mechanical Engineering, Kongju University) ;
  • Park, Sang-Heup (Division of Mechanical & Automotive Engineering, Kongju National University)
  • 이한섭 (공주대학교 기계공학과) ;
  • 임병철 (공주대학교 기계공학과) ;
  • 김민태 (공주대학교 기계공학과) ;
  • 이범순 (공주대학교 기계공학과) ;
  • 박상흡 (공주대학교 기계자동차공학부)
  • Received : 2019.06.10
  • Accepted : 2019.08.02
  • Published : 2019.08.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The structural integrity of a surface metal coating was evaluated through numerical results to improve the efficiency and reduce the damage caused by cavitation in ships and marine plants. The goal was to ensure structural strength and performance, even if the thickness of the wing is reduced to reduce the weight of the material and surface coating. Analytical methods were used for four models: a non-coating model, one with the same thickness after coating, one with a thickness reduction of 3% after coating, and one with thickness reduction of 5% after coating. With a thickness reduction of 5% after coating, the stress was increased to 12%, and the safety factor was 0.99%, so the structural integrity was insufficient. However, a better material or a thicker coating could allow a sufficient safety factor to be secured. The structural integrity was improved by the coating, and even when the weight was reduced up to 5%, the structural integrity could be sufficiently secured due to the coating effect.

본 연구에서는 선박 및 해양플랜트에 사용되어지는 유체기기에 관하여 공동에 의한 손상을 줄이기 위해 표면 금속코팅을 적용할 경우 구조건전성을 평가하고 효율개선을 위한 수치해석적 결과에 대해 기술하였다. 소재 경량화 및 표면 코팅을 통해 날개 두께 등이 얇아지더라도 구조 강도와 성능이 확보됨을 간접적으로 입증하기 위해 코팅 하지 않은 경우, 코팅 후 동일 두께, 코팅 후 두께 3% 경량화 그리고, 코팅 후 두께 5% 경량화 것의 4 가지 모델에 대해 코팅의 유효성을 해석적 방법으로 평가하였다. 코팅 전 후 및 두께를 3% 줄여 무게를 경량화한 경우에 대해 구조해석을 수행한 결과, 응력은 7% 증가하였고 안전율은 2.7%로 나타났으며 기준 안전율인 1보다 큰 값이 도출되었다. 코팅 전 후및 두께를 5% 줄여 무게를 경량화한 경우에 대해 구조해석을 수행한 결과, 응력은 12%까지 증가하였고 안전율은 0.99%로 나타났으며 0.1% 정도 차이로 안전율이 확보되지 않음에 따라 구조건전성이 부족한 것으로 나타났다. 하지만 부족한 안전율은 좀 더 좋은 소재를 선정하거나 코팅두께를 현재보다 두껍게 한다면 충분한 안전율을 확보할 수 있다고 판단된다. 최종적으로 코팅을 함으로 인해 구조건전성이 개선되는 것을 확인하였고, 5% 경량화한 경우에도 코팅의 효과로 인해 충분히 구조건전성이 확보될 수 있음을 확인하였다.

Keywords

References

  1. N. J. Brown, "Lapping : Polishing and Shear Mode Grinding", JSPE, Japan, Vol. 56, No. 05, pp. 24-29, 1990 DOI: https://doi.org/10.2493/jjspe.56.800
  2. H. Ohmori and T. Nakagawa, "Mirror Surface Grinding of Silicon Wafers with Electrolytic Inprocess Dressing", Annuals of the CIRP, Vol. 39, pp. 329-332, 1990 DOI: https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)61065-8
  3. Stephanis. C. G., Hatiris. J. G., Mourmouras. D. E., "The process(mechanism) of erosion of soluble brittle materials caused by cavitation", Ultrason Sonochem, Jul 1997 DOI: https://doi.org/10.1016/S1350-4177(96)00040-5
  4. Chen. H, Li. J, Chen. D, Wang. J, "Damages on steel surface at the incubation stage of the vibration cavitation erosion in Water", Wear 265, pp. 692-698, 2008 DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2007.12.011
  5. Oerlikon balzers, "Catalogue", 2005
  6. J. E. Cho, S. Y. Hwang, K. Y. Kim, Korean Journal of Metals and Materials 42, pp. 1005-1013, 2004
  7. I. C. Park and S. J. Kim, "Cavitation Damage Characteristics of Al and Zn Arc Thermal Spray Coating Layers for Hull Structural Steel", JKISE, Vol. 49, No. 1, pp. 32-39, 2016 DOI: https://doi.org/10.5695/JKISE.2016.49.1.32
  8. I. R. Park, "RANS ANALYSES OF THE TIP VORTEX FLOW OF A MARINE PROPELLER", J. Comput. Fluids Eng., Vol. 21, No. 2, pp. 62-69, 2016 DOI: https://doi.org/10.6112/kscfe.2016.21.2.062