Библиографическое описание:

Романченко М. К., Романченко А. М. Исследование источников вибрации на судне // Молодой ученый. — 2009. — №2. — С. 25-26.

Сегодня для судов речного флота актуальной становится проблема вибрации.

Можно рассмотреть распространение вибрации с точки зрения энергии колебаний. Допустим большое строение массой 5000 тонн подвержено ощутимой вибрации. Амплитуда виброскорости в этом случае равна 1 мм/с. Кинетическая энергия колебаний

 Дж                                   (1)

Это ничтожная энергия и нет причин, по которым она будет затухать на значительном расстоянии от источника. Впрочем, это свойственно всем видам колебаний в упругой среде.

Параметры вибрации различаются по интенсивности и физической величине. Используются представления о вибрации как о гармоническом колебательном процессе, в котором имеется амплитуда колебаний, амплитуда скорости и амплитуда ускорения. Указанные амплитуды изменяются в несколько тысяч раз, но ощущения от вибрации различаются значительно меньше т.к. пропорциональны логарифму её интенсивности. В этом выражается психофизический закон Вебера - Фехнера: ощущения от вибрации пропорциональны логарифму её интенсивности[1]. Чтобы приблизить единицы вибрации к субъективным ощущениям используется логарифмическая шкала, в которой изменения не так велики. Единица вибрации называется «бел» в честь американского изобретателя телефона Белла. Бел равен десятичному логарифму квадрата отношения измеренной величины к базовой величине.

       (2)

Базовую величину выбирают маленькой, на пороге чувствительности приборов или человека. Чаще используют децибел, чтобы избежать дробных значений уровня.

Уровень  виброперемещения  определяют по формуле

, дБ                                       (3)

Уровень виброскорости  определяют по формуле

, дБ                                       (4)

Уровень виброускорения  определяют по формуле

, дБ                                        (5)

Кроме интенсивности, вибрация может иметь разную частоту. Диапазон частот вибрации делится на полосы со средними частотами 2, 4, 8, 16, 32, 63 Гц. Такие полосы образуют геометрическую прогрессию с показателем 2 как ноты в музыке и поэтому называются октавными. Выбор диапазона обусловлен тем, что ниже частоты 2 Гц волновые эффекты в корпусе машины не проявляются, а выше частоты 63 Гц вибрация воспринимается как шум. Очевидно, деление на вибрацию и шум условно, но имеет основание в том, что современные машины работают в указанном диапазоне. Для шума выделен диапазон 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Таким образом, границы судовой вибрации и шума простираются от 1,4 Гц до 11000 Гц.

Транспортные суда современного флота строятся по одной схеме, в которой имеется четыре основных элемента: стальной или алюминиевый корпус 1, двигатель внутреннего сгорания 2 (дизель) и движитель, как правило, винт 3 (рис. 1). Важным элементом является судовая электростанция 4[2].

 

судно

 

Рисунок 1 – Положение источников вибрации на судне

 

Вращение двигателя и движителя происходит неравномерно. Для двигателя неравномерность вращения определяется двумя факторами: неуравновешенностью поступательно движущихся масс и неравномерностью рабочего процесса.

Для движителя неравномерность вращения обусловлена гидродинамической неравномерностью обтекания ввиду близости корпуса, неодинаковым шагом лопастей и неуравновешенностью сил инерции в случае повреждения винта.

На самоходных судах главными источниками вибрации являются двигатель и движитель. Многочисленными исследованиями установлено, что в общей картине вибрации речного судна доминирует двигатель, а вибрацию на корме определяет движитель. Практически все судовые электростанции создают проблемы по шуму и, в меньшей степени, по вибрации.

Тяжелые малооборотные двигатели устанавливаются жёстко и соединяются с гребным винтом, валом, воспринимающим упор. Фундамент распределяет переменные усилия на большую площадь и вибрация вблизи двигателя и в удалённых помещениях судна мало отличается по интенсивности. Часто, при жёстком креплении двигателя, вибрация в надстройках и рубках заметнее, чем в машинном отделении. Это явление наблюдается также при вынужденном усилении корпуса в районе источника вибрации.

Тяжёлым двигателям свойственна трудно устранимая вибрация верхней части вокруг продольной оси. На некоторых судах размах колебаний верхней части достигает 3,5 мм.  Такие вибрации возникают как при одном, так и при двух двигателях и связаны с неравномерностью крутящего момента.

Периодические силы и моменты, возникающие на лопастях гребного винта, передаются на корпус через подшипники валопровода. Причём вертикальные усилия действуют на дейдвудный подшипник, а горизонтальные на упорный подшипник. Винты с чётным числом лопастей более активны на частоте мелькания лопасти ввиду близости кронштейна, при нечётном числе лопастей существенна удвоенная частота пульсаций ввиду близости балансирной части пера руля. Установлено, что упор меняется в течение одного оборота на 6–11 %, крутящий момент – на 8 %. Винты создают переменное давление на обшивке кормовой оконечности. Зона, в которой давление не постоянно занимает площадь, приблизительно равную площади круга винта. Частота изменения давления совпадает с частотой пульсаций момента и упора, но не уравновешивает их из-за разности фаз и податливости обшивки. Вибрация движителя особенно заметна в кормовой оконечности.

 

Литература:

1.Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. Т.1, М.: Наука, 1969

2.Барановский А.М. Виброизоляция дизелей речных судов. - Новосибирск: НГАВТ, 2000. - 176 с.

 

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle