СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИИ СУДОВОГО КОРПУСА

WAYS TO REDUCE VIBRATION OF THE SHIP HULL

Kushner Ksenia

master student, Department of Shipbuilding and Energy Complexes of Marine Engineering, Astrakhan State Technical University,

Russia, Astrakhan

АННОТАЦИЯ

В работе рассматриваются мероприятия по снижению вибрации судового корпуса. Приведены наиболее значительные по величине возмущающие силы, приводящие к состоянию резонанса. Приведен обзор способов уменьшения высокочастотной вибрации. Сделан вывод о необходимости избегания резонансных явлений.

ABSTRACT

The article is devoted to reduce the vibration of the ship's hull. The most significant disturbing forces leading to the state of resonance are given. A review of ways to reduce high-frequency vibration is given. It is concluded that resonance phenomena must be avoided.

Ключевые слова: вибрация корпуса, резонанс, демпфирование.

Keywords: hull vibration, resonance, damping.

Повышенная вибрация судового корпуса, отдельных его элементов, расположенных на судне установок и приборов возникает при совпадении частот их собственных колебании с частотами возмущающих сил при значительных по величине возмущающих силах, вызывающих общую и местную вибрацию судового корпуса [1].

При этом следует добиваться (путем изменения параметров жесткости системы) расположения собственных частот за пределами диапазона возможных частот ходовой вибрации. К сожалению, не всегда легко добиться выполнения этого условия. Особенно, если для этого требуется увеличить значения частот свободных колебаний судового корпуса. Последнее можно обеспечить лишь путем увеличения жесткости основных продольных связей судового корпуса, т. е. увеличения их поперечных сечений, а это, естественно, влечет за собой рост веса и стоимости корпуса, снижение полезной грузоподъемности судна. Избежать резонанса можно не только путем изменения частот собственных колебаний, по и путем изменения частоты возмущающих усилий, что достигается заменой винтов (для изменения числа их лопастей), изменением числа их оборотов или числа оборотов двигателя.

Полностью избежать возможности появления резонанса для судового корпуса и его элементов, судовых механизмов и оборудования практически невозможно. Поэтому на стадии проектирования и постройки судна следует проявить особую заботу о выполнении необходимых мер по снижению уровня возмущающих сил до приемлемого уровня [2].

Причиной значительных по величине возмущающих сил могут быть механическая (статическая и динамическая) и гидродинамическая (значительное расхождение лопастей по шагу) неуравновешенность гребного винта, нарушение геометрической формы винта (загибы кромок лопастей), остаточная деформация гребного вала, неуравновешенность поршневых двигателей по первому порядку (определяется числом оборотов гребного мала).

В связи с этим необходимо строго соблюдать выполнение существующих норм допуска на балансировку винтов, на расхождение их лопастей по шагу, центровку валопроводов и динамическую уравновешенность поршневых двигателей. Причиной повышенной вибрации с лопастной частотой являются, главным образом, большие возмущающие усилия, возникающие при работе гребных винтов.

Заметнее снижение этих усилий можно обеспечить путем увеличения зазора между обшивкой корпуса и кромками винта. Соответствующим выбором формы обводов кормовой оконечности, а также выступающих частей следует стремиться к уменьшению неравномерности поля скоростей потока воды, набегающего на винт [3].

При выборе гребного винта следует помнить, что изменение каждого его параметра влияет на значении возмущающих усилий, передаваемых на корпус через гребной вал, на поле гидродинамических давлений. Увеличение числа лопастей, как правило, снижает интенсивность пульсирующих давлений, но может привести к возникновению сильной вибрации из-за совпадения лопастной частоты с одной из низших собственных частот продольных и поперечных колебаний судового корпуса, колебаний линии вала и кормовой оконечности судна.

Изменением расположения главного двигателя по длине судна можно также уменьшить вызываемую им вибрацию. Если двигатель имеет неуравновешенные силы инерции, его желательно располагать в районе узла тона свободных колебаний, частота колебаний которого наиболее близка к частоте изменения неуравновешенных сил инерции. При неуравновешенном моменте сил инерции двигатель рекомендуется располагать между узлами соответствующего тона свободных колебаний.

В балластном переходе судна снижения уровня вибрации можно достичь, изменяя частоту свободных колебаний, ближайшую к частоте возмущающих сил, путем перебалластировки груза по длине судна. Для эффективной реализации этого способа необходимо расчетным или экспериментальным путем определить формы свободных колебаний различных тонов. Смещение груза в узлы интересующей нас формы колебаний приводит к увеличению соответствующей ей частоты свободных колебаний и наоборот.

Достаточно действенными способами уменьшения высокочастотной вибрации являются меры, направленные на снижение действия на корпус пульсирующих давлений. К числу наиболее эффективных мер по снижению действия пульсирующих давленый можно отнести следующие: покрытие участков днища в районе гребных винтов резиной, поддув воздуха к днищу корпуса над гребными винтами с целью создания воздушной пелены, которая играет роль демпфера между сплошной жидкой средой и обшивкой корпуса, устройство в корпусе судна над гребными винтами специальных ниш, которые уменьшают пульсирующие давления, но могут заметно увеличить сопротивление воды движению судна.

Наряду с указанными выше основными способами для уменьшения вибрация корпуса судна, его отдельных конструкций, механизмов и оборудования иногда используют различного рода виброгасители. Использование виброгасителя оказывается особенно эффективным при гашении вибрации отдельных механизмов, работающих в строго определенном частотном режиме.

Поэтому уже на стадии проектирования судна необходимо позаботиться о том, чтобы вибрация не превысила допустимого уровня. С этой целью должны быть приняты вышеперечисленные меры для избегания резонансных явлений и уменьшения величин возмущающих сил.

Список литературы:

1. Потянихин А. Н., Романченко М. К., Барановский А. М. Проблемы снижения структурной вибрации речных судов //Судостроение. – 2009. – №. 4. – С. 48-49.
2. Дятченко С. В. Проектирование конструкций днищевых перекрытий промысловых судов с учетом требований снижения вибрации //Известия КГТУ. – 2008. – №. 14. – С. 109-117.
3. Башуров Б. П. и др. Контроль вибрации винторулевых колонок морских судов //Судостроение. – 2011. – №. 5. – С. 36-38.