Шум и вибрация на морских судах

На морских судах шум и вибрация не одинаковы, но имеют одно и то же происхождение и принимают разные формы. Методы решения соответствующих проблем в определенной степени аналогичны: большинство проблем с судовым шумом уменьшаются за счет контроля вибрации.

Источники

Основными производителями механически создаваемого шума и вибрации являются двигатели, но существуют и другие источники, такие как кондиционирование воздуха, валопровод, погрузочно-разгрузочное и контрольное оборудование, а также швартовые механизмы.

Дизельные двигатели

Если смотреть на суда с дизельным двигателем, то видно, что двигатели создают большие ускорения, которые распространяются от основания двигателя по всему кораблю. В большинстве отсеков этот тип вибрации обычно проявляется в виде слышимого шума. Проблема с дизелями заключается в том, что для данного размера на цилиндр вырабатывается фиксированное количество мощности. Чтобы увеличить мощность, необходимо добавить цилиндры, но при добавлении цилиндров необходимо удлинить коленчатый вал , и после очень ограниченного количества добавлений удлиненный коленчатый вал начинает изгибаться и вибрировать сам по себе. Это приводит к увеличению распространения вибраций по всей конструкции корабля. Вибрацию коленчатого вала можно уменьшить с помощью гармонического балансира .

Электрические двигатели

На крупных судах иногда используются электрические гребные двигатели, при этом электроэнергия обеспечивается дизельным генератором. Шум и вибрация электродвигателей , помимо механических и аэродинамических источников, включают в себя электромагнитный источник, обусловленный электромагнитными силами, который отвечает за «воющий шум» двигателя.

Турбины

С другой стороны, паровые и газовые турбины , когда они новые и/или находятся в хорошем состоянии, сами по себе не создают чрезмерной вибрации, пока лопатки турбины находятся в идеальном состоянии и вращаются в плавном потоке газа. Но через некоторое время появляются микроскопические дефекты, в результате которых на поверхности воздухозаборника и лопастей появляются небольшие ямки, которые создают завихрения в потоке газа, что приводит к снижению производительности и вибрации. Уровни вибрации могут меняться в зависимости от условий нагрузки или при выполнении маневра.

Другие источники

Помимо механических вибраций, другие источники вызваны движением моря, ударами судна о волны и глубиной воды, и это лишь некоторые из них. Основная проблема здесь в том, что они менее управляемы.

Взаимодействие двигателя и коробки передач обычно является источником шума и вибраций. Здесь могут быть установлены высокоэластичные муфты между двигателем и коробкой передач. Муфты этого типа используются из-за их низкой жесткости на кручение. ^[1]

Пределы воздействия

Воздействие шума и вибрации регулируется, а пределы для морских судов приведены в стандарте ISO 6954: «Руководство по допустимым механическим вибрациям на борту морских судов для защиты персонала и экипажа».

Поскольку в разных странах действуют разные правила шума, Международная морская организация (гаго) устанавливает некоторые стандарты для судов. В таблице ниже приведены некоторые сравнения предпочтительных максимальных уровней шума на борту судов и уровней на берегу.

Область	Предел шума (дБ)	Предел шума IMO (дБ)
мастерская	70	85
кухня	60	75
диспетчерские	55	75
офисы	55	65
столовые	55	65
спальная зона	45	60

Контроль шума и вибрации

Шум, создаваемый на борту кораблей и подводных лодок, может иметь далеко идущие последствия для способности судна работать безопасно и эффективно. Военные суда, в частности, должны вести себя тихо, чтобы избежать обнаружения гидролокатором , поэтому для ограничения шумовой сигнатуры судна использовалось множество методов. Таким образом, контроль шума является мерой защиты, особенно для подводных лодок .

Профилактика

За столом проектирования корабельный архитектор делает необходимый выбор в отношении конструкции корабля, чтобы добиться оптимизации конструкции с точки зрения контроля шума и вибрации. Принимаются решения относительно двигателя и вала, какие инструменты и материалы можно использовать для снижения шума и вибраций по всему судну и как лучше всего это реализовать. Передовые компьютерные технологии пытаются моделировать эти вибрации в различных условиях корабля, чтобы получить представление о слабых местах. Генерируемые вибрации также сравниваются с собственными частотами различных частей/секций, и в конструкцию можно внести изменения. На борту шум распространяется через конструкцию (в основном низкие частоты), а не через воздух, поэтому изоляции машинного отделения недостаточно, чтобы избежать распространения шума по лодке. ^[2]

Контроль у источника

Для контроля механических колебаний в месте их возникновения могут быть установлены изолирующая арматура, упругие крепления двигателей, упругие держатели труб или демпферы. Они будут поглощать часть вибраций (и шума), производимых машинами.Чтобы контролировать электромагнитные вибрации в источнике, перекос электродвигателя или выбор лучшей комбинации паза/полюса. ^[3] позволит уменьшить гармоники электромагнитных сил или избежать резонансов между магнитными силами и структурными режимами электродвигателя.

В мегаяхтах двигатели и генераторы издают нежелательный шум и вибрацию. Решением этой проблемы является двойная эластичная подвеска, в которой двигатель и генератор установлены с виброгасителями на общей раме. Затем он упруго крепится между общей рамой и корпусом. В то время как на мегаяхтах требованием является комфорт экипажа и пассажиров, на других объектах, например, на кораблях ВМФ, требования предполагают, что двигатели или генераторы должны работать при определенных ударных нагрузках. Для этого на судах устанавливаются двойные упругие подвески, а между агрегатом и базовой рамой устанавливаются опоры с большим прогибом. Предварительно инженеры рассчитывают крутильные колебания или степень свободы 6/12, чтобы гарантировать оптимальное сочетание муфт и креплений. ^[4]

Обслуживание

Регулярное техническое обслуживание будет иметь большое влияние на работу инструментов и машин. Смазка соединений, затягивание болтов, хорошее выравнивание кормового контура судна, регулировка переменных по еженедельному и ежемесячному графику являются наиболее эффективными способами контроля шума и вибрации.

Ссылки

Технические документы Регистра Ллойда; Судовая вибрация и шум: некоторые актуальные аспекты Дж. С. Карлтона и Д. Влашича
Международная морская организация

Специфический

^ Зейлер, Робин. «Дизельные и газовые турбины во всем мире, весна 2020 г. | При поддержке Pocketmags» . digimag.dieselgasturbine.com . п. 40 . Проверено 30 мая 2021 г.
^ «Вулкан: секрет создания тишины на борту яхт» . Журнал «Лодки» ISP . 13 января 2018 г. Проверено 6 июня 2021 г.
^ Ж. Ле Беснере, В. Ланфранчи, М. Хекке и П. Броше, «Оптимальные номера слотов для снижения магнитного шума в асинхронных двигателях с регулируемой скоростью», в IEEE Transactions on Magnetics, vol. 45, нет. 8, стр. 3131–3136, август 2009 г.дои: 10.1109/TMAG.2009.2020736
^ Решения для генераторных установок (PDF) . 2020. стр. 19–20.

[1] Зейлер, Робин. «Дизельные и газовые турбины во всем мире, весна 2020 г. | При поддержке Pocketmags» . digimag.dieselgasturbine.com . п. 40 . Проверено 30 мая 2021 г.

[2] «Вулкан: секрет создания тишины на борту яхт» . Журнал «Лодки» ISP . 13 января 2018 г. Проверено 6 июня 2021 г.

[3] Ж. Ле Беснере, В. Ланфранчи, М. Хекке и П. Броше, «Оптимальные номера слотов для снижения магнитного шума в асинхронных двигателях с регулируемой скоростью», в IEEE Transactions on Magnetics, vol. 45, нет. 8, стр. 3131–3136, август 2009 г.дои: 10.1109/TMAG.2009.2020736

[4] Решения для генераторных установок (PDF) . 2020. стр. 19–20.

[1]

[2]

[3]

[4]