Защита от шума на судах речного флота

Список литературы

1. Правила классификации и постройки морских судов / РМРС: РД №2-020101-061. — СПб.,

2011.

2. Кацман Ф. М. Теория и устройство судов: учебник / Ф. М. Кацман [и др.]. — Л.: Судостроение, 1991. — 416 с., ил.

УДК 658.517.4:656.62 М. А. Федосеева,

Новосибирская государственная академия водного транспорта;

М. К. Романченко,

канд. техн. наук, Новосибирская государственная академия водного транспорта

ЗАЩИТА ОТ ШУМА НА СУДАХ РЕЧНОГО ФЛОТА

PROBLEM QUESTIONS OF PROTECTION AGAINST NOISE ON RIVER TRANSPORT

В статье проводится анализ условий обитаемости на судах речного транспорта, исследуется эффективность применения современных систем виброизоляции. Выявляются наиболее эффективные способы снижения структурного шума в помещениях.

In article the analysis of conditions of a habitability on courts of river transport is carried out, efficiency of application of modern systems of vibrating insulation is investigated. The most effective ways of decrease in structural noise in premises come to light.

Ключевые слова: звуковая вибрация, средства виброизоляции, уменьшение структурного шума, упругий элемент.

Key words: sound vibration, means of vibrating insulation, reduction of structural noise, elastic element.

<4

*

Н

Ш

АИБОЛЬШЕЕ значение среди вредных факторов на речном флоте имеет вибрация и сопутствующие ей явления инфразвука и структурного шума. К основным источникам шума на судне можно отнести главные двигатели и винторулевой комплекс.

Действие вибрации негативно сказывается на надежности работы и самочувствии членов экипажа. Под постоянным воздействием вибрации, а именно в таких условиях находится экипаж, развиваются нервно-соматические заболевания, нарушаются функции сердечно-сосудистой системы и опорно-двигательного аппарата. На речных судах

в связи с небольшим водоизмещением судна повышается собственная частота с 10...22 Гц до 18...45 Гц, которая наиболее тяжело переносится экипажем судна.

Замеры вибрации на судах систематически проводятся сотрудниками Центральной государственной санитарной инспекции на (водном и воздушном) транспорте, нормативным документом являются Санитарные нормы вибрации на речных и озерных судах СН № 1103-73. Как показывает анализ уровня вибрации, приведенный в работе [2, с. 14-16], он превышен на 70 % судов: в машинном отделении превышение на 5-9 дБ; в жилых и пассажирских помещениях — от 15 до 20 дБ; в служеб-

ных — на 10-17 дБ, на частотах 16, 32, 63 Гц, то есть на частотах источника вибрации.

Эффективность использования существующих средств виброизоляции в области частот 16, 32 и 63 Гц недостаточна, затрудняется большой массой главного двигателя [2; 11], при меньших частотах интенсивность источника невелика и виброизоляция на этих частотах не нужна, если нет резонанса общей вибрации корпуса.

В области звуковых вибраций использование современных средств виброизоляции оказывается весьма эффективным, но высокооборотные машины, в частности дизель-генераторы, ограничивают область их применения.

Малооборотные двигатели устанавливаются без виброизоляции и воспринимают упор винта, в связи с чем жесткий фундамент распределяет переменные усилия на большую площадь и вибрация вблизи двигателя и в удаленных помещениях становится мало отличимой по интенсивности.

На борьбу с вибрацией на речном транспорте тратятся значительные средства, по стоимости противовибрационный комплекс превышает стоимость главного двигателя на 10 %. Источники вибрации стараются изолировать от корпуса устройствами, способными снизить передачу вибрации. К ним относятся вибропоглощающие массы, резинометаллические виброизоляторы, упругие вставки на трубопроводы.

Шум механизмов возникает вследствие упругих колебаний как всей машины в целом, так и отдельных ее деталей. На судах причинами таких колебаний являются механические, гидравлические и электромагнитные явления.

Установка двигателя на виброизоляторы или на подвесные балочные фундаменты уменьшает вибрацию фундамента. Существуют два основных метода виброизоляции: с активными и пассивными системами [1]. Большое распространение получили пассивные опорные виброизоляторы, не требующие подвода энергии.

Наиболее эффективным способом уменьшения структурного шума в помещениях судов является установка судовых двигателей на виброизоляторы.

Проблема структурного шума и связанных с ней явлений возникла в результате естественного развития технического прогресса. Характер этой проблемы определяется высокой добротностью корпуса, в результате чего затухание энергии колебаний при удалении от источника вибрации является несущественным. Явление вибрации технических объектов заключается в постоянном увеличении мощности и частоты вращения машин и в нарастании звуковой эмиссии этих машин.

Звуковая вибрация, порождающая

структурный шум, поглощается специальными зашивками. Перфорированная панель, установленная на маты с волокнистым наполнителем, принцип действия которой основан на возникновении резонатора Гельмгольца для низких и средних частот, высокие частоты гасятся в структуре матов, считается наиболее эффективной, так как зашивка перекрывает практически весь диапазон частот звуковой вибрации.

Одним из методов борьбы с вибрацией является уменьшение колебаний двигателя, который заключается в снижении виброактивности факторов, связанных с рабочими процессами, происходящими в двигателе, с помощью уравновешивания действующих сил и моментов.

Виброизоляторы АКСС [6] (амортизатор корабельный сварной со страховкой И. И. Клюкина) применяется в основном для защиты от шума. Основным недостатком данных опор является старение резины и постепенная потеря эластичности, кроме того, они увеличивают вибрацию корпуса, так как их собственная частота близка к вынуждающим частотам судовых ДВС.

Металлические амортизаторы с тросовыми упругими элементами (Пат. Франции № 2601739, 1986 г.; № 2624233, 1987 г.) [13] широко распространены за рубежом. Данные подвески относятся к устройствам для обеспечения защиты от однонаправленных и разнонаправленных вибрационных воздействий на низких частотах в экстремальных по температуре и химическому составу средах, так как предполагают постоянную силу веса и любую другую силу, поскольку имеется участок весьма низкой жесткости. Применение весьма

Выпуск 3

Выпуск 3

прочного материала с допустимым напряжением 2200 МПа и технологичность изготовления дают ряд преимуществ таких виброизоляторов по сравнению с другими.

Амортизаторы из композиционных материалов, их упругие элементы изготавливаются из стекловолокна с добавлением эпоксидной смолы.

Композитные амортизаторы в 1993 г. прошли межведомственные испытания. Было доказано, что они удовлетворяют требованиям, предъявляемым к корабельным амортизаторам.

Упругие элементы композитных амортизаторов изготавливаются путем намотки стекловолокна с применением связующего — эпоксидной смолы, что требует специального оборудования. СТВ могут быть изготовлены из обрезков тросов в условиях любой ремонтной мастерской.

В ходе исследований выяснилось, что массогабаритные характеристики АСК лучше, чем у АКСС и СТВ. При одинаковых габаритах масса АСК-100 в 2 раза меньше, чем у АКСС-120И (соответственно 1 и 2 кг). У СТВ-150 при массе 5 кг габариты примерно в 1,5 раза больше, чем у АСК-100 и АКСС-120И. Особенно заметный выигрыш по массе отмечается при сравнении резинометаллических арочных амортизаторов типа А-500 (17 кг) и композитных АСК-500 (5 кг) [12].

Многолетняя эксплуатация резинометаллических амортизаторов показала, что они наиболее надежны по ресурсу и ударным нагрузкам. К недостаткам можно отнести низкую пожаростойкость; кроме того, попадание на них масла и топлива разрушает резину.

Анализ виброакустических характеристик резинометаллических, спирально-тросовых и композитных амортизаторов позволяет сделать следующие выводы: по сравнению с резинометаллическими амортизаторами типа АКСС амортизаторы типа АСК и СТВ являются более эффективными средствами виброзащиты.

Пневматический виброизолятор типа АПС (амортизатор пневматический со «страховкой») [12], применяется для обеспечения высокой степени виброизоляции на частотах 3-5 Гц и выше. От резинометаллических от-

личается наличием воздушной полости для сжатого воздуха, может применяться без воздуха при снижении нагрузки в 2 раза.

Амортизаторы, разработанные фирмой “Barry” серии Stabl-Level, характеризуются высокой надежностью и устойчивостью (отношение поперечной жесткости к вертикальной равно единице). Толстостенная эластомерная конструкция амортизаторов Stabl-Level, армированная металлическими обручами, обеспечивает ее высокую безопасность при номинальном избыточном давлении воздуха в пневмокамере

0,14-0,56 МПа. Для подачи избыточного давления в пневмокамеру в эластомерную внешнюю стенку вмонтирован специальный ниппель. Виброизоляторы на основе сжатого газа эффективны в широком диапазоне частот [3, с. 45-47], но недостатком является их низкая статическая жесткость, если не применять сложную систему с обратной связью по перемещению, даже в этом случае при заданном быстродействии возникают неустойчивые режимы.

Фирмой MAN (Германия) для виброизоляции мощных судовых дизелей разработана регулируемая пневмогидравлическая опора системы CPMS [12], которая может быть использована на морских судах для виброизоляции главных малооборотных дизелей, дизель-генераторов и вспомогательных двигателей. Давление воздуха, нагнетаемого в камеру, определяется расчетным путем, устанавливается при изготовлении опоры и в процессе эксплуатации не регулируется.

В условиях больших статических нагрузок, динамическая жесткость упругого элемента определяется величиной этих нагрузок и механическими свойствами резины [4, с. 88-97]. Так как снижение собственной частоты агрегата приводит к увеличению размеров резинового массива, передача вибрации также усиливается и это ограничение практически непреодолимо.

Использование пружин малого диаметра, предложенное профессором А. К. Зуевым и рассмотренное в работе [8, с. 102-105;

9, с. 77], выглядит достаточно перспективно. Как установлено экспериментальными исследованиями, уменьшение размеров упругих элементов резко повышает эффективность защиты от шума.

Список литературы

1. Беляковский Н. Г Конструктивная амортизация механизмов, приборов и аппаратуры на судах: [текст] / Н. Г. Беляковский. — Л.: Судостроение, 1965. — 524 с.

2. Барановский А. М. Судовой двигатель как объект виброизоляции: [текст] / А. М. Барановский // Дизельные энергетические установки речных судов: сб. науч. тр. / НГАВТ. — Новосибирск, 1999.

3. Горин С. В. Упругодемпфирующие элементы из прессованной проволоки для судового оборудования: [текст] / С. В. Горин, А. А. Пшеницын, А. И. Лычаков // Судостроение. — 1997. — № 4.

4. Зинченко В. И. О нормировании инфразвука на судах: [текст] / В. И. Зинченко, В. И. Марков // Судовые энергетические установки и оборудование / ЦНИИМФ. — Л.: Транспорт, 1984.

5. Карпова Н. И. Низкочастотные акустические колебания на производстве: [текст] / Н. И. Карпова, Э. Н. Малышев. — М.: Медицина, 1981. — 168 с.

6. Клюкин И. И. Борьба с шумом и звуковой вибрацией на судах: [текст] / И. И. Клюкин. — Л.: Судостроение, 1971. — 416 с.

7. Пути снижения шума и вибрации на судах: [текст]: производственно-технический сб. / РСФСР МРФ. — 1973. — Вып. 125. — С. 86.

8. Романченко М. К. Практическое применение виброизолятора с рядным расположением мелких пружин: [текст] / М. К. Романченко [и др.] // Дизельные энергетические установки речных судов: сб. науч. тр. / НГАВТ. — Новосибирск, 2005.

9. Романченко М. К. Исследования маятниковой жесткости пружин: [текст] / М. К. Романченко, А. М. Романченко // Речной транспорт (XXI век). — 2007. — № 3.

10. Скуридин А. А. Борьба с шумом и вибрацией судовых ДВС: [текст] / А. А. Скуридин,

Е. М. Михеев. — Л. : Судостроение, 1970. — 220 с.

11. http://www.sir35.ru/pages/Vibration.htm

12. http://ru-patent.info

13. http://www.cobra.ru/ru/about/patents/foreign_patents

УДК 656.61.052: 621.396.6: 530.1 Д. А. Голубцов,

аспирант,

СПГУВК;

А. М. Тихоненко,

инженер,

СПГУВК

АНАЛИЗ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЗАИМНОГО РАЗЛИЧИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ ПОМЕХ THE ANALYSIS OF RELATIVE DIFFERENCE COEFFICIENTS OF PARALLEL COMPLEX SIGNALS DURING CONCENTRATED INTERFERENCE INFLUENCE |l33

Целью данной работы является анализ коэффициентов взаимного различия сложных сигналов параллельной структуры и сосредоточенной по спектру помехи от сдвига частоты помехи относительно первой составляющей сигнала при выборе последовательностей Лежандра и Баркера.

Выпуск 3