Исследование шума и вибрации в помещениях пассажирского теплохода

Выпуск 3

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ТРАНСПОРТА

УДК 629.12.011.5:628.517.2 Г. Д. Изак,

д-р техн. наук, ООО «Научнойз» (Санкт- Петербург);

А. А. Поляков,

канд. техн. наук, доцент, СПГУВК

ИССЛЕДОВАНИЕ ШУМА И ВИБРАЦИИ В ПОМЕЩЕНИЯХ ПАССАЖИРСКОГО ТЕПЛОХОДА NOISE AND VIBRATION STUDY IN PREMISES OF A PASSENGER MOTOR SHIP

Статья посвящена проблеме снижения шума и вибрации пассажирского теплохода.

An article is devoted to the problem of reducing the noise and vibration of passenger ship.

Ключевые слова: методы защиты от шума, виброизоляция, вибропоглощение.

Key words: methods of protection against noise, vibration isolation, vibration absorption.

ИАЗЪЕЗДНОЕ пассажирское судно «Нева» проекта РУ02 построено на Невском судостроительном заводе. Во время навигации 2010-2011 гг. было установлено, что шум в жилых и служебных помещениях теплохода мешает жизнедеятельности пассажиров и команды. Осенью 2011 г. было произведено детальное исследование шумовых характеристик наиболее проблемных помещений теплохода.

Установлено, что источниками шума и вибрации являются два чиллера фирмы ‘“Оа1кт”, установленные в машинном отделении на четырех виброизоляторах АКСС40М и закрепленные к переборке 39-го шт. С помощью шумомера-анализатора спектра «ОКТАВА-110А» с опцией виброметр были произведены замеры шума и вибрации в помещениях теплохода.

Точки измерений шума указаны на рис. 1, результаты измерений — в табл. 1. Там же приведены требования санитарных норм согласно санитарным правилам и нормам СанПиН 2.5.2-703-98 для судов внутреннего и смешанного плавания.

Таблица 1

Уровни звукового давления в помещениях

Наименование Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц Уровни звука, дБА

31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Машинное отделение

1. На расстоянии 1 м от чиллера 56 99 62 72 70 58 57 56 52 72

Санитарная норма ПС 105 115 115 114 111 108 105 103 101 99 110

Сауна

2. Комната отдыха. 2.1. Дверь в моечную закрыта. 2.2. Дверь в моечную открыта

46 68 56 45 42 38 34 31 30 46

47 77 58 47 46 42 38 33 34 50

Таблица 1

3. Моечная (двери в душевые кабины открыты) 60 106 64 45 43 41 37 33 33 76

4. Душевая кабина (дверь в моечную закрыта) 65 111 69 50 48 46 42 38 38 81

5. Сауна (дверь в моечную открыта) 55 91 50 41 41 40 37 32 31 61

6. Салон 59 83 53 45 40 39 35 31 30 53

Санитарная норма для общественных помещений ПС 55 93 79 70 63 58 55 52 50 49 60

©

Рис. 1. Схема точек измерения шума

Выпуск 3

Выпуск 3

В результате анализа уровней шума установлено, что характер шума, создаваемый чилле-ром, — тональный, с максимумом излучения на частоте 50 Гц (октавная полоса 63 Гц). Во всех помещениях сауны имеют место стоячие волны, при этом уровни звукового давления на частоте 50 Гц в различных зонах помещений могут отличаться на величину до ±5.. .8 дБА от среднего значения, приведенного в табл. 1.

Уровни звукового давления в моечной при открытых дверях душевых кабин превышают требования санитарных норм в октавной полосе частот 63 Гц на 27 дБ.

В душевой кабине при закрытой двери уровни звукового давления в октавной полосе частот 63 Гц превышают требования санитарных норм на 32 дБ.

Уровни звукового давления в сауне превышают требования санитарных норм в октавной полосе частот 63 Гц на 12 дБ.

Кроме шумовых характеристик, были измерены виброускорения относительного порогово -го значения 3 10-4м /с2. Точки измерений вибраций указаны на рис. 2. Результаты измерений виброускорений приведены в табл. 2.

КяЮГ"-С

СзЫн

б

а

Рис. 2. Схема точек измерения вибрации

Таблица 2

Уровни виброускорения в точках измерения

№ п/п Наименование Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц

31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Машинное отделение

1 На лапе чиллера над виброизолятором 44 80 69 70 74 68 60 74 54

1’ На раме чиллера под виброизолятором 40 76 62 52 52 48 47 51 37

2 На лапе чиллера над виброизолятором 46 74 63 66 71 66 56 68 53

2’ На раме чиллера под виброизолятором 38 72 60 50 55 47 45 51 43

3 На лапе чиллера над виброизолятором 43 81 65 64 72 66 58 69 59

3’ На раме чиллера под виброизолятором 33 68 64 57 64 57 54 46 42

С1 Среднее на лапе чиллера над виброизолятором (1, 2, 3) 44 78 66 67 72 67 58 70 56

С2 Среднее на раме чиллера под виброизолятором (1’, 2’, 3’) 37 72 62 53 57 51 49 49 41

3 Эффективность виброизоляции (С1НС2) 7 6 4 14 15 16 9 21 15

4 На трубе водоснабжения 38 75 52 49 51 58 70 62 42

Помещения сауны

5 Стена в душевой кабине по ДП 44 88 52 40 35 35 33 29 26

6 6.1 6.2 Стена в душевой кабине По ПБ По ЛБ

31 73 42 35 38 34 33 35 30

36 74 52 41 33 35 32 34 27

7 Стена в комнате отдыха 38 72 51 40 38 36 23 23 26

8 Стена в комнате отдыха 33 69 47 41 39 51 24 24 26

9 Стена в комнате отдыха 36 76 43 41 42 39 25 24 26

10 Стена в сауне 35 73 41 35 35 30 23 23 26

11 Стена на входе в сауну 39 75 39 48 54 53 45 32 27

12 Палуба в салоне над носовой переборкой МО 39 69 46 41 34 37 40 27 21

13 Палуба в моечной перед душевыми кабинами 34 56 43 37 40 40 39 35 21

14 Санитарная норма для общественных помещений 65 62

В результате анализа уровней виброускорений установлено, что характер звуковой вибрации, создаваемой чиллером, — тональный, с максимумом излучения на частоте 50 Гц (октавная полоса 63 Гц). Во всех точках измерения уровни виброускорения в октавной полосе 63 Гц превышают уровни в соседних полосах на величину 13 дБ и более.

В машинном отделении на оборудовании и трубопроводах, связанных жесткими связями с переборкой 39-го шп. или с трубопроводами системы охлаждения, отмечаются высокие уровни виброускорения в октавной полосе 63 Гц.

Выпуск 3

Выпуск 3

Акустическая эффективность виброизоляции чиллеров на частоте 63 Гц низкая и лежит в пределах 2...9 дБ.

В помещениях сауны и в салоне над ней на ограждениях и палубах отмечаются высокие уровни виброускорения в октавной полосе 63 Гц по отношению к уровням в соседних октавных полосах частот.

Уровни виброускорения в октавных полосах 31,5 и 63 Гц на палубе в моечной не превышают требований санитарных норм вибрации для общественных помещений судов группы I. Уровни виброускорения в октавной полосе 63 Гц на палубе в салоне превышают требования санитарных норм вибрации на 7 дБ.

Интенсивные уровни звукового давления в сауне на частоте 50 Гц являются следствием резонансных колебаний переборки 39 шп. и зашивки сауны, то есть совпадения частот свободных колебаний элементов системы «фундамент-переборка-зашивка» с частотой возбуждающей силы, генерируемой чиллером.

С целью определения частот свободных колебаний элементов были проведены дополнительные инструментальные измерения.

В процессе исследования определялись частоты свободных колебаний элементов крепления чиллеров к переборке 39-го шп. и зашивки помещений сауны. Вибрацию возбуждали ударом по конструкции и работой чиллеров с последующим отключением.

Измерения собственных частот колебаний судовых конструкций выполнялись цифровым виброметром с датчиком виброускорения и записывались в цифровое запоминающее устройство. Динамический диапазон измерений и записей — 80 дБ, частотный диапазон — 30.1000 Гц.

При узкополосном частотном анализе записей использовалась программа для работы со звуком «Кул эдит про». Записи обрабатывались цифровым фильтром нижних частот с полосой пропускания 30-60 Гц и выводились на экран программного осциллографа в удобном временном масштабе. Пример виброграммы затухающих колебаний зашивки в комнате отдыха приведен на рис. 3.

Без фильтра. Усиление 6 дБ

На осциллограммах видны колебания практически одной частоты, которая в данной точке является частотой собственных колебаний. Длительность периода колебаний, а следовательно, и

частота колебаний определяются по оси времени на экране. Частоты свободных колебаний определяли по количеству амплитудных пиков в единицу времени. Точки и результаты измерений частот свободных колебаний представлены в табл. 3.

Таблица 3

Частоты свободных колебаний в точках измерения

Номер записи Точка измерения вибрации Частота, Гц

1 2 3

3 Рама под амортизатором. Верт. 60,0

4 Рама под амортизатором. Верт. 57,0

5 Рама под установочной плитой чиллера 33,0 и 60,0

6 Рама под установочной плитой чиллера 33,0 и 60,0

7 Кница под установочной плитой чиллера спереди 57,0

8 Кница под установочной плитой чиллера у переборки 48,0

9 Труба пожарного водопровода над чиллерами 53,0

10 Зашивка в душевой кабине 53,0

11 Кран в душевой кабине, сауна 53,0

12 Зашивка в комнате отдыха 53,5

13 Пластика переборки МО под чиллером 53,3

14 Ребро переборки МО под чиллером 56,0

15 Труба воды от чиллера 53,0

16 Под правым амортизатором чиллера 58,0

17 Фреоновая трубка чиллера 55,0

Частоты свободных колебаний практически всех элементов конструкций, связанных с переборкой 39-го шп., лежат в пределах от 48 до 60 Гц и близки к частоте возмущающей силы, генерируемой чиллером 50 Гц.

На всех виброграммах просматриваются первые гармоники собственных колебаний 30 Гц. Они затухают медленнее, чем колебания на частоте 50 Гц, и поэтому четко видны в конце виброграмм. Однако амплитуда их колебаний мала и не они создают повышенный шум в сауне. Причиной повышенного шума в сауне в октавной полосе 63 Гц являются:

— интенсивная вибрация чиллера на частоте 50 Гц;

— низкая виброизоляция амортизирующего крепления чиллеров на базе виброизоляторов АКСС 40 М;

— крепление чиллеров непосредственно к переборке 39-го шп.;

— частоты свободных колебаний элементов переборки 39-го шп., близкие к частоте основной вибрации чиллера, особенно зашивки сауны;

— отсутствие компенсирующих гибких вставок в трубопроводах, подходящих к чиллерам, и жесткое их крепление к корпусным конструкциям и соседним трубопроводам других систем.

Рекомендации по снижению шума

1. Изменение конструкции фундамента под чиллеры

Фундамент под чиллеры следует оторвать от переборки 39-го шп. и опереть на рамные связи днища. Основным требованием к опорам фундамента является высокая жесткость опор, обеспечи-

Выпуск 3

вающая частоты свободных колебаний опор в горизонтальной плоскости, превышающих частоты возмущающих сил не менее чем в 2 раза, то есть более 100 Гц. Для этого рекомендуется опереть фундамент чиллеров на четыре опоры из швеллеров № 22. К рамным конструкциям днища опоры должны быть присоединены кницами размером 150^150 мм.

2. Виброизоляция чиллеров

Частота свободных вертикальных колебаний чиллера на виброизоляторах АКСС4ОМ составляет 33 Гц. Определенное экспериментально снижение уровней виброускорений в октавной полосе 63 Гц на каждой лапе чиллера составляет не более 9 дБ, что недостаточно. Рекомендуется каждый чиллер установить на четырех виброизоляторах фирмы “GERB” типа S1-13 с вертикальной жесткостью, равной 29 кН/м. Частота свободных колебаний чиллера составляет 4,41 Гц. Акустическая эффективность установки в октавной после 63 Гц составляет 16 дБ.

3. Гибкие вставки и крепление трубопроводов

Все трубопроводы, присоединенные к чиллерам, должны иметь гибкие вставки, например резиновый антивибрационный компенсатор типа FC6 Ду 1/2’’-2’’ Ру 10 или других типов. Трубопроводы малых диаметров должны иметь участок, выполненный в виде змеевика.

Трубопроводы и теплообменники, отходящие от чиллеров, следует крепить к палубе, крепление к переборке 39-го шп. не допускается. Подвеску следует производить с помощью хомутов с прокладкой из губчатой резины толщиной 10 мм.

4. Увеличение звукоизоляции переборки 39-го шп.

Для снижения воздушного шума, проникающего в душевую кабину и комнату отдыха из машинного отделения, на переборку необходимо установить:

— вибродемпфирующую мастику АДЕМ толщиной 24 мм;

— под метлахскую плитку и декоративную зашивку комнаты отдыха установить «утяжеленную зашивку» из доски толщиной 40 мм;

— «утяжеленную зашивку» крепить к брускам через прокладки из рифленой резины толщиной 5 мм.

Выводы

1. Повышенный шум в помещениях сауны при работе чиллеров имеет место только в октавной полосе частот 63 Гц. В остальных октавных полосах он значительно ниже требований, предъявляемых санитарными нормами к служебным помещениям. Акустическая эффективность рекомендуемых средств снижения шума в октавной полосе частот 63 Гц указана в табл. 4.

Таблица 4

Акустическая эффективность рекомендуемых средств снижения шума

<ч

Ш

Средство снижения шума Снижение шума в октавной полосе частот 63 Гц, дБ

1. Крепление чиллеров на днищевое перекрытие 7

2. Установка чиллеров на виброизоляторах фирмы “GERB” типа S1-13 16

3. Нанесение на переборку мастики АДЕМ толщиной 24 мм 4

4. Установка «утяжеленной зашивки» в сауне 2

5. Крепление зашивки через прокладки из рифленой резины 2

Суммарная акустическая эффективность средств снижения шума составляет 31 дБ. Установ -ка всех средств снижения шума обеспечит выполнение норм шума для служебных помещений от работы чиллеров во всех помещениях сауны.

2. Увеличение звукоизоляции переборки 39-го шп. позволит также снизить шум в сауне от работы главных двигателей и дизель-генераторов.

Указанные мероприятия были проведены на теплоходе «Нева» пр. РУ02. Замеры показали, что уровень шума в помещениях сауны и комнаты отдыха в октавной полосе частот 63 Гц не превышает санитарные нормы.

Список литературы

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

2. Изак Г. Д. Шум на судах и методы его уменьшения / Г. Д. Изак, Э. А. Гомзиков. — М.: Транспорт, 1987.

3. Санитарные нормы и правила. Водный транспорт. СанПин 2.5.2-703-98. — 2007.

УДК 623.592:519.718 А. Л. Боран-Кешишьян,

канд. техн. наук, доцент, ФБГОУ ВПО «Государственный морской университет им. адм. Ф. Ф. Ушакова»;

С. И. Кондратьев,

д-р техн. наук, профессор, ФБГОУ ВПО «Государственный морской университет им. адм. Ф. Ф. Ушакова»

ИССЛЕДОВАНИЕ НАРАБОТКИ ДО ОТКАЗА ТРЕНАЖЕРНО-ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ DETERMINATION OF TIME TO FAILURE OF SIMULATION TRAINING SYSTEM

В статье определены общие соотношения для расчета интервальных времен до отказа тренажерно-обучающей системы, состоящей из зависимых по надежности элементов.

The article defines the overall ratios for calculation the interval time to failure of simulation training system consisting of a reliability dependent elements.

Ключевые слова: тренажерно-обучающие системы, надежность технических средств, последовательная, параллельная, мажоритарная и монотонная системы, определение времени до отказа системы.

Key words: simulation training systems, the reliability of hardware, serial, parallel, majoritarian and monotonic systems, system time to failure definition.

НАДЕЖНОСТЬ технических средств тренажерно-обучающих систем (ТОС) базируется на надежности их элементов, которая оценивается средним временем до отказа. Система относится к классу монотонных, для которых элемент и система могут находиться