УСТРОЙСТВО ВИБРАЦИОННОЙ И ШУМОВОЙ ЗАЩИТЫ СУДОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
VIBRATION AND NOISE PROTECTION DEVICE FOR SHIPBOARD PIPELINES

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания систем вибрационной и шумовой защиты корпуса судна и судовых помещений от внутренних источников.
ф
Многочисленные исследования путей распространения колебаний на корпусную конструкцию от судового оборудования через виброизолирующие крепления механизмов и системы трубопроводов показали, что, начиная с частот 100÷200 Гц, основным путем передачи энергии возмущений являются трубопроводы (В.И. Попков, С.В. Попков. Колебания механизмов и конструкций. С.Петербург, изд. «Сударыня», 2009). Это объясняется тем, что механические сопротивления средств виброизоляции трубопроводов (гибкие вставки, рукава, сильфонные компенсаторы) с частот 60÷80 Гц сравниваются, а с частот выше 100÷200 Гц значительно (в 3÷100 раз) превышают механические сопротивления виброизоляторов крепления механизмов к фундаментным конструкциям. Вместе с тем, вибрационная энергия, передающаяся на корпус судна, характеризуется динамическими силами Q(f), действующими на судовые корпусные конструкции через подвеску трубопровода, и вибрацией корпуса в месте ее крепления , величины которых определяют по формулам:
где  - виброускорение трубопровода в месте крепления подвески;
- передаточное механическое сопротивление подвески;
ф
Z(f) - механическое сопротивление корпусной конструкции в месте крепления подвески;
f - частота.
Из формул видно, что динамические силы, действующие на корпус, и вибрация корпуса прямо пропорциональны вибрации трубопровода и передаточному механическому сопротивлению подвески. Таким образом, при прочих равных условиях виброизолирующая эффективность подвесок трубопровода определяется, прежде всего, величиной их передаточных механических сопротивлений.
Известны устройства вибрационной и шумовой защиты судовых трубопроводов - амортизирующие подвески, представляющие собой сборные или сборно-сварные резинометаллические конструкции, снабженные кольцевой упругой прокладкой и хомутом для крепления к трубопроводу, а также снабженные последовательно соединенным с упругой прокладкой дополнительным упругим элементом (Справочник по судовой акустике / Под ред. И.И. Клюкина, И.И. Боголепова. Л.: Судостроение, 1978).
Известна также резинометаллическая амортизирующая подвеска типа ПТАКСС (фиг.1), состоящая из охватывающей трубопровод 1 резиновой прокладки 2, металлического хомута 3 с кронштейном 4 для крепления амортизатора и крепящегося к фундаментным конструкциям 5 резинометаллического амортизатора типа АКСС-И 6 (ОСТ 5.5398-83 - Подвески трубопроводов амортизирующие. Типы, основные параметры и размеры) - прототип.
Недостатками такой подвески являются ее низкая виброизолирующая эффективность в силу использования в составе подвески амортизатора АКСС-И, обладающего значительной величиной передаточного механического сопротивления, а также однокаскадный характер виброизоляции. Косвенным показателем виброизолирующей эффективности амортизатора является его собственная частота под номинальной нагрузкой, составляющая 18,0÷22,5 Гц.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение передачи вибрационной энергии с трубопровода на корпусные конструкции путем применения устройства вибрационной и шумовой защиты судовых трубопроводов с более низкой величиной передаточного механического сопротивления, то есть обладающего более высокой виброизолирующей эффективностью.
Это достигается тем, что в составе устройства вибрационной и шумовой защиты судовых трубопроводов, представляющего собой амортизирующую подвеску, последняя по предлагаемому изобретению состоит из охватывающей трубопровод резиновой прокладки, обжатой металлическим хомутом с кронштейном для крепления амортизатора, и упругого элемента, выполненного в виде двух последовательно соединенных через промежуточную массу двух пневматических амортизаторов типа «Амортизаторы пневматические со страховкой» (АПС) с собственной частотой 6,5÷10,5 Гц.
Такая конструкция позволяет значительно увеличить виброизолирующую эффективность подвески за счет применения обладающих относительно низким значением передаточного механического сопротивления пневматических амортизаторов и за счет эффекта виброизоляции от реализации двухкаскадной амортизации с промежуточной массой.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен общий вид конструкции амортизирующей подвески (фиг.2).
Амортизирующая подвеска представляет собой сборно-сварную резинометаллическую конструкцию, выполненную из обжимающего резиновую прокладку 2 металлического хомута 3 для крепления трубы 1, к которому приварен кронштейн 4 для крепления верхнего пневматического амортизатора АПС 6. К этому амортизатору через промежуточную стальную массу 7 прибалчивается нижний пневматический амортизатор АПС 8, который в свою очередь другим концом присоединяется к фундаментным конструкциям 5. Промежуточная масса выполнена в виде металлической пластины, в плане повторяющей габариты нижней арматуры амортизатора АПС. Толщина пластины определяется из условия получения частоты ее свободных колебаний на жесткости двух амортизаторов АПС в диапазоне 40÷50 Гц.
Полученные графические зависимости  показывают, что исполнение упругого элемента амортизирующей подвески в виде двух последовательно соединенных через промежуточную массу пневматических амортизаторов типа АПС позволяет значительно снизить по сравнению с прототипом (амортизирующая подвеска типа ПТАКСС) величины механических сопротивлений (фиг.3). Это существенно в 3÷30 раз снижает динамические силы, действующие на корпусные конструкции, и, соответственно, на 10÷30 дБ амплитуду вибрации корпусных конструкций, генерируемой трубопроводами при частотах выше 50 Гц.
Распространяющаяся по трубопроводу колебательная энергия передается на корпусную конструкцию во многократно уменьшенном объеме в результате изоляции и поглощения колебательной энергии, обеспечиваемых прокладкой, обоими пневматическими амортизаторами АПС с промежуточной массой в комплексе.
Предлагаемое устройство вибрационной и шумовой защиты судовых трубопроводов позволяет существенно повысить эффективность системы виброизоляции судовых трубопроводов за счет применения в его составе подвесок, последовательно соединенных высокоэффективных амортизаторов АПС с расположенной между ними промежуточной массой, что выгодно отличает его от прототипа.