Вибростойкость и конструирование упругих систем судовых энергетических установок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.08.05, доктор наук Худяков Сергей Алексеевич

• Худяков Сергей Алексеевич
• доктор наук
• 2016

Оглавление диссертации доктор наук Худяков Сергей Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ВИБРАЦИИ В МАШИННЫХ ОТДЕЛЕНИЯХ ТЕПЛОХОДОВ

1.1. Вибрация от главных малооборотных дизелей

1.2. Вибрация от гребных винтов

1.3. Вибрация от гребных винтов и главных дизелей

1.4. Выводы по обзору

ГЛАВА 2. ПРОБЛЕМЫ ВИБРАЦИИ СУДОВ ОТ ДИЗЕЛЕЙ

2.1. Вибрация от главных дизелей

2.2. Вибрация от вспомогательных дизелей

2.3. Вибрация при резонансах крутильных и осевых колебаний валопроводов

2.4. Выводы по главе

ГЛАВА 3. НЕУРАВНОВЕШЕННЫЕ МОМЕНТЫ МАЛООБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

3.1. Неуравновешенные моменты от сил инерции малооборотных

дизелей

3.2. Горизонтальный скручивающий момент

3.3. Опрокидывающий момент

3.4. Эластический момент от крутильных колебаний

3.5. Критерии неуравновешенности малооборотных дизелей

3.6. Выводы по главе

ГЛАВА 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УПРУГИХ СИСТЕМ, ОБРАЗУЕМЫХ ЭЛЕМЕНТАМИ СЭУ

4.1. Проектные рекомендации по компоновке блока машинного отделения

4.2. Учет и определение неуравновешенных моментов главных малооборотных дизелей при их проектировании

4.3. Виброактивность малооборотных дизелей

4.4. Расчеты частот свободных колебаний упругих систем в судовой энергетической установке

4.4.1. Метод приведения в задачах проектирования упругих систем

4.4.2. Расчет и проектирование виброизолированных упругих систем

4.4.3. Автоматизация расчетов на основе метода конечных элементов

4.4.4. Алгоритм расчета присоединенных масс воды

4.5. Построение частотных диаграмм

4.6. Проектирование связей верхнего крепления остова

малооборотного дизеля

4.7. Вибростойкость упругих систем в машинном отделении.

Два критерия проектирования

4.7.1. Проектный расчет гамма-процентного ресурса валов и осей

4.7.2. Проектный расчет режима поверхностного пластического деформирования рабочих поверхностей валов

4.7.3. Проектный расчет конического соединения гребных винтов

и полумуфт с валами

4.7.4. Проектный расчет осевого натяга бесшпоночного соединения ступицы гребного винта с валом

4.7.5. Проектное решение увеличения вибростойкости эластического уплотнительного кольца

4.8. Выводы по главе

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРАЦИИ СЛОЖНОЙ УПРУГОЙ СИСТЕМЫ «ДИЗЕЛЬ-ДНИЩЕ»

5.1. Натурные экспериментальные исследования упругой системы «дизель-днище»

5.2. Нормирование вибрации в машинном отделении

5.3. Методика определения коэффициентов динамического усиления

при резонансных колебаниях упругих систем

5.4. Определение и систематизация коэффициентов динамического усиления при резонансных колебаниях реальных систем типа

«дизель-днище»

5.5. Изменение диссипативных свойств упругой системы «дизель-днище» в зависимости от осадки судна

5.6. Обработка и анализ вибрационных процессов

5.7. Компьютерная программа спектрального анализа Брек^г

5.8. Выводы по главе

ГЛАВА 6. ВНЕДРЕНИЕ В РЕАЛЬНУЮ ПРАКТИКУ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

6.1. Предложения по снижению уровня вибрации. Снижение возбуждающих усилий

6.2. Анализ и предложения по повышению жесткости упругих систем

6.3. Предложения по повышению демпфирующих свойств упругих

систем

6.4. Предложения по назначению «запретных зон»

6.5. Предложения по конструктивным изменениям упругой системы

6.6. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Протокол заседания научно-технического семинара

отделения ФГУП «Крыловский государственный научный центр»

Приложение Б. Расчет присоединенных масс воды и влияние ее

на инерционные и диссипативные свойства упругой системы ДД

Приложение В. Патент №178921. Устройство для верхнего крепления

остова главного двигателя внутреннего сгорания к корпусу судна

Приложение Г. Результаты расчетов

Приложение Д. Патент «Уплотнение камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания (варианты)»

Приложение Е. Машинный анализатор МК-310

Приложение Ё. Акты внедрения

Приложение И. Протокол семинара при Морской инженерной

компании от 5.07.2002 г

Приложение К. Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Вибростойкость и конструирование упругих систем судовых энергетических установок»

ВВЕДЕНИЕ

Рост размеров судов и мощностей силовых установок в конце 20-го века, повышение скоростей судов, особенно контейнеровозов, использование экономичных малооборотных дизелей (МОД) большой мощности в качестве главных

двигателей привело к проблемам, вызванным повышением уровня вибрации, которые проявляются в виде:

- усталостных трещин в судовых корпусных конструкциях;

- повреждений механизмов и устройств и элементов гребных установок в машинных отделениях;

- повышенного уровня вибрации в надстройках.

Всё это указывает на недостаточный уровень вибростойкости упругих систем судовых энергетических установок и на необходимость новых подходов к конструированию этих упругих систем.

Актуальность исследований по снижению уровней вибрации упругих систем в МО на судах с главными МОД подтверждается наличием многочисленных повреждений и отказов в механизмах, устройствах и корпусных конструкциях на обследованных судах Дальневосточного региона. Большинство из них вызваны циклическими напряжениями, возникающими при чрезмерной вибрации (превышающей технические нормы вибрации по Правилам МРС), возбуждаемой главными дизелями. При этом повышенный уровень вибрации проявляется в надстройках, особенно при резонансах в колебаниях основной упругой системы ДД, и в кормовой оконечности судов, где упругие системы подвержены воздействию двух источников: главных МОД и гребных винтов.

Поэтому очевидной является актуальность исследований в направлении повышения вибростойкости упругих систем СЭУ и новой конструктивной проработке этих систем в целом и их отдельных элементов в частности.

Цели и задачи исследований. Основные цели исследований:

- выработка рекомендаций по снижению уровней вибрации упругих систем в МО судов с главными МОД до допускаемых значений. При этом предполагается использование различных способов воздействия на основную упругую систему ДД, как источник вибрации;

- повышение вибростойкости упругих систем СЭУ и их отдельных элементов;

- конструктивная проработка упругих систем СЭУ и их от элементов и выработка проектных рекомендаций.

Исходя из этого, сформулированы следующие задачи исследований.

1. Установить спектры частот возмущающих усилий МОД по результатам измерений вибрации упругих систем в МО.

2. Выполнить расчеты неуравновешенных моментов главных МОД, которые вызывали резонансы в колебаниях как основной упругой системы ДД, так и упругих подсистем.

3. Произвести оценку виброактивности главных МОД по критериям неуравновешенности, предлагаемым в работе.

4. Разработать рекомендации по проектированию блоков МО (БМО) таким образом, чтобы уровень платформ совпадал с кронштейнами решеток МОД для установки связей верхнего крепления остова дизеля.

5. Разработать методику расчета частот свободных колебаний основной упругой системы ДД с учетом ряда факторов, характерных для ее структуры и конструкции.

6. Сопоставить спектры возмущающих моментов (отобранных по критериям неуравновешенности) с ЧСК основной системы ДД с учетом специфи-кационных режимов работы гребной установки. При условиях резонансов -разработать меры по предотвращению повышенного уровня вибрации за счет установки связей верхнего крепления остова МОД (с использованием запатентованной автором конструкции).

7. Выполнить оценку возмущающих усилий от гребного винта с целью исключения совпадения частот с неуравновешенными моментами от главного МОД (при кормовом расположении МО).

8. Разработать меры по предотвращению резонансных колебаний упругих подсистем на судах, находящихся в эксплуатации, с проверкой эффективности при натурных экспериментах.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

- установлены основные причины появления вибрационных повреждений и

отказов механического оборудования, устройств и корпусных конструкций в МО, которыми являются неуравновешенные моменты от главных МОД;

- доказана необходимость учета широкого спектра неуравновешенных моментов МОД (от сил инерции, гармонических составляющих: опрокидывающего момента главного порядка, горизонтального скручивающего момента и эластического момента при резонансах крутильных колебаний валопровода) при анализе вибрации упругих систем СЭУ и прогнозировании уровней вибрации в этих систем на стадии проектирования судов;

- показана рациональность применения критериев неуравновешенности МОД, предлагаемых в работе, для оценки виброактивности главных дизелей на стадии проектирования судов, а также в условиях эксплуатации;

- в расчетах по МКЭ впервые введены «фиктивные» конечные элементы, аппроксимирующие фланцевые соединения, что дает возможность учитывать действительную их податливость;

- предложено нормирование низших частот свободных колебаний упругих систем СЭУ, особенно в МО, исходя из частоты главного порядка устанавливаемого МОД, с учетом 30% околорезонансной зоны.

Достоверность исследований. Выполненные исследования основываются на результатах многочисленных натурных экспериментов и на строго доказанных и корректно используемых методиках фундаментальных и прикладных наук. Результаты исследований и предложенные на их основе рекомендации

проверены положительной практикой после их внедрения на многочисленных судах Дальневосточного и Приморског морских пароходств.

На защиту выносятся следующие основные результаты работы, определяющие ее научную и практическую ценность:

1. Результаты обследования упругих систем в МО судов и измерений вибрации элементов этих систем.

2. Методика расчета полного спектра гармонических составляющих неуравновешенных моментов МОД и оценки их амплитудных значений с использованием предлагаемых критериев неуравновешенности.

3. Методика расчета ЧСК основной упругой системы ДД по методу конечных элементов (МКЭ) с использованием фиктивных элементов, аппроксимирующих фланцевые соединения в расчетных схемах.

4. Методика прогнозирования вибрационного состояния основной упругой системы ДД с использованием частотных диаграмм.

5. Методика обработки вибрационных процессов (периодических и случайных) при выполнении гармонического и спектрального анализа с произвольным шагом по частоте, соответствующим частоте 1 -го порядка коленчатого вала МОД (и валопровода).

6. Проектные рекомендации по конструкции связи верхнего крепления остова МОД, запатентованной автором, в поперечном направлении для снижения уровня вибрации дизеля за счет демпфирующего элемента.

7. Проектные рекомендации по конструкции отдельных элементов упругих систем СЭУ. В частности, это касается как проектирования блока МО в целом, так и отдельных элементов СЭУ.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Установлены источники и причины повреждений и отказов механического оборудования и конструкций корпуса на всех обследованиях судов с повышенным уровнем вибрации.

2. Полностью или частично внедрены разработанные меры по снижению уровня вибрации на обследованных судах.

3. При разработке конструктивных мер по снижению уровней вибрации использовались разработанные критерии неуравновешенности МОД, как источника вибрации. Также они рекомендуются для применения при проектировании судов и предварительной оценки виброактивности любого МОД.

4. Предлагаемые фиктивные элементы в расчетах ЧСК упругих систем ДД учитывают реальную жесткость фланцевых соединений и должны включаться в расчетные схемы МКЭ.

5. Для прогнозирования резонансных колебаний упругой системы ДД широко использовались частотные диаграммы, которые рекомендуется применять при проектировании БМО.

6. Выполненные исследования вибрации в МО судов и установление спектров неуравновешенных моментов МОД явились основой разработки предложений (для введения в нормы Правил МРС) по нормированию частот низших форм колебаний упругих систем в этих отсеках.

Апробация работы. Апробация работы, её результатов и рекомендаций нашла своё отражение в успешной практической реализации все предложений на многочисленных судах Дальневосточного и Приморского морских пароходств.

Как будет показано в данной работе, во всех случаях, где вибрация в МО судов вызывала проблемы, это было связано с резонансными явлениями в колебаниях упругих систем, образуемых корпусными конструкциями, механизмами, оборудованием и их опорами [84, 98]. При этом отмечалось следующее:

- значительно возросли значения возбуждающих вибрацию усилий от гребных винтов, особенно в случаях их кавитации, и главных малооборотных дизелей (длинноходовых серии LMC-C, SMC-C, SME-C фирмы MAN и B&W, RTA, RT flex фирмы Sulzer, а также их лицензиатов);

- расширились спектры гармонических составляющих этих усилий. Это касается гидродинамических давлений от кавитирующих гребных винтов, а также неуравновешенных моментов малооборотных дизелей (МОД);

- снизились частоты свободных колебаний корпусных конструкций и, соответственно, механизмов с их опорами на крупнотоннажных судах;

- оказываются несовершенными методики расчетов частот свободных колебаний упругих систем, образуемых механизмами и их опорами, из-за конструктивной сложности этих упругих систем при наличии сварных и фланцевых соеди -нений в них;

- отсутствуют сведения о резонансных колебаниях упругих систем в машинных отделениях (МО) судов, т.е. значениях коэффициентов динамического усиления при резонансах колебаний этих объектов.

В ряде случаев это было связано с ошибками при проектировании и строительстве судов из-за несовершенства методик расчетов или отсутствия в Правилах классификационных обществ следующих требований:

- ограничивающих значения возмущающих вибрацию неуравновешенных моментов МОД;

- определяющих низшие частоты свободных колебаний корпусных конструкций и упругих систем в МО теплоходов, исходя из спектров возмущающих усилий.

Таким образом, сведения о результатах исследований вибрации, приведенные в данной работе, подтверждают возможность снижения уровня вибрации в упругих системах в МО теплоходов различными способами. К тому же, во многих случаях этого можно было избежать путем предварительного анализа упругих систем с точки зрения предотвращения резонансных условий еще на стадии проектирования судов [98]. Однако, это возможно при наличии в Правилах МРС требований по нормированию низших частот свободных колебаний упругих систем в машинных отделениях, основанных на спектрах неуравновешенных сил и моментов главных дизелей.

На большинстве судов мирового флота разного назначения установлены МОД в качестве главных двигателей, особенно на контейнеровозах, где мощности этих машин уже значительно превышают 50 МВт.

Поэтому развитие отечественного судостроения приведет к необходимости проектирования судов с учетом динамики устанавливаемых МОД и соблюдением технических и санитарных норм вибрации, что должно решаться на стадии проектирования блоков машинных отделений (БМО).

Полученные научные и практические результаты используются в учебном процессе подготовки специалистов (механиков) для морского флота в МГУ им. адм. Г.И. Невельского и ГМУ им. Ф.Ф. Ушакова (раздел «Виброакустические

методы диагностирования судовых технических средств» в дисциплине «Основы теории надежности и диагностики»), а также в Институте повышения квалификации (при ГМУ им. Ф.Ф. Ушакова) для подготовки механиков по программам М1 и М2 в дисциплине «Контроль и диагностика технического состояния дизелей».

Основные теоретические и практические положения и результаты диссерта-циионной работы докладывались на следующих заседаниях, семинарах и конференциях:

1) научно-технический семинар 3-го отделения ЦНИИ имени академика А.Н.Крылова по рассмотрению Предложений по корректировке Правил морского Регистра судоходства в области вибрации (г. Санкт-Петербург, 2002 г. Протокол в Приложении И);

2) семинар в Морской инженерной компании 05.07.2002 г. (г. Владивосток, 2012г. Протокол в Приложение И);

3) научно-технического семинара «Теоретические и экспериментальные аспекты динамики и прочности энергетических установок, оборудования и систем» 6-го (совместно с представителями 3-го) отделения ФГУП «Крыловский государственный научный центр» (г. Санкт-Петербург, 2012 г. Протокол в Приложении А);

4) научно-технического семинара кафедры «Судовые двигатели внутреннего сгорания» Морского государственного университета им. адм. Г.И. Невельского с участием сотрудников Дальневосточного Федерального университета и Дальрыбвтуза (г. Владивосток, 09.07.2012 г. Заключение в Приложении Л);

5) научно-технического семинара кафедры «Кораблестроения» Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета (г. Комсомольск-на-Амуре, 2012 г. Заключение в Приложении М).

6) региональных, всесоюзных (всероссийских) и международных конференциях:

- научно-технических конференциях (НТК) профессорско-преподавательского состава ДВПИ им. В.В. Куйбышева (1975 - 1985 гг.), ДВГМА (МГУ) им. адм.

Г. И. Невельского (1986 - 2011 г.);

- Всесоюзной НТК «Совершенствованию методов расчета прочности судовых корпусных конструкций (Ленинград, 1976);

- Всесоюзной НТК «VII ДВ науч. техн. конф. по повреждениям и эксплуатационной надежности судовых конструкций» (Владивосток, 1978);

- Всесоюзной НТК «Проблемаы прочности и надежности конструкций перспективных судов и плавучих сооружений» (Ленинград, 1979);

- Всесоюзной НТК «Совершенствованию эксплуатации и ремонта корпусов судов» (Калининград,1979);

- Всесоюзной НТК «Эксплуатация и конструктивная прочность судовых конструкций» (Горький, 1980);

- Всесоюзной НТК «Опыт проектирования и модернизации судов с учетом особенностей ДВ бассейна» (Владивосток,1980);

- Всесоюзной НТК «Повреждения и эксплуатационная надежность судовых конструкций» (Владивосток,1981 );

- Всесоюзной НТК «Совершенствование эксплуатации и ремонта корпусов судов» (Калининград, 1981);

- Всесоюзной НТК «Корпус-83» (Николаев,1983);

- IV Всесоюзной НТК «Проблемы научных исследований, изучения и освоения Мирового океана» (Владивосток, 1983);

- Всесоюзной НТК «Повреждения и эксплуатационная надежность судовых конструкций» (Владивосток, 1984);

- Всесоюзной НТК по судоремонту (Ленинград, 1985);

- Всесоюзной НТК «Повышение эффективности и надежности СЭУ» (Владивосток, 1986);

- Всесоюзной НТК памяти ак. Шиманского Ю.А. (Ленинград, 1990);

- Всесоюзной НТК «Прочность и эксплуатационная надежность судов» (Владивосток, 1996);

- 2-й Международной конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока» (Владивосток, 1987);

- Международной конференции «Кораблестроение и океанотехника. Проблемы и перспективы, SOPP-98», (Владивосток,1998, 2001);

- Международной конференции «Проблемы прочности и эксплуатационной надежности судов. ПЭНС-99» (Владивосток, 1999);

- Международной конференции «TEAM'2000» (Vladivostok, 2000); Научнотех. конф. «Наука морскому образованию на рубеже веков» (Владивосток, 2000);

- Международной конференции «ISC'2002» (St.Petersburg, 2002); 5-й междунар. научнотех. конф. «Проблемы транспорта Дальнего Востока» (Владивосток, 2003);

- Международной конференции «TEAM'04» (Vladivostok, 2004); Региональной научно-практической конференции «Флот-05» (Владивосток, 2005);

- 6-й научно-практической конференции «FEBRAT-05» (Владивосток, 2005, 2011);

- Всероссийской НТ «Конференции по строительной механике корабля памяти академика Ю.А. Шиманского» (СПб, 2011);

- Всероссийской НТ «Конференции по строительной механике корабля, посвященная памяти профессора П.Ф. Папковича» (СПб, 2012);

- XXVII сессия Российского общества акустиков, посвященная памяти ученых-аккустиков ФГУП КГНЦ А.В. Смольякова и В.И. Попкова (СПб, 2014).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 124 научных работах. Из них 84 статьи, 2 монографии, 14 тезисов докладов, 15 отчетов по НИР, 3 патента на изобретения, 6 программ для ЭВМ. В рецензируемых журналах и изданиях опубликовано 19 статей.

Структура и объем диссертации. Текст диссертации, состоящей из введения, шести глав, заключения, библиографического списка из 155 наименований и приложений изложен на 318 страницах. Диссертация содержит 66 рисунков и 30 таблиц. Нумерация формул и иллюстраций даются по главам.

В первой главе сделан обзор исследований вибрации в машинных отделениях теплоходов, перечислены основные нерешенные проблемы, сформулированы

цель и задачи диссертации.

Вторая глава посвящена проблемам вибрации судовых дизелей, которые определены по результатам обследования и исследования вибрации на судах Дальневосточных судовладельцев. Сделаны выводы о том, что при проектировании судов необходимо выполнять нормирование вибрации в МО судов с главными МОД с учетом полного спектра их неуравновешенных моментов.

В третьей главе рассмотрены все неуравновешенные моменты малооборотных дизелей, методики их расчетов, предложены критерии оценки абсолютных значений отдельных гармонических составляющих данных моментов с целью учета их при анализе вибрационного состояния упругой системы «дизель-днище».

В четвертой главе рассматриваются автоматизация проектирования упругих систем, образуемых элементами СЭУ. Даются рекомендации по проектированию блока МО в целом и расчетам частот свободных колебаний основной упругой системы ДД, а также подсистем с использованием различных методов. Даются рекомендации по нормированию частот свободных колебаний упругих систем с целью исключения возможности появления резонансов.

Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям вибрации сложной упругой системы «дизель-днище», которые выполнялись в натурных условиях на разных типах судов. По результатам измерений вибрации главных МОД определены коэффициенты динамичности при резонансах в упругих системах типа ДД, выполнена оценка диссипативных свойств данной системы.

В шестой главе приведено внедрение результатов исследований на всех обследованных судах. При этом использованы различные способы снижения уровня вибрации упругих систем в МО. Привены конкретные конструктивные меры по снижению упругих систем в составе СЭУ танкеров типа «Самотлор».

В заключительной части формулируются выводы и теоретические и практические положения, вытекающие из полученных в настоящей работе научных результатов.

В дополнение к основному тексту диссертации даны Приложения А, Б, В, Г, Д, Е, Ё, И, К, Л, М, в которых приведены:

- протоколы заседаний научно-технических семинаров;

- результаты расчетов присоединенных масс воды, частот свободных колебаний по МКЭ, податливости фиктивных конечных элементов, по программам RESURS, PLAST, KONUS;

- описание патентов и машинного анализатора МК-310;

- акт внедрения с расчетом экономической эффективности;

- свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ВИБРАЦИИ В МАШИННЫХ

ОТДЕЛЕНИЯХ ТЕПЛОХОДОВ

Судовая вибрация, возбуждаемая гребными винтами и главными дизелями, особенно длинноходовыми, всегда вызывала проблемы, которые проявлялись в виде усталостных трещин в судовых конструкциях или в элементах гребных установок, повышенного уровня вибрации механизмов и устройств в машинных и румпельных отделениях.

1.1. Вибрация от главных малооборотных дизелей

Рост размеров судов и мощностей силовых установок в конце 20-го века, повышение скоростей судов, особенно контейнеровозов, использование экономичных малооборотных дизелей большой мощности в качестве главных двигателей привел к проблемам, вызванным повышением уровня вибрации. Этому были посвящены доклады на конференции в 2002 [131, 132]. Исследования в этой области выполнялись в ЦНИИ им. ак. А.Н. Крылова, ЦНИИМФ, ДВФУ (ДВПИ), МГУ им. адм. Г.И. Невельского и других организациях страны [79, 82, 84, 88, 94, 98, 108, 111 ].

Выполнялись работы, посвященные исследованиям вибрации от МОД представителей классификационных обществ, например, Бюро Веритас [142], Норвежского Веритас [125, 141], а также фирмами IHI [129, 135] и MAN B&W [113].

В целом этим проблемам посвящены работы по исследованию вибрации на судах отечественных ученых, среди которых Белов И.М., Вороненок Е.Я., Давыдов В.В., Ефремов Л.В., Иванюта Э.И., Крючков Ю.С., Лукаш Э.П., Маттес Н.В., Никольский Ю.А., Палий О.М., Поляков В.И, Попков В.И., Постнов В.А., Ростовцев Д.М., Тарануха Н.А., Сочинский С.В., Тузов Л.В., Чувиковский В.С., Шиманский Ю.А., Щукина Е.Н., Галь А.Ф Зинченко В.И., Клюкин И.И., Крючков Ю.С., Лошаков В.И., Нерубенко Г.П., а также иностранных исследователей: Asmussen I.,Bourceau G., Bryndum L., Choi J., Chang J., Garnier H., Fuji K., Fujino R., Jacobsen S., Kim M., Kim S., Laheld P., Larsen O., Mano M., Masson J., Mizuuchi M., Munn H., Nagai M., Ochi Y., Ohtaka K., Okada Y., Shiraki K., Sontvedt T., Stefenson J., Shyu R., Tanida K., Volcy G., Wang W., Yamaguchi T.

Так как в основном проблемы вибрации возникают при резонансных колебаниях упругих систем c частотами главных порядков дизелей, в работе приведен анализ неуравновешенных сил и моментов МОД и предложены критерии для их оценки. Расчеты неуравновешенных моментов МОД выполнялись по методикам работ проф. Истомина П.А. и проф. Терских В.П. (гармонических составляющих опрокидывающего момента). При определении спектра гармонических составляющих горизонтального скручивающего момента МХ предложена методика, разработанная автором [94, 111].

Критерии оценки неуравновешенных моментов дизелей разработаны на основе коэффициентов динамического усиления при резонансах колебаний реальных упругих систем, полученных в результате исследований вибрации, и норм вибрации, действующих Правил МРС. При этом предполагается, что амплитуды вынужденных колебаний (даже при резонансе) не будут превышать допускаемых величин.

Для судов, находящихся в эксплуатации, устранение повышенного уровня вибрации чаще выполняется за счет конструктивных мер, например, изменением жесткости упругой системы с целью повышения частоты свободных колебаний и устранения условий резонанса. Однако, в ряде случаев это требует больших материальных затрат и принимаются меры по назначению запретной зоны в работе гребной установки, что проще всего и требует только установления диапазона по частоте вращения валопровода.

Таким образом, сведения о результатах исследований вибрации, приведенные в данной работе, подтверждают возможность снижения уровня вибрации в упругих системах в МО теплоходов различными способами. К тому же, во многих случаях этого можно было избежать путем предварительного анализа упругих систем с точки зрения предотвращения резонансных условий еще на стадии проектирования судов. Однако, это возможно только при наличии в Правилах МРС требований по нормированию низших частот свободных колебаний упругих систем в машинных отделениях, основанных на спектрах неуравновешенных сил и моментов главных МОД.

При анализе совместных колебаний главных МОД с конструкциями корпуса судна (днищем МО) приняты основные формы колебаний данной упругой системы, которые приведены на рисунке 1.1 для системы с одним дизелем (система «дизель-днище» - ДД) и рисунке 1.2 - с двумя главными машинами (система 2ДД). Эти формы (1-я, Н, Х и х) достаточно хорошо изучены и широко используются при исследованиях вибрации судов [99].

Некоторое искажение форм происходит в связи с неравномерностью жесткости по длине и ширине днища МО, а также асимметрией самой упругой системы, например из-за наличия связей верхнего крепления остовов дизелей с одного борта. Также оказывает влияние на систему расположение дизелей (в плане) по длине МО и ширине для судов с 2-мя машинами. При этом появляются связные колебания системы, т.к. центр масс системы не совпадает центром масс дизеля, относительно которого определяются его неуравновешенные силы и моменты.

Первая форма колебаний системы ДД (рисунок 1.1б) соответствует 1-ой форме колебаний днища МО как пластины с пучностью в центре. В центре масс дизеля, смещенного в корму на перекрытии МО, имеем перемещения: ъ и фу и для системы 2ДД - ъ, фу и фх.

Н - форма колебаний приведена на рисунке 1.1г (и 1.2г для системы 2ДД) соответствует 2-й форме колебаний днища МО (с нейтральной осью в ДП и при бортовых пучностях) и поперечных колебаниях остова дизеля как балки-стенки. Перемещения в центре масс дизеля: у, фх и для системы 2ДД (при расположении дизелей ближе к ДП относительно пучности) - ул и упр, фхл и фхпр. При этом для второй системы линейные и угловые перемещения совпадают по фазе.

Х - форма колебаний системы ДД (рисунок1.1в) соответствует более высокой форме колебаний днища МО (с диагональной пучностью) и кручению остова

ъ

а

б

1-я форма ъ

в

Х-форма

г

И-форма

д х-форма

Рисунок 1.1 - Основные формы колебаний системы «дизель-днище»: а - физическая модель; б - 1-я форма колебаний; в - Н-форма колебаний; г - Х-форма

колебаний; д - х-форма колебаний

дизеля относительно вертикальной оси ъ с линейными перемещениями концов блока цилиндров в противофазе. Данная форма колебаний свойственна только системам ДД с МОД при относительно большой их высоте и при определенном порядке работы цилиндров (значительных по величине гармонических

составляющих горизонтального скручивающего момента - Мх ). Перемещения в центре масс дизеля: у и фъ.

х - форма колебаний системы ДД представлена на рисунке 1.1д. При этом блок цилиндров совершает поперечные синфазные колебания по концам и в противофазе - в центре. Эта форма характерна для дизелей с числом цилиндров более 8, у которых достаточно большие по величине гармонические составляющие горизонтального скручивающего момента от нормальных сил высоких порядков с соответствующими форме колебаний векторными диаграммами [85, 96, 97].

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Худяков Сергей Алексеевич, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамович, С.Ф. Динамическая прочность судового оборудования / С.Ф. Абрамович, Ю.С. Крючков. - Л.: Судостроение, 1967. - 512 с.

2. Бабцев, В.А. Повреждения танкеров ледового плавания типа «Самотлор» / В.А. Бабцев, С.А. Худяков // Теория и прочность ледокольного корабля. -Горький: ГПИ, 1982. - С.87-90.

3. Барабанов, Н.В. Анализ причин конструктивных повреждений контейнеровозов типа «Варнемюнде» / Н.В. Барабанов, Н.А. Иванов, С.А. Худяков // Межвузовский сборник: Судостроение и судоремонт. - Владивосток: ДВПИ, 1977. Вып.1. - С.140-159.

4. Барабанов, Н.В. Натурные исследования пульсации давлений, индуцируемых гребным винтом / Н.В. Барабанов, Н.А. Иванов, С.А. Худяков // Судостроение, 1980, №7. - С.30-32.

5. Барабанов, Н.В. Вибрационные повреждения на судах типа «Варнемюнде» / Н.В. Барабанов, В.И. Лактюнкин, С.А. Худяков // Науч.-техн. сб. Регистра СССР. - Л.: Транспорт, 1980. Вып.9. - С.56-63.

6. Барабанов, Н.В. Фундаменты под судовые среднеоборотные дизели / Н.В. Барабанов, А.П. Сурженко, С.А. Худяков // Судостроение, 1988, №3. - С.5-7.

7. Барабанов, Н.В. Вибрация днищевого перекрытия машинного отделения судов типа «Беломорсклес» / Н.В. Барабанов, С.А. Худяков // Тр-ды ДВПИ. -Владивосток, ДВПИ. Т.102, 1975.-С.32-36.

8. Барабанов, Н.В. Анализ вибрационных повреждений корпусных конструкций в кормовой оконечности судов типа «Варнемюнде» / Н.В. Барабанов, С.А. Худяков // Тезисы докл. ХХП конф. НТО Судпрома. - Л., 1976. .-С.103-104.

9. Бидерман, В.А. Теория механических колебаний: учебник для вузов / В.А. Бидерман. - М.: Высшая школа, 1980. - 408 с.

10. Биргер, И.А. Расчет на прочность деталей машин: справочник / И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич.- М.: Машиностроение, 1999. - 640 с.

11. Вайнберг, Д.В. Расчет пластин / Д.В. Вайнберг, Е.Д. Вайнберг. - Киев. Будивельник, 1970. - 435 с.

12. Васильев, А.Л. Судовые фундаменты / А.Л. Васильев, М.К. Глозман, В.А. Голубев, А.К. Сборовский. - Л.: Судостроение, 1969. - 280 с.

13. Вибрация в технике: справочник в 6-ти т. / Ред.совет: Челомей В.Н. (пред.)

- М.: Машиностроение, 1978-1981.

14. Гаврилов, М.Н. Статистический анализ повреждений корпусных конструкций / М.Н. Гаврилов. - М., Транспорт, 1971. - 122 с.

15. Голуб, Е.С. Диагностирование судовых технических средств: справочник / Голуб Е.С., Е.З. Мадорский, Г.Ш. Розенберг. - М.: Транспорт, 1993. - 150 с.

16. Городский, В.В. Ведение в факторное планирование эксперимента / В.В. Городский. - М.: Наука, 1976. - 224 с.

17. Горбачев, К.П. Упругое уплотнительное кольцо / К.П. Горбачев, С.А. Худяков // Сборник научных трудов: Повышение надежности судового оборудования. - Владивосток, Мор. гос. ун-т, 2002. - С.70-77.

18. Гусаков, Г.И. Местная вибрация днища морских буксиров типа «Стремительный» / Гусаков Г.И., Худяков С.А. // Трудыды ДВПИ. - Владивосток, ДВПИ. Т.103, 1975. - С.41-42.

19. Давыдов, В.В. Динамические расчеты прочности судовых конструкций / В.В. Давыдов, Н.В. Маттес. - Л.: Судостроение, 1974. - 336 с.

20. Джонсон, И. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: методы планирования эксперимента / И. Джонсон, Ф. Лион. - М.: Мир, 1981. -579 с.

21. Дурнев, М.В. Прогнозирование состояния виброизоляции дизелей / М.В. Дурнев, С.А. Худяков // Матер. науч. техн. конф.: «Наука - морскому образованию на рубеже веков». - Владивосток, Гос. мор. академия, 2000. - С.182-186.

22. Ефремов, Л.В. Надежность и вибрация дизельных установок промысловых судов / Л.В. Ефремов, Э.Р. Черняховский. - М.: Пищевая промышленность, 1980.

- 232 с.

23. Ионов А.В. Средства снижения вибрации и шума на судах / А.В. Ионов // ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. - СПб., 2000.

24. Исследование вибрации вспомогательных дизель-генераторов 3А-25 на ЗРС проекта В-422: отчет о НИР/ Худяков С.А. - Владивосток: Дальневосточный политехнический институт, 1981. - 24 с.

25. Исследование вибрации кормовой оконечности судов типа «Варнемюнде»: отчет о НИР/ Худяков С.А. - Владивосток: Дальневосточный политехнический институт, 1976. - 156 с.

26. Исследование причин повреждений и разработка чертежей модернизации повреждаемых днищевых перекрытий на плавбазах В-69 и «Н. Исаенко». (Глава: Вибрация главных дизелей): отчет о НИР/ Худяков С.А. - Владивосток: Дальневосточный политехнический институт, 1977. - 116 с.

27. Исследование причин повреждений фундаментных рам дизелей 6ДКРН 74/160-3 танкеров типа "Самотлор": отчет о НИР/ Худяков С.А. - Владивосток: Дальневосточный политехнический институт, 1984. - 33 с.

28. Исследование эффективности модернизации судов типа "Варнемюнде": отчет о НИР/ Худяков С.А. - Владивосток: Дальневосточный политехнический институт, 1977. - 50 с.

29. Истомин, П.А. Динамика судовых двигателей внутреннего сгорания / П.А. Истомин. - Л.: Судостроение, 1964. - 288 с.

30. Истомин, П.А. Построение экспериментальной кривой резонанса с помощью метода наименьших квадратов / П.А. Истомин, Н.Г. Мелещенко // -Двигателестроение, 1979, № 3. - С.13-15.

31. Киеси, И. Аварии в больших судовых дизелях. «Сэйсан гидзюцу», 1970, т.4. -Р.1-15.

32. Клюкин, И.И. Борьба с шумом и вибрацией на судах / И.И. Клюкин. -Л., Судостроение, 1971. - 416с.

33. Колесников, А.Е. Шум и вибрация: учебник / А.Е. Колесников. - Л.: Судостроение, 1988. - 248 с.

34. Короткин, А.И. Присоединенные массы судна: справочник / А.И. Короткин. -Л.: Судостроение, 1986. - 312 с.

35. Крагельский, И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1968. - 480 с.

36. Лактюнкин, В.И. Устранение вибрационных повреждений корпусов мотоботов проекта 4.423/4 / В.И. Лактюнкин, С.А. Худяков // Судоремонт флота рыбной промышленности,1980, №43. - С.28-30

37. Леонтьев, Л.Б. Причины аварии на ВДГ №3 т/х «Bay» / Л.Б. Леонтьев, С.А. Худяков // Сборник научных трудов: Повышение надежности судового оборудования. - Владивосток, Морской государственный университет, 2002. -С.110-115.

38. Леонтьев, Л.Б. Ремонт коленчатого вала двигателя 520МТВН-30 т/х «Чажма» / Л.Б. Леонтьев, С.А. Худяков // Сборник научных трудов: Автоматизация и новые технологии в судоремонте. - Владивосток, Дальневосточная государственная морская академия, 2000. - С.82-86.

39. Лошаков В.И. Собственные поперечные колебания судовых дизелей / В.И. Лошаков // Труды ЦНИИМФ: Судовые энергетические установки. Вып. 226. - Л.: Транспорт, 1977. - С.64-79.

40. Лукаш, Э.П. Совершенствование методов расчета собственных частот и форм колебаний судовых конструкций: дис.... канд. техн. наук: / Лукаш Эрнест Павлович. 05.08.02 - Николаев, 1978. - 22 с.

41. Лукьянов, И.С. Оценка работоспособного состояния остова дизеля / И.С. Лукьянов, С.А. Худяков // Сборник научных трудов: Исследования по эффективности и качеству судоремонта и технического обслуживания флота. -Владивосток, Дальневосточная государственная морская академия, 1995. - С.18-22.

42. Мано, И. Вибрация корпуса судна от неуравновешенного момента 2-го порядка главных дизелей / И. Мано // Нихон дзосен гаккайси, 1978. Т.590. -С.379-385.

43. Мероприятия по уменьшению вибрации судов. Том 1-3: ; отчет о НИР / Давыдов В.В. - Горький: Горьковский институт инженеров водного транспорта, 1976. - 319 с.

44. Мышинский Э.Л. Борьба с вибрацией и шумом в инженерной практике / Э.Л. Мышинский // ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. - СПб., 2011. - 240 с.

45. Надежность в машиностроении: справочник / Под ред В.В. Шашкина. -СПб.: Политехника, 1992. - 719 с.

46. Найденко, О.К. Динамика корабельных энергетических установок с двигателями внутреннего сгорания / О.К. Найденко. - Л.: Судостроение, 1974. -538 с.

47. Найденко, О.К. Амортизация судовых двигателей и механизмов / О.К. Найденко, П.П. Петров. - Л.: Судостроение, 1962. - 288.

48. Никольский, Ю. А. О вибрационной прочности корпусных конструкций в машинных отделениях / Ю.А. Никольский, Е.Н. Щукина // - Судостроение, 1982. №3. - С.22-23.

49. Божко, А.Е. Пассивная и активная виброзащита судовых механизмов / А.Е. Божко, А.Ф. Галь, А.П. Гуров и др. - Л.: Судостроение, 1987. - 176 с.

50. Периодические силы, передаваемые гребным винтом корпусу судна: труды ЦНИИ им. ак. А.Н. Крылова, вып. 273. - Л.: Изд-во ЦНИИ им. ак. А.Н. Крылова, 1972. - 154 с.

51. Попков, В.И. Виброакустическая диагностика в судостроении / В.И. Попков, Э.Л. Мышинский, О.И. Попков. - Л.: Судостроение, 1989. - 256 с.

52. Попело, А.В. Модели диагностирования судовой техники / А.В. Попело, С.А. Худяков // Матер. науч. техн. конф. «Наука - морскому образованию на рубеже веков». - Владивосток, Дальневосточная государственная морская академия, 2000. - С.170-172.

53. Постнов, В.А. Вибрация корабля: учебник / В.А. Постнов, В.С. Калинин, Д.М. Ростовцев. - Л.: Судостроение, 1983. - 248 с.

54. Постнов, В.А. Метод модуль-элементов в расчетах судовых конструкций / В.А. Постнов, Н.А. Тарануха. - Л.: Судостроение, 1990. - 320 с.

55. Правила классификации и постройки морских судов: том 2 / Глав. управ. Росс. мор. регистра России. - СПб, 2010. - 620 с.

56. Рабинер, Л. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Л. Рабинер, Б. Гоулд. Пер. с англ. А. Л. Зайцева под ред. Ю. Н. Александрова. - М.: Мир, 1978. - 350 с.

57. Разработка и внедрение программы расчета собственных частот и форм колебаний судовых конструкций: отчет о НИР / Козляков В.В. - Одесса: Одесский институт инженеров морского флота, 1977. - 74 с.

58. Разработка рекомендаций по подкреплению конструкций и снижению уровня вибрации т/к «Самотлор»: отчет о НИР/ Худяков С.А. - Владивосток: Дальневосточный политехнический институт, 1980. - 71 с.

59. Румшинский, Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента: справочное пособие / Л.З. Румшинский. - М.: Наука, 1971. - 192 с.

60. Скуридин, А.А. Снижение вибрации дизелей, вызываемой неуравновешенностью крутящего момента / А.А. Скуридин, В.А. Янченко // - Двигате-лестроение, 1981, №7. - С.19-22.

61. Сорокин, Е.С. К теории внутреннего трения при колебаниях упругих систем / Е.С. Сорокин. - М.: Изд-во литер. по строительству, архитектуре и строительной механике, 1960. -166 с.

62. Справочник технолога-машиностроителя: в 2-х т. / Под ред А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - 4-е изд, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - Т.2. - 496 с.

63. Струтынский, А.В. Повреждения и отказы судовых технических средств: учеб. пособие / А.В. Струтынский, С.А. Худяков. - Владивосток: Изд-во Морского государственного университета, 2012. - 160 с.

64. Струтынский, А.В. Оценка жесткости фундаментов судовых дизелей небольшой мощности / А.В. Струтынский, С.А. Худяков // Эксплуатация судов в Дальневосточном бассейне. - Владивосток: НТО им. ак. Крылова,1984. - С.43-47.

65. Тарануха, Н.А. Гидроупругое взаимодействия судового корпуса с окружающей жидкостью. Математическое моделирование / Н.А. Тарануха, С.Д. Чижиумов. - М.: РАН, 2007, том 19, № 11. - С. 51-58.

66. Тарануха, Н.А. Динамика «неправильных» оболочек / Н.А. Тарануха, Г.С.

Лейзерович. - Владивосток: Дальнаука, 2005. - 423 с.

67. Тарануха, Н.А. Математическое моделирование колебаний сложных оболочек. Гидроупругая постановка с учетом сопротивления / Н.А. Тарануха, О.В. Журбин.- Владивосток: Дальнаука, 2008. - 253 с.

68. Тарануха, Н.А. Неочевидные особенности динамики круговых цилиндрических оболочек / Г.С. Лейзерович, Н.А. Тарануха // Механика твердого тела. - М.: РАН, 2008, № 2. - С. 96-105.

69. Тарануха, Н.А. Об особенностях собственных изгибных колебаний круговых колец с начальными неправильностями / Г.С. Лейзерович, Н.А. Тарануха // Прикладная Математика и механика. - М.: РАН, 2012, том 76, вып. 2.

- С. 306-312.

70. Тарануха, Н.А. Оценка гидроупругих колебаний сложных судовых конструкций / Н.А. Тарануха // Материалы международной конференции "Кораблестроение и океанотехника. Проблемы и перспективы". SOPP-98, Владивосток: Дальневосточный государственный технический университет, 1998.

- С. 60-65.

71. Тарануха, Н.А. Решение задачи о гидроупругих колебаниях конструкций при проектировании судна / Н.А. Тарануха, С.Д. Чижиумов, О.В. Журбин // Материалы XII Дальневосточной научно-технической конференции «Учет особенностей дальневосточного бассейна при проектировании и модернизации судов». - Владивосток: Дальневосточный государственный технический университет, 1995. - С. 112-114.

72. Тарануха, Н.А. Проектное обеспечение норм вибрации в машинных отделениях судов с главными малооборотными дизелями / Н.А. Тарануха, С.А. Худяков // Труды Крыловского государственного научного центра. - СПб, 2013. Вып. 75 (359). -С.163-168.

73. Тарануха, Н.А. Рекомендуемые критерии оценки неуравновешенности судовых малооборотных дизелей / Н.А. Тарануха, С.А. Худяков // Ученые записки КнАГТУ. Комсомольск-на-Амуре: КнАГТУ, 2012. - №IV-1(12). - С. 94-99.

74. Тарануха, Н.А. Учет фланцевых соединений судовых механизмов в МКЭ с

использованием «фиктивных» конечных элементов / Н.А. Тарануха, С.А. Худяков // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета, 2013. № 1-1(13). - С.90 -98.

75. Терских, В.П. Крутильные колебания валопроводов силовых установок: в 4-х т. / В.П. Терских. - Л.: Судостроение, 1970.

76. Тимошенко, С.П. Колебания в инженерном деле / С.П. Тимошенко. -М.: Наука, 1967.-444 с.

77. Тузов, Л.В. Вибрация судовых двигателей внутреннего сгорания: монография / Л.В. Тузов, О.К. Безюков, О.В. Афанасьева. - СПб, Изд-во Политехнического университета, 2012. - 348 с.

78. Худяков, С.А. Алгоритм расчета ресурса и гамма-параметра для валов / С.А. Худяков // Сборник научных трудов: Повышение надежности судового оборудования. - Владивосток, Морской государственный ун-т, 2002. - С.50-55.

79. Худяков, С.А. Анализ вибрации судов с длинноходовыми дизелями / С.А. Худяков // Матер. 5-й медунар. научнопракт. конф. «Проблемы транспорта Дальнего Востока». - Владивосток, ДВО РАТ, 2003. - С.411-414.

80. Худяков, С.А. Анализ возмущающих усилий вибрации теплоходов с малооборотными дизелями / Н.А.Тарануха, С.А. Худяков // Проблемы транспорта Дальнего Востока. Пленарные доклады 11 -й научно-практической конференции БЕБКАТ-И. - Владивосток: Морской государственный ун-т, 2011. С.49-51.

81. Худяков, С.А. Анализ жесткости Л-образного фундамента / С.А. Худяков // Сборник научных трудов: Исследования по эффективности и качеству судоремонта. - Владивосток, Дальневосточное высшее инженерное морское училище, 1990. - С.12-22.

82. Худяков, С.А. Вибрационные повреждения дизеля 5Ь60МС / С.А. Худяков // Матер. 5-й медунар. научн. практ. конф. «Проблемы транспорта Дальнего Востока». - Владивосток, ДВО РАТ, 2003. - С.432-435.

83. Худяков, С.А. Влияние присоединенных масс воды на иенрионные характеристики судовых упругих систем/ С.А. Худяков// Транспортное дело России, №6 (Дополнительный выпуск). - М.: Транспорт, 2012. - С.96-99.

84. Худяков С.А. Вибрации судовых малооборотных дизелей: монография/ С.А. Худяков// - Новороссийск: ГМУ им. адм. В.В. Ушакова, 2014. -120 с.

85. Худяков, С.А. Виброизоляция морской техники / С.А. Худяков, В.Ф. Шарапатюк // Сб. докл. междун. конф. «Кораблестроение и океанотехника. Проблемы и перспективы», БОРР-98. - Владивосток, 1998. - С.404-407.

86. Худяков, С.А. Деформация днищевых перекрытий машинных отделений теплоходов / С.А. Худяков // Межвузовский сборник: Судостроение и судоремонт. - Владивосток, 1977. Вып.1. -С. 112-119.

87. Худяков, С.А. Динамика упругих систем в машинных отделениях судов с главными малооборотными дизелями / Н.А. Тарануха, С.А. Худяков // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. - СПб, 2012. Вып. 67 (351). - С.161-168.

88. Худяков, С.А. Конструкционное обеспечение вибронадежности упругих систем в машинных отделениях теплоходов / С.А. Худяков // Судостроение, 1984, №10. -С.31-34.

89. Худяков, С.А. Критерии неуравновешенности судовых малооборотных дизелей / С.А. Худяков // Межвузовский сборник: Судостроение и судоремонт. -Владивосток, 1980. -С.79-83.

90. Худяков, С.А. Модернизация фундаментов главных дизелей СТР проекта 503 / С.А. Худяков // Судоремонт флота рыбной промышленности, 1985, №59. -С.37-39.

91. Худяков, С.А. Нормирование частот свободных колебаний упругих систем в машинных отделениях транспортных судов / С.А. Худяков // Транспортное дело России / .№12. Часть 2, 2006. - М.: Транспорт, 2006. - С.9-12.

92. Худяков, С.А. О надежности валопроводов судов типа «Сестрорецк» / С.А. Худяков // Сборник трудов. - Владивосток, Дальневосточное высшее инженерное морское училище, 1975. Вып. 27. - С. 42-45.

93. Худяков, С.А. Обеспечение вибростойкости конструкций машинных отделений теплоходов / С.А. Худяков // Судостроение, 1982, №3. - С.42-45.

94. Худяков, С.А. Обеспечение вибростойкости механизмов, оборудования, корпусных конструкций в машинных отделениях теплоходов: дис...канд. техн. наук: 05.08.05 / Худяков Сергей Алексеевич. - Владивосток, 1982. - 24 с.

95. Худяков, С.А. Особенности вибрации судовых малооборотных дизелей / С.А. Худяков. - Владивосток, 1985. - 12 с. - Деп. в ЦНИИ «Румб» 15.09.85. №2221.

96. Худяков, С.А. Обоснование необходимости нормирования вибрации в машинных отделениях транспортных судов / С.А. Худяков // Пленарные доклады 6-й научнопракт. конф. «Проблемы транспорта Дальнего Востока». БЕБКАТ-05. -Владивосток, Морской государственный ун-т, 2005. -С.178-184.

97. Худяков, С.А. Особенности расчета судовых конструкций с фланцевыми соединениями / С.А. Худяков // Повреждения и эксплуатационная надежность судов Дальневосточного бассейна. - Владивосток, НТО им. ак. А.Н. Крылова, 1986. Вып.15. -С.43-47.

98. Худяков, С.А. Оценка гамма-процентного ресурса судовых гребных валов после восстановления / С.А. Худяков // Транспортное дело России / Специальный выпуск, №3. - М.: Транспорт, 2005. - С.74-78.

99. Худяков, С.А. Практика решения проблем вибрации судовых дизелей: монография / С.А. Худяков. - Владивосток: Изд-во Морского государственного университета, 2006. - 172 с.

100. Худяков, С.А. Предотвращение усталостных повреждений дизелей промысловых судов / С.А. Худяков // Судоремонт флота рыбной промышленности, 1984, №54. -С.28-31.

101. Худяков, С.А. Практикум по основам теории надежности и диагностики: учебное пособие / С.А. Худяков, С.В. Ворохобин. - Владивосток: Изд-во Морского государственного университета, 2011. - 93 с.

102. Худяков, С.А. Принципы нормирования вибрации в машинных отделениях теплоходов / С.А. Худяков // Организация работ при переоборудовании и ремонте судов. - Владивосток, НТО им. ак. А.Н. Крылова, 1983. -С.61-65.

103. Худяков, С.А. Проблемы вибрации судов Дальневосточного бассейна / С.А. Худяков // Сб. докладов междун. конф. «Проблемы прочности и эксплуатационной надежности судов». - Владивосток, Дальневосточная государственная морская академия, 1996, - С.310-317.

104. Худяков, С.А. Проблемы прочности фундаментов упорных подшипников на судах типа «В. Беринг» / С.А. Худяков, В.Ф. Шарапатюк // Сб. докладов междун. конф. «Проблемы прочности и эксплуатационной надежности судов». -Владивосток, 1996. - С.318-320.

105. Худяков, С.А. Проблемы прессовой посадки гребных винтов в насадке / С.А. Худяков, А.В. Струтынский // Транспортное дело России / Специальный выпуск, №3. - М.: Транспорт, 2005. - С.58-59.

106. Худяков, С.А. Проектирование блоков машинных отделений судов с главными малооборотными дизелями / Н.А. Тарануха, С.А. Худяков // Вестник МГУ: Судостроение и судоремонт. - Владивосток, Морской государственный унт, 2012. - Вып. 47. С. 67-72.

107. Худяков, С.А. Результаты измерений вибрации в машинных отделениях теплоходов / С.А. Худяков // Транспортное дело России. Специальный выпуск. -М.: Транспорт, 2004. - С. 34-38.

108. Худяков, С.А. Совместные колебания судовых главных дизелей с конструкциями корпуса / С.А. Худяков // Эксплуатация судов в Тихоокеанском бассейне. - Владивосток, НТО им.ак. А.Н. Крылова, 1981. Вып. 218. -С.81-99.

109. Худяков, С.А. Спектры возмущающих усилий вибрации в машинных отделениях теплоходов / С.А. Худяков // Пленарные доклады 6-й научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока»: ЕЕБЯЛТ-05. - Владивосток: Морской государственный ун-т, 2005. - С.184-189.

110. Худяков, С.А. Технологические расчеты в судовом машиностроении: учебное пособие / С.А. Худяков. - Владивосток: Изд-во Морского государственного университета, 2003. - 53 с.

111. Худяков, C.A. Усилия, возбуждающие вибрацию судовых малооборотных дизелей / CA. Худяков. - Владивосток, 1985. - 10 с. - Деп. в ЦНИИ «Румб» 15.09.85. №2222.

112. Худяков, C.A. Усталостная прочность корпусных конструкций специальных судов / СА. Худяков // Сб. докл. междун. конф. кораблестроение и океанотехника. Проблемы и перспективы». SOPP-98. -Владивосток, 1998. -С.408-410.

113. Худяков, C.A. Устранение трещин в остовах малооборотных дизелей / СА. Худяков // Исследования по повышению эффективности и качества судоремонта. - Владивосток, Дальневосточное высшее инженерное морское училище, 1985. -С.12-21.

114. Худяков, C.A. Устройство для верхнего крепления остова главного двигателя к корпусу судна / СА. Худяков // Патент РФ № 1789421, 1994.

115. Худяков, C.A. Уплотнение камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания (варианты) / СА. Худяков // Патент РФ № 2232280, 2002.

116. Худяков, C.A. Фрикционный демпфер сухого трения для связей верхнего крепления судовых главных дизелей / СА. Худяков // Транспортное дело России, №1(104). - М.: Транспорт, 2013. - С.147-149.

117. Шиманский, ЮЛ. Динамический расчет судовых конструкций / ЮА. Шиманский. - Л.: Судпромгиз, 1963. - 444 с.

118. Щукина, E.H. Расчет вибрационной прочности корпусных конструк-ций / Е.Н. Щукина // Науч. техн. сб. Регистра СССР. Вып.6. - Л.: Транспорт, 1976.

119. Abramovits, M. Handbook of mathematical functions / M. Abramovits, I. Stegen. 1964. - 832 p.

120. An Introduction to Vibration Aspects of Two-Stroke Diesel Engines in Ships. -MAN B&W Diesel A/S, 1995, November. - 11 p.

121. Arrangement and Detail Main Engine Top Bracing. №3K-2810-007/ Hyundai & PRISCO: HHI1854-7S60MC-C.

122. Bourceau, G. Forced Vibration Resonators and Free Vibration of the Hull / G. Bourceau, G. Volcy // - Inter. Shipbuild. Progress, 1975, v.18, №203. -P.243-271; №204. - P.275-294.

123. Bryndum, L. Vibration Aspects of Low-speed Diesels / L. Bryndum, S. Jacobsen // 9th Marine Propaltion Conference, - London, 1987.

124. Chang, J. Dynamic response Prediction Of Rolling Stays / J. Chang, W. Wang, R. Shyu, W. Yeih // Journal of the Society of Naval Arhitects and Marine Engineers, 1997, v.16, №4. -P.51-61.

125. Chang, J. Analisis on the Dynamic Parameters of Rolling Stays on Mane Engines / J. Chang, W. Wang, R. Shyu, W. Yeih // - Master Thesis, Institute of Harbor and River Engineering: National Taiwan Ocean University, 1992.

126. Engine Selection and Project Manual / Sulzer RT-flex96C. Engine data // Wartsila Switzerland Ltd. (Tabl. D5.8 External forces and moments).

127. Khoodiakov, S. Analysis of Vibration of Marine Diesel Generators with Vibroinsulators. Proceedings TEAM'2000. - Vladivostok, 2000,-p.517-518.

128. Fisher, G. Von Haupmotor erregts Schiffsschwinungen / G. Fisher // Schiff und Hafen, 1977, 29, №12. -S.1129-1132.

129. Fuji, K. IHI Ship Vibration Measuring and Analysing System and its Application Results / K/ Fuji, Y. Okada // Japan Shipbuilding and Marine Engineering, 1978, v.12, №1. -P.23-35.

130. Further Development and Application of the MC Engines. - MAN B&W Diesel A/S, 1986, February. - 23 p.

131. Hoilund, A. Propeller Cavitation as a Sourse of Vibration / A. Hoilund, K. Holden, T. Sontvedt // - Schiff und Hafen, 1973, 25, №7. -S.622-626.

132. Khoodiakov, S. Dezign of Diesel Combustion Chamber Sealing. Proceedings SOPP'01 / S. Khoodiakov // - Vladivostok, 2001. -P.445-448.

133. Khoodiakov, S. Principles of Laying Down Limits of Elastic System Free Vibration Frequencies in Engine Rooms / S. Khoodiakov // Proceedings ISC'2002. -St.Peterburg, 2002. -P.143-150.

134. Khoodiakov S. Vibration of Marine Engines of Motorships / S. Khoodiakov // Proceedings TEAM'2004. - Vladivostok, 2004. -P.108-117.

135. Kim M.S. A Parametric Study on Optimization of Main Engine Bed Structure of Large Ship / M.S. Kim, J.H. Choi, S.Y. Kim // Proceedings TEAM'2004. -Vladivostok, 2004. -P.108-117.

136. Larsen, O. Prevention of Hurmful Engine - and Propeller induced Vibrations in the Afterbody of Ships / O. Larsen, T. Sontvedt // Information Det Norske Veritas, 1972, №9. -P.3-30.

137. Marine Engines / Motor Sip Supplement, 1999. - 24 p.

138. Misuuchi, M. Analysis of Transverse Vibration of Actual Engine Frames / M. Misuuchi, M. Nagai // Inter. Symp. Mar. Eng. - Tokyo, 1973. -P.41D-52D.

139. M/V «Azia», Main Engine - 5L60MC / Tech.Report №045-461-7801, Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Tomano Works, 1990. - 10 p.

140. Ochi, Y. Prevention of Engine Room Vibration and Engine Room Double Bottom / Y. Ochi, K. Tanida, R/ Fujii // Inter. Symp. Mar. Eng. - Tokyo, 1977. -P.157-164.

141. Ochi, Y. Prevention of Engine Room Vibration and Engine Room Bottom. Report 1 / Ochi, K. Tanida, R/ Fujii // Ishikawajima-Harima Eng. Rev., 1976, v.16, №6. -P.655-666.

142. Ohtaka, K. Some Comments on the Hull Vibration Induced by Engine / K. Ohtaka // Inter. Symp. Mar. Eng. - Tokyo, 1973. -P.89D-92D.

143. Recommandations en due de limiter les Effects des Vibrationsa Bord der Navires. Bureau Veritas. Note information, 1970, v.138, №1. -P.1-47.

144. Shyn, R. Vibration Analysis and Measurement of a Rolling Stay / R. Shyn // Journal of the Chinese Institute of Engineers. - 1996, v.19, №3. -P.401-408.

145. Sontvend, T. Усилия, возбуждаемые винтом / T. Sontvend // European Shipbuilding, 1971.

146. Stefenson, J. Vibration of Ship's Hull Induced by Engine and Propeller / J. Stefenson // Inter. Symp. Mar. Eng. - Tokyo, 1973. -P.81D-88D.

147. Tagashira, H. Statistical Observation of Damage on Stern Structures due to Vibration / H. Tagashira // Sempaku Shipbiuld. And Boat Eng. Mag., 1978, vol. 51, №15. -P. 19-33.

148. Takahashi, H. Вибрационные силы от винта контейнеровоза / H. Takahashi // Paper Ship. Res. Inst., 1973.

149. Tanida, K. Prevention of Engine Room Vibration. Report 2. Transvers Vibration of Diesel Engines / K. Tanida, Y. Ochi // Исивакадзима Харима гихою . Ishikawajima-Harima Eng. Rev., 1977, v.17, №1. -P.9-17.

150. Taranukha, N.A. Combination of boundary element method and module element method to solve problems of hydroelastic oscillations of complex structures. - In book: Boundary Element Technology X / N.A. Taranukha, V.A. Postnov // -Computational Mechanics Publications, Southampton-Boston. - Belgium, Liege, 1995, р. 211-215.

151. Taranukha, N.A. Hydroelastic Interaction Between the Composite Thin-Wall Structures and the Abutting a Liquid / N.A. Taranukha // Proceedings of the 20th (2010) Conference IS0PE-2010. - Beijing, Chine, June 20-25, 2010, pp. 843-848.

152. Taranukha, N.A. "Module-Boundary Element". In book: Boundary Element Technology XI. - Computational Mechanics Publications, Southampton-Boston. -USA, Honolulu, 1996, р. 23-30.

153. Tagashira, N. Statistical Observaition of Damage on Stern Structures due to Vibration / H. Tagashira // Sempaku Shipbiuld. And Boat Eng. Mag., 1978, vol. 51, №15. -P. 19-33.

154. Volcy, G. The Building and Operation of Vibration - Free Propultion Plants and Ships / G. Volcy, M. Baudian, C. Guinard // SNAME. Transactions, 1988, v.96.

155. Ymaguchi, T. Vibration of Large Diesel Engines / T. Ymaguchi, E. Shiraki // Inter. Symp. Mar. Eng., Tokyo, 1973. -P.53D-64D.

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Рисунок 1.1 - Основные формы колебаний системы «дизель-днище». Стр.20.

Рисунок 1.2 - Основные формы колебаний системы 2ДД. Стр.22.

Рисунок 1.3 - Гидродинамические давления от гребного винта на обшивке днища.

Стр.28.

Рисунок 2.1 - Узел крепления связи к ресиверу (накладной лист установлен при модернизации связей с целью повышения прочности узла и жесткости связи). Стр. 36.

Рисунок 2.2 - Суммирование двух неуравновешенных моментов 2-го порядка. Стр.42.

Рисунок 2.3 - График зависимости максимальных амплитуд вертикальной вибрации от частоты вращения главных дизелей. Стр.43.

Рисунок 2.4 - Зависимость относительных амплитуд вибрации от периода биения или разницы между частотами вращения коленчатых валов дизелей (при резонансе 1-ой формы колебаний с частотой 2-го порядка). Стр.44. Рисунок 2.5 - Фреттинг-коррозия на конусе гребного вала т/х «Пионер Владивостока». Стр.50.

Рисунок 2.6 - Фреттинг-коррозия на фланце промежуточного вала т/х «Пионер Владивостока». Стр. 51.

Рисунок 2.7 - Торец гайки со следами задиров от проворачивания гребного винта на конусе гребного вала. Стр.53.

Рисунок 2.8 - Внутренняя поверхность конуса ступицы гребного винта. Стр.54. Рисунок 2.9 - Фрагмент поверхности носовой части конуса гребного вала. Стр.55. Рисунок 3.1 - Кинематическая (а) и силовая схема (б) кривошипно-шатунного механизма МОД. Стр.59.

Рисунок 3.2 - Схема расчета неуравновешенного момента от сил инерции первого и второго порядков. Стр.60.

Рисунок 3.3 - Значение горизонтального скручивающего момента Мх 6-ти цилиндрового дизеля с порядком работы цилиндров. Стр.62. Рисунок 3.4. Спектрограммы горизонтального скручивающего момента Мх для разных порядков работы цилиндров 6-ми цилиндрового МОД. Стр.63.

Рисунок 3.5. Значение горизонтального скручивающего момента Мху 8-ми цилиндрового дизеля с порядком работы цилиндров. Стр.63. Рисунок 3.6. Спектрограммы горизонтального скручивающего момента Мх для разных порядков работы цилиндров 8-ми цилиндрового МОД. Стр.64.

Рисунок 3.7 - Значения гармонических составляющих главного порядка опрокидывающего момента МОД БМЗ. Стр.66.

Рисунок 3.8. Векторные диаграммы гармонических составляющих неуравновешенных моментов (7 = 6). Стр.67.

Рисунок 3.9 - Допускаемое значение предлагаемых критериев неуравновешенности МОД с ходом поршня 1401 - 2400 мм. Стр.74. Рисунок 4.1 - Конструкция фундамента. Стр.79.

Рисунок 4.2 - Податливость системы «болты - лапа дизеля - фундамент». Стр. 80. Рисунок 4.3 - Упругие системы с одной степенью свободы. Стр. 87. Рисунок 4.4 - Схема расположения двигателя на перекрытии машинного отделения. Стр. 91.

Рисунок 4.5 - Высшие формы колебаний днища МО. Стр. 93.

Рисунок 4.6 - Расчетная схема упругой системы ДГР. Стр. 99.

Рисунок 4.7 - Фланцевое соединение главного МОД типа 6ДКРН74/160-3 с

судовым фундаментом т/к «Самотлор» (трещины в фундаментной раме). Стр.105.

Рисунок 4.8 - Фланцевое соединение СОД типа 8КУБ48Л-2и с фундаментом (показаны трещины, вызванные циклическими напряжениями в конструкциях фланца от вибрации). Стр.106.

Рисунок 4.9 - Расчетная схема МКЭ упругой системы «дизель-днище». Стр.109.

Рисунок 4.10 - Зависимость коэффициентов присоединенных масс воды а от отношения размеров пластины (Ь/а). Стр. 110.

Рисунок 4.11 - Моделирование сечения МО конечными элементами т/х «Беломорсклес». Стр. 111.

Рисунок 4.12 - Расчетная Н - форма колебаний для реальной схемы ДД. Стр. 111.

Рисунок 4.13 - Схема расположения дизель-генератора на раме и фундаменте. Стр.113.

Рисунок 4.14 - Расчетная схема МКЭ для системы «дизель-рама-фундамент-днище» и расчетная форма колебаний. Стр.114.

Рисунок 4.15 - Значения коэффициента прогиба К для пластины. Стр. 118. Рисунок 4.16 - Частотная диаграмма системы ДД судна типа «Беломорсклес». Стр.121.

Рисунок 4.17 - Частотная диаграмма системы ДД судов типа «Варнемюнде». Стр.122.

Рисунок 4.18 - Схема расположения связей верхнего крепления остова МОД. Стр.123.

Рисунок 4.19 - Конструкция связи верхнего крепления МОД типа 6ДКРН74/160-3 (патент фирмы B&W). Стр.123.

Рисунок 4.20 - Конструкция связи верхнего крепления МОД с ФД в шарнирах. Стр.124.

Рисунок 4.21 - Конструкция шарнира-демпфера. Стр.125.

Рисунок 4.22 - Зависимость коэффициента трения от скорости скольжения. Стр.125.

Рисунок 4.23 - Характеристика демпфера сухого трения. Стр. 126. Рисунок 4.24 - Виброперемещение блока цилиндров МОД. Стр. 127. Рисунок 4.25 - График горизонтального скручивающего момента МХ МОД типа 9ЯТАех-96С. Стр.131.

Рисунок 4.26 - Основные размеры ступицы гребного винта и вала. Стр. 147. Рисунок 4.27 - Сечения прокладок. Стр.153.

Рисунок 4.28 - Деформации прокладок различного сечения при сжатии. Стр.153.

Рисунок 5.1 - Допускаемый уровень вибрации малооборотных дизелей (с ходом поршня от 1410 до 2400 мм). Стр.165.

Рисунок 5.2 - Значения коэффициентов динамичности в околорезонансной зоне. Стр.169.

Рисунок 5.3 - Значения относительных коэффициентов динамичности в околорезонансной зоне. Стр.170.

Рисунок 5.4 - Зависимость амплитуд вибрации главного МОД т/х «Байконур» от частоты вращения. Стр.171.

Рисунок 5.5 - Зависимость амплитуд вибрации главного МОД типа К8770/120Е

от частоты вращения коленчатого вала т/х «Путивль». Стр. 173.

Рисунок 5.6 - Зависимость амплитуд вибрации носовой части блока цилиндров

главного дизеля от частоты вращения (т/к «Надым»). Стр.174.

Рисунок 6.1 - Поперечный разрез МО танкера типа «Самотлор» с механизмами и

устройствами, образующими упругие системы. Стр.188.

Рисунок 6.2 - Модернизация фундамента утилизационного котла. Стр.189.

Рисунок 6.3 - Глушитель главного дизеля танкера «Самотлор». Стр.190.

Рисунок 6.4 - Модернизация опор газотурбоагнетателей с усилением связей

между кронштейнами и фланцевых соединений. Стр.191.

Рисунок 6.5 - Связи верхнего крепления остова МОД. Стр.192.

Рисунок 6.6 - Жесткая связь конструкции ДВПИ для главного дизеля типа

К8770/120Е фирмы МАК на т/х «Варнемюнде». Стр.193.

Рисунок 6.7 - Схема расположения связей верхнего крепления остова главного дизеля 5Ь60МС на т/к «Азия». Стр.194.

Рисунок 6.8 - График зависимости амплитуд вертикальной вибрации главных МОД типа К6757/80С от частоты вращения. Стр.197.

Рисунок 6.9 - Зависимость относительных амплитуд вибрации (при резонансе 1-й формы колебаний с частотой 2-го порядка) от периода биения или разницы между частотами вращения коленчатых валов дизелей. Стр.197.

Рисунок 6.10 - Узел дополнительного крепления картерной стойки к фундаментной раме. Стр.198.

Рисунок 6.11 - Модернизация картерных стоек дизеля типа 6ДКРН74/160-3. Стр.199.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Протокол заседания научно-технического семинара «Теоретические и экспериментальные аспекты динамики и прочности энергетических установок, оборудования и систем» 6 отделения ФГУП

«Крыловский государственный научный центр»......................................230

Приложение Б. Расчет присоединенных масс воды и влияние ее

на инерционные и диссипативные свойства упругой системы ДД...................232

Приложение В. Патент №178921. Устройство для верхнего крепления

остова главного двигателя внутреннего сгорания к корпусу судна.................237

Приложение Г. Результаты расчетов......................................................248

1. Расчет изменения частот свободных колебаний упругой системы ДД

для т/х «Беломорсклес» от присоединенных масс воды..........................249

2. Расчет податливости фиктивного элемента......................................249

3. Результаты расчёта ресурса и гамма - параметра по

программе RESURS......................................................................250

4. Результаты расчета по программе PLAST, Блок - ОБКАТКА...............252

5. Результаты расчета по программе KONUS.......................................253

Приложение Д. Патент «Уплотнение камеры сгорания двигателя

внутреннего сгорания (варианты)»........................................................256

Приложение Е. Машинный анализатор МК-310.......................................271

Приложение Ё. Акт внедрения............................................................280

Приложение И. 1. Протокол семинара при Морской инженерной компании

от 5.07.2002 г.................................................................................284

2. Заключение 3 отделения ЦНИИ имени академика А.Н. Крылова

на «Предложения Морского государственного университета по

корректировке Правил Регистра в области вибрации»..........................287

Приложение К. Свидетельства о государственной регистрации

программ для ЭВМ.........................................................................292

Приложение Л. Протокол научно-технического семинара кафедры СДВС МГУ им. Г.И. Невельского от 09.07.2012 г...........................................299

Приложение М. Протокол научно-технического семинара кафедры «Кораблестроения» Комсомольского-на-Амуре государственного технического Университета от 2012 г.................................................307

Приложение А

Протокол заседания научно-технического семинара «Теоретические и экспериментальные аспекты динамики и прочности энергетических установок, оборудования и систем» 6 отделения ФГУП «Крыловский государственный научный центр».

ПРОТОКОЛ

Заседания научно-технического семинара «Теоретические и экспериментальные аспекты динамики и прочности энергетических установок, оборудования и систем» 6 отделения ФГУП «Крыловский

На семинаре заслушан доклад к.т.н., доцента кафедры «Ремонт судовых машин и механизмов»» Новороссийского государственного морского университета им. адм. Ф.Ф. Ушакова» Худякова С.А. «Виброустойчивость упругих систем в машинных отделениях теплоходов».

На заседании семинара присутствовали:

От 6 отделения

Зам. начальника отделения д.т.н., профессор Ионов A.B. - председатель. Сотрудники: д.т.н., профессор Троицкий A.B., д.т.н., профессор, Кирпичников В.Ю., д.т.н. Попков C.B., к.т.н. Бухарина Г. И., к.т.н. Пугаченок В.И., Самойлов А.О., Кузнецов H.A., Мерикова Т.А., Чернышев A.A., Богомолов A.A., Вахрушева Ю.А. От 3 отделения:

Начальник 36 лаборатории д.т.н. Каратеев H.C. Сотрудники: к.т.н. Иванюта Э.И., Белов И.М., Репин Р.В. От Государственного технического университета из Комсомольска -на-Амуре д.т.н., профессор Тарануха H.A.

Заслушав и обсудив доклад Худякова С.А., участники семинара одобрили содержание доклада, отметив его практическую ценность. Вместе с тем были высказаны ряд замечаний:

1. Необходимо обосновать актуальность темы и личный вклад автора представленной работы в решение поставленной задачи.

2. Следует расширить теоретическую часть работы .

3. Обосновать предлагаемый метод нормирования частот собственных колебаний дизельной установки и предложения по дополнению Правил

В заключение участники семинара пожелали докладчику успехов в работе

государственный научный центр»

С- Петербург

19.12.2012.

РМРС.

Председатель

Председатель A.B. Ионов

Секретарь заседания с< A.B. Троицкий

Приложение Б

Расчет присоединенных масс воды и влияние ее на инерционные и диссипативные свойства упругой системы ДД

Расчет присоединенных масс воды и влияние ее на инерционные и диссипативные свойства упругой системы ДД

Смещение пика резонанса вибрации упругой системы ДД при изменении осадки судна и изменении присоединенных масс воды (ПМВ) делиться на две задачи

1) изменение массы упругой системы, что приводит к изменению ее ЧСК;

2) изменение смоченной поверхности БМО сопровождается изменением рассеивания энергии вибрации в воду.

Получив результаты натурных экспериментов по измерениям вибрации упругой системы ДД (с резонансом Н-формы колебаний) для двух состояний судна: в грузу и в балласте, проанализируем степень влияния изменения осадки на ЧСК и диссипативные свойства рассматриваемой системы теплохода типа «Беломорсклес».

В результате эксперимента были определены:

1) резонансные частоты и построены графики развития амплитуд вибрации частоты А = А(/);

2) значения амплитуд максимальных виброперемещений Атах;

3) значения коэффициентов динамичности врг и врб при резонансах.

Для решения задач 1 и 2 используются частоты при резонансах и колебаний упругой системы ДД в грузу и в балласте, амплитуды виброперемещений Аг, Аб и коэффициенты динамичности врг и врб.

Оценка степени влияния изменения осадки на ЧСК и диссипативные свойства рассматриваемой системы использовался метод приведения [115].

Интенсивность присоединенных масс для днища МО определяется по формуле [34]

Лт = 0,6-а-р-Ь, (1)

где а - коэффициент присоединенных масс (определяется в зависимости от отношения ширины перекрытия к длине Ь/а, табл.2 [19]); р - плотность воды; Ь -

короткая сторона перекрытия (пластины); а - длина перекрытия (пластины); постоянный коэффициент 0,6 принимается для расчета ПМВ для перекрытий. При использовании табличных значений а следует использовать линейную интерполяцию по отношению Ь/а и коэффициенту упругой заделки кромок пластины (или перекрытия), принимать точки между кривыми рис.1.

Таблица 2 - Коэффициенты а для расчета интенсивности присоединенных масс воды при колебаниях пластин и перекрытий

Отношение сторон Ь/а Для перекрытия Отношение сторон Ь/а Для перекрытия

свободно опертые кромки жестко заделанные кромки свободно опертые кромки жестко заделанные кромки

0,0 0,78 0,70 0,6 0,51 0,41

0,1 0,76 0,68 0,7 0,47 0,39

0,2 0,71 0,61 0,8 0,45 0,37

0,3 0,65 0,50 0,9 0,43 0,35

0,4 0,61 0,45 1,0 0,42 0,33

0,5 0,55 0,43

Для удобства расчета ПМВ с использование компьютерной программы ЛОМАБ (разработка авторов) значения коэффициентов а могут быть определены из уравнений экспонент (2 и 3), которые получены с использованием метода наименьших квадратов. На рисунке 1 приведены графики коэффициентов а, построенные по табличным значениям коэффициента.

Для свободно опертых и жестко заделанных кромок пластин уравнения зависимости коэффициентов а от отношения размеров пластины (Ь/а) имеют вид

ас = 0,7937 ехр-0,688(Ь/а), аж = 0,6761 ехр-0,773 (Ь/а). (2)

При учете упругой заделки кромок пластин (перекрытий) формула коэффициента присоединенных масс принимает вид

а= аж + кп (ас - аж), (3)

где кп - коэффициент податливости.

Тогда ПМВ для днища МО постоянная и равная

Мд =Лт*Ь*а, т. (4)

Интенсивность ПМВ для бортов МО определяется по той же формуле (1), но с учетом осадки в этом районе, которая зависит от состояния судна, и будет равна Лтб = 0,6-аб-р-Ъб и Лтг = 0,6-аг-р-Ъг; (5)

а

Ъ/а

Рисунок 1- Зависимость коэффициентов присоединенных масс воды а от

отношения размеров пластины (Ъ/а) Обозначения: СОК - свободно-опертые кромки, ЖЗК - жесткозаделанные кромки

где Лтб и Лтг - интенсивность ПМВ для бортов в балласте и в грузу, аб и аг -коэффициенты ПМВ, соответствующие состоянию судна, Ъб и Ъг - соответствуют осадке в районе МО в условиях балласта и в грузу. Тогда ПМВ для бортов в МО соответственно в балласте и в грузу равна

М

бб

2Лтб Ъбха и Мг = 2ЛтР ЪРха.

бг

(6)

Идентификаторы программы Б$, Б$, Т$ - Ф.И.О. оператора, дата, время;

А$, 7$ - тип судна, марка главного дизеля; Мд, М9 - масса дизеля; М^, МО - масса механизмов и корпусных конструкций в МО;

М11 - масса металла в МО;

Б60, Б70 - ЧСК системы ДД в балластных и грузовых условиях;

Л6,Л7 - амплитуды при резонансе системы ДД в балласте и в грузу;

В, Ь - ширина и длина перекрытия МО; В0 - относительная ширина МО;

В6, В7 - относительная осадка в МО;

W60, W70 - круговые частоты;

У6, У7 - виброскорости при резонансах;

Ь6, Ь7, Ь9 - коэффициенты присоединенных масс воды для бортов (в

балласте и в грузу) и днища; Е - временная переменная;

Ь61, Ь71, Ь91, Ь62, Ь72, Ь92 - коэфф. ПМВ для бортов и днища при свободно

опертых и жестко заделанных кромках;

М60, М70, М90 - удельные массы ПМВ для бортов и днища;

М6, М7, М9 - ПМВ для бортов и днища;

М1, М2 - масса системы ДД в балласте и в грузу;

W7, Б7 - расчетная круговая и ЧСК в Гц Н-формы системы ДД в грузу;

£7 - погрешность расчета частоты в грузу системы ДД;

С6, С7 - коэффициенты диссипации системы ДД в балласте и в грузу;

С9 - приращение коэффициента диссипации;

ё6, ё7 - декременты затухания системы в балласте и в грузу;

Э6, Э7 - коэффициенты поглощения в балласте и в грузу;

Э4 - приращение коэффициента поглощения;

Б1, Б2 - смоченная поверхность блока МО в балласте и в грузу;

Б4 - приращение смоченной поверхности;

У0 - коэффициент виброскоростей;

Э0 - относительное приращение коэффициента поглощения; Б0 - относительное приращение смоченной поверхности.

Приложение В

Патент №178921. Устройство для верхнего крепления остова главного двигателя

внутреннего сгорания к корпусу судна.

Р О С С И Й С К А Я Ф Е Д Е Р А Ц И Я

КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

РОСПАТЕНТ)

П А Т Е Н Т

№ 1789421

на ИЗОБРЕТЕНИЕ: «Устройство для верхнего крепления остова главного двигателя внутреннего сгорания к корпусу судна»

Патентообладатель : Дальневосточная государственная морская академия

имени адмирала Г.И. Невельского

Страна : Российская Федерация

Автор : Худяков Сергей Алексеевич

Приоритет изобретения 8 февраля 1991 г.

Дата поступления заявки в Роспатент 8 февраля 1991 г. Заявка № 4920849

Зарегистрировано в Государственном

реестре изобретений 5 августа 1993 г.

Действует с 5 августа 1993 г.

М П ПРЕДСЕДАТЕЛЬ РОСПАТЕНТА

РЕФЕРАТ

Связь верхнего крепления остова главного двигателя внутреннего сгорания с корпусом судна.

Использование: судостроение и эксплуатация морского транспорта, устройство для крепления главных двигателей внутреннего сгорания к корпусу судна, предназначено для предотвращения вибрации.

Цель : увеличение долговечности.

Сущность : конусный шарнир, включающий в себя фрикционный дем-пфер, выполненный в виде вертикального диска с центральным отверстием под стяжной болт и сопряженных с этим же отверстием диска 2-х выступов в форме усеченных конусов с центральным отверстием под стяжной болт. Воздействие двигателя через диск (10) конусного шарнира 5, сопряженные поверхности его центрального отверстия и конусных выступов (13 и 14), закрепленных на параллельно расположенных балках (7), передается балкам 7 и корпусу судна. Смещения в шарнире 5 не происходят, связь работает, как жесткая. При значительных нагрузках, т.е. превышающих силу трения в шарнире (5), он работает как демпфер.

Положительный эффект : долговечность в работе и упрощенная конструкция.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ Г Е Р Б СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU (11) 1789421 A1

(51)5 В 63 Н 21 / 30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

(21) 4920849/11

(22) 08.02.91

(4б) 23.01.93. Бюл. №3

(71) Дальневосточное высшее инженерное морское училище им. адм. Г.И.Невельского

(72) С.А. Худяков

(56) Патент Швейцарии №521880, кл. В 63 Н 21/30. 1972. Патент ФРГ № 1125895, кл. В 63 Н 21/30. 1962.

Чертеж фирмы Бурмейстер и Вайн № 2486737 в техдокументации танкера «Азия,»1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЕРХНЕГО КРЕПЛЕНИЯ ОСТОВА ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ К КОРПУСУ СУДНА

(57) Использование: в судостроении при эксплуатации и ремонте морского транспорта. Сущность изобретения: кронштейны соединены с тягой, (образованной балками 7), шарнирами, выполняющими одновременно роль фрикционного демпфера. Шарнир состоит из соединенных стяжным болтом 17 диска 10, закрепленного на кронштейне, и втулок 13, 14, закрепленных на балках 7. Торцовые части диска 10 имеют конические выемки, поверхности которых сопряжены с коническими втулками 13,14, и образуют фрикционный демпфер, работающий при нагрузках, превышающих силы трения в шарнире. 3 ил. Изобретение относится к судостроению и эксплуатации морского транспорта и может быть использовано в устройствах, предназначенных для крепления главных двигателей внутреннего сгорания (дизелей) и котлов к корпусу с целью предотвращения вибрации.

В связи с широким применением на морском транспорте судовых малооборотных дизелей большой мощности в качестве главных двигателей судов возникает проблем, связанная с их повышенной вибрацией, что является

следствием значительного увеличения габаритных размеров машин, а также наличия неуравновешенных моментов и сил инерции.

С целью предотвращения повышенной вибрации, особенно при резонансах основ-ных (Н- и Х-образных) форм колебаний остовов главных двигателей, устанавливают связи верхнего крепления остова двигателя с корпусом судна.

Конструкции таких связей различны, но все они включают в состав два шарнира с целью исключения изгибающего момента в них при температурных деформациях остова главного двигателя и демпфер для гашения вибрации. Количество связей, устанавливаемых на каждом двигателе, больше его цилиндров на единицу.

Фиг. 3

Известны конструкции связей верхнего крепления остова главного двигателя с корпусом судна различных дизелестроительных фирм, изготавливающих судовые малооборотные дизели. Так, известная связь фирмы Зульцер с гидравлическим демпфером и двумя шарнирами соответственно со стороны дизеля и корпусных конструкций судна, установленными между блоком цилиндров двигателя и платформой машинного отделения (корпусная конструкция). Шарниры содержат призонные болты, скрепляющие соединенные между собой воедино кронштейн, закрепленный на остове двигателя, тягу и кронштейн, закрепленный на платформе.

Известна также связь фирмы МАН крепления остова главного дизеля с корпусом судна, включающая эксцентриковый демпфер и два шарнира, образованные призонными болтами. Общим недостатком известных решений является техническая сложность и недостаточная долговечность связей, что обусловлено появлением износа призонных болтов, возникновением зазоров и последующим выходом связей из строя.

Известная конструкция связей верхнего крепления главного двигателя внутреннего сгорания с корпусом судна фирмы Бурмейстер и Вайн, являющаяся по большинству признаков ближайшим к изобретению техническим решением. Связь содержит соединенные друг с другом кронштейн со стороны главного двигателя, тягу, включающую две параллельно расположенные балки, и кронштейн с демпфером со стороны корпуса судна. Соединения кронштейна со стороны двигателя с балками тяги с одной ее (тяги) стороны выполнены посредством двух шарниров. Каждый шарнир включает стяжной призонный болт с прижимной гайкой по оси шарнира, скрепляющие параллельные балки тяги.

Недостатком этой связи также является ее малая долговечность. Действующие на связь знакопеременные нагрузки от вибрации остова дизеля приводят к износу призонных болтов и отверстий под них и, следовательно, к появлению зазоров. В дальнейшем это приводит к возникновению ударных усилий на контактных поверхностях призонных болтов, увеличению зазоров в шарнирах и выходу связи из строя. Образование зазора в шарнирах происходит через несколько сот часов, хотя они должны работать весь срок службы главного дизеля (80-100 тыс. часов). Для восстановления работоспособности связей в условиях эксплуатации необходимо неоднократно заменять болты, обеспечивая при этом условия посадки (призонные болты устанавливаются без зазора), что сопряжено со значительными трудозатратами.

Цель изобретения - увеличение срока службы связи и упрощение ее конструкции путем объединения функций шарнира и демпфера.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем соединенные друг с другом кронштейн со стороны двигателя, тягу из двух параллельно расположенных балок, кронштейн со стороны корпуса судна, шарнирные узлы их соединения между собой, включающие стяжной болт с крепежной гайкой по оси шарнира, скрепляющие балки тяги, и фрикционный демпфер, шарнир и демпфер объединены в одном узле и выполнены в виде жестко закрепленного с усечением боковой стороны на торцовой поверхности концевой части соответствующего кронштейна (т.е. со стороны двигателя или со стороны корпуса судна) вертикального диска и в виде сопряженных с ним двух выступов. Вертикальный диск имеет центральное отверстие под стяжной болт, которое, в свою очередь, имеет в диаметральном горизонтальном сечении профиль, образованный (очерченный) двумя симметрично расположенными, обращенными навстречу вершинами усеченными конусами. Сопряжение с вертикальным диском двух выступов выполнено по его бокам, по центральному отверстию. При этом выступы выполнены в форме соответствующих усеченных конусов , имеют отверстие под стяжной болт и установлены жестко на внутренних сторонах концевых частей параллельно расположенных балок тяги. Вершины усеченных

конусов, образующих профиль центрального отверстия диска, отстоят друг от друга, а стяжной болт размещен в центральном отверстии диска с зазором.

Силовое воздействие, передаваемое через кронштейн от двигателя к диску, через сопряженные поверхности центрального отверстия диска и конусных выступов параллельно расположенных балок тяги, передает этим выступам, а от них к балкам, на которых они жестко прикреплены к корпусу, обеспечивая тем самым гашение вибрации и температурных деформаций.

Наличие стяжного болта по оси шарнира обеспечивает в совокупности необходимое трение на сопряженных конусных рабочих поверхностях и не сжимаемость (жесткость) в них при передаче усилий до определенного предела, т.е. обеспечивает работу связи в целом как жесткой конструкции.

При значительных вибрационных перемещениях, передаваемых диску (а также нагрузках), шарнир начинает работать как демпфер. Так, поперечные оси шарнира значительные перемещения (по оси связи) вызывают некоторое раздвигание конусных выступов балок, происходящее за счет внедрения между ними сопряженных с ними поверхностей центрального отверстия диска, имеющего в диаметральном горизонтальном сечении профиль, образованный двумя симметрично расположенными, обращенными на встречу вершинами усеченными конусами. Затраты энергии при этом на преодоление сил трения в шарнире создают в нем эффект демпфирования. Причем сама характеристика демпфирования шарниров является нелинейной. Это обусловлено тем, что при таком перемещении диска (линейном по оси связи) за счет свойства клина, проявляемого в совокупности поверхностями центрального отверстия диска, конусные выступы раздвигаются, т. е. Растягивают стяжной болт, увеличивая его натяжение, которое, в свою очередь, вызывает повышение сил трения и эффект демпфирования. Последние обеспечивает снижение амплитуды вибрации главного двигателя, что особенно важно при резонансных колебаниях, возникающих в моменты прохода его резонансных зон.

При этом вертикально ориентированный диск (ось шарнира горизонтально) обеспечивает в совокупности снижение изгибающего момента от действия температурных деформаций и самого опрокидывающего момента, а также достижение максимальной изгибной жесткости при возникновении указанных напряжений именно в плоскости действия опрокидывающего момента двигателя, т. е. В вертикальной плоскости.