CC BY
16В этом случае ординаты построенной эпюры прогибов будут равны действительным, увеличенным в 50 раз.
Далее, измерив полученные в результате построений величины прогибов в точках -риложения внешних сил Б* и Рз:
Я/ =2 102 см;........Я.'=7 102см
к, поставив их в формулу (19), получим:
(рОг = 18167 с-*.......или р1 = 135 с-1
Список литературы
!] Давыдов В.В.. Маттес Н.В. Динамические расчеты прочности судовых конструкций. - Л.: Судостроение. 1974.
2] Беленький И.М. Введение в аналитическую механику. - М.: Высшая школа. 1964. [3] Вибрации в технике. Справочник в 6-ти томах. - Том 3 (Ред. - Челомей В. Н.). - М.: Машиностроение. 1981.
КогеБшк .1. Этагтка stгoju. (Избранные статьи. Перевод с чешского Гос. НТИ Машиностроительной литературы. - М.: 1961)
GRAPHIC WAY OF DEFINITION OF FUNDAMENTAL FREQUENCIES OF THE PRINCIPAL SHAPES OF OSCILLATIONS ON A RELEY-METHOD
E. V. Elthaninov, S. /V. Sikarev
The way of approximated definition of the basic (least) frequency of own oscillations on the basis of extreme properties of frequencies and task about an absolute minimum of Reley-function is resulted
УДК 629.12-752.2
И. А. Волков, д. ф.-м. н, профессор. Е. В. Елчанинов, к. т. н., доцент. С. Н. Сикарев, аспирант. ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5. E-mail: der@aqua-sci.nnov.ru
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРАЦИИ ТАНКЕРА «КАПИТАН БАРМИН»
Приводятся результаты исследования вибрации корпуса, корпусных конструкций, главных ДРА, дизель-генераторов головного танкера «Капитан Бармин», проекта 15781, анализ и сопоставление измеренных параметров вибрации с допускаемыми Российским Морским Регистром судоходства. Отмечается, что уровни виброскорости дизель-генераторов превышают допускаемые значения, определена причина превышений, предложен метод их устранений. Повторное обследование после выполнения противовибрационных мероприятий показало, что уровни вибрации не превышают допускаемые значения.
1. Цель испытаний. Осенью 2003 года сотрудниками лаборатории вибрации судов кафедры Прикладной механики и подъемно-транспортных машин ВГАВТ были выполнены исследования вибрации корпуса, корпусных конструкций, главных двигателей, дизель-генераторов, механизмов и оборудования головного танкера «Капитан
Бармин» проекта 15781 постройки Рыбинского судостроительного завода.
Целью испытаний являлось определение параметром вибрации, обработка полученных результатов и сравнение их с допускаемыми значениями в соответствии с требованиями Российского Морского регистра судоходства.
Измерения вибрации корпуса, корпусных конструкций и механизмов танкера проводились в соответствии с «Программой вибрационных испытаний корпуса и механизмов № 15781.360285.010ПМ», разработанной ЗАО «Рыбинский судостроительный завод» и согласованной с Нижегородской инспекцией Морского Регистра судоходства.
2. Общие сведения. Назначение судна - перевозка сырой нефти и нефтепродуктов без ограничения по температуре вспышки. Загрузка - один сорт груза одновременно.
Район эксплуатации - внутренние водные пути с проходом через Волго-Донской судоходный канал и Волго-Балтийский водный путь, а также морские районы при волнении не выше 6 баллов с удалением от места убежища в открытых морях до 50 миль и с допустимым расстоянием между убежищами до 100 миль.
Архитектурно - конструктивный тип судна - стальной, однопалубный, двухвинтовой грузовой теплоход с баком и ютом, с кормовым расположением рубки, машинного и насосного отделений, с переходным мостиком, двойными бортами и двойным днем в районе грузовых танков
Класс - КМ ЛЗ [11 11 СП А1 нефтеналивное.
3. Основные характеристики
Главные размерения:
длина наибольшая, м длина по КВЛ, м длина по перпендикулярами, м ширина наибольшая, м ширина габаритная, м высота борта на миделе, м осадка по КВЛ, м
осадка по летнюю грузовую марку, м:
в море 4,43,
в реке 3,7,
габаритная высота от ватерлинии в балласте, м, (не более) 13,2.
Водоизмещение составляет:
при осадке 4,43 м по летнюю грузовую марку, т в море 8482
при осадке 3,7.м в реке, т 6800
порожнем, т 2740
Дальность плавания с полными запасами 3500 миль, автономность - 15 суток.
Грузоподъемность при перевозке сырой нефти - 5400 т, при перевозке нефтепродуктов - 5000 т.
Дедвейт судов при осадке 4,43 м по летнюю грузовую марку в море составляет 5742 т.
4. Энергетическая установка. Располагается в кормовой части и состоит из:
- главной установки - двух дизель-редукторных агрегатов, в состав каждого из которых входит дизель 8И22НР мощностью 1160 кВт (1578 л. с.) и реверс-редуктор МС\' 18243, работающие на |ребные винты фиксированного шага;
- трех основных дизель-генераторов ДГР 2А 200/750 мощностью 200 кВт при 750 об/мин и напряжением 400 в каждый;
134,53, 131,32, 128,66. 16,5, 16,7, 6,5, 4,0,
- одного аварийного дизель-генератора АДГФ 100/1500 мощностью 100 кВт при 1500 об/мин.
В качестве движителей установлены 2 винта фиксированного шага с числом лопастей - 4.
Для уменьшения уровней вибрации на судах главные двигатели и дизель-генераторы установлены на амортизаторы. Аварийный дизель-генератор установлен на два ряда последовательно соединенных амортизаторов.
5. Измеряемые параметры и аппаратура. В процессе испытаний измерялись среднеквадратичные значения виброскорости в 1/3 октавных частотах полос.
Для измерения, регистрации и анализа результатов измерений применялась высокоточная аппаратура фирмы ВИ.иЕЬ & ЮАЕЯ (Дания).
Для условий и объема измерений, определённых Программой испытаний был использован оптимальный комплект аппаратуры, состоящий из:
- измерительного усилителя 2511;
- третьоктавного фильтра 1621;
- акселерометра 4370.
6. Результаты измерении. Некоторые результаты измерений представлены в таблицах 1...2 и на рис. 1...3. В них приведены наибольшие амплитуды виброскорости корпуса в крайней кормовой точке и на ряде шпангоутов по длине корпуса, а также на лапах, фундаменте и верху блока цилиндров главных двигателей и дизель-генераторов.
Таблица 1
Виброскорости (мм/с), измеренные в крайней кормовой точке
Частоты Вертикальное направление Траверчное направление Продольное направление Допускаемое значение
1,6 0,30 0.8 0.16 5,6
2,0 0.30 0.10 0,20 5,6
2,5 0,40 0,15 0,10 5,6
3,2 0,30 0,10 0,08 7,1
4,0 0,20 0,08 0,09 8,9
5,0 0,15 0,10 0,07 11,0
6.3 0,20 0,15 0,05 16,0
8,0 0,15 0,10 0,07 5,6
10,0 0,30 0,15 0,08 16,0
12,5 0,60 0,20 0,10 16,0
16,0 0,60 0,30 0,20 16,0
20,0 050 0,20 0,10 16,0
25,0 0,70 0,25 0,20 16,0
31,5 0,70 0,40 0,25 16,0
40,0 0,50 0,20 0,25 16,0
50,0 0,30 0,15 0,15 12,5
63,0 0,35 0,20 0,10 10,0
80,0 0,25 0,20 0,09 8,0
100 0,25 0,10 0,08 5,6
125 0,15 0,07 0,05 5,6
160 0,15 0,05 0,04 5,6
Примечание. В данной таблице и далее в первой колонке под частотами имеются в виду среднегеометрические частоты 1/3 октавных полос.
1) . мм с-1
2 4 8 16 32 63 125
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
Рис. I. Уровни виброскорости V (мм с"' ), верха дизель-генератора правого бори
------до проведения противовибрационных мероприятий;
о-о--о-о - после их проведения; - ------ — допускаемый уровень
и . мм с"1
О
2 4 8 16 32 63 125
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц Рис. 3. Перепады уровней вибрации на лапах дизель-редукторных агрегатов и в крайней кормовой точке
о-о-о-о - ДРА правого борта, •——•-•-• - ДРА левого борта;
--крайняя кормовая точка.
2
Рис. 2.
о--о—
и . мм с"'
4
4 8 16 32 64 125
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
Уровни виброскорости V (мм с"1), верха дизель-генератора левого борта
------до проведения противовибрационных мероприятий,
—о-о - после их проведения; - ------- - допускаемый уровень.
Таблица 2
Виброскорости (мм/с), измеренные на шпангоутах по длине корпуса
Част. Шп. Шп Шп. Шп. Шп Шп. Шп. Допуск
Ги 16 84 135 171 191 201 234 знач.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1,6 0,18 0,07 0,03 0,03 0,20 0,02 0,25 5,6
2,0 0,20 0,07 0,04 0,07 0,30 0,03 0,30 5,6
2,5 0,15 0,05 0,03 0,10 0,15 0,10 0,25 5,6
3,15 0,10 0,08 0,03 0,15 0,20 0,20 0,20 7,1
4,0 0,15 0,05 0,04 0,10 0,10 0,15 0,15 8,9
5,0 0,08 0,04 0,05 0,03 0,05 0,06 0,15 11,0
6.3 0,07 0,07 0,05 0,04 0,06 0,06 о,ю 16,0
8,0 0,06 0.03 0,06 0,03 0,06 0,07 0,15 16,0
10 0,06 0,03 0,04 0,05 0,08 0,10 0,20 16,0
12,5 0,10 0,04 0.05 0,10 0,15 0,15 0,30 16,0
16 0,08 0,04 0,08 0,15 0,25 0,20 0,45 16,0
20 0,05 0,02 0,04 0,09 0,15 0,15 0,30 16,0
25 0,04 0,03 0,03 0,06 0,09 0,15 0,40 16,0
31,5 0,02 0,02 0,03 0,05 0,07 0,10 0.50 16,0
40 0,02 0,01 0,02 0,07 0,05 0,09 0,30 16,0
50 0,02 0,01 0,01 0,04 0,04 0,10 0,20 12,5
63 0,01 0,01 0,01 0,03 0,05 0,20 0,20 10,0
80 0,01 0,01 0,01 0,02 0,03 0,07 0,15 8,0
100 0,01 0,01 0,01 0,05 0,02 0,05 0,15 5,6
125 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,04 0,20 5,6
160 0,03 0,07 0,01 0.01 0.01 0,03 0,10 5,6
Результаты измерений уровней вибрации дизель-генераторов приведены на рис.
...2, из которых видно, что виброскорости всех трех дизель-генераторов превышают допускаемые на (10...40)% в диапазоне низких частот 2...8 Гц. В этом же диапазоне гасположена частота дизелей Г = 0,5 плв, где пдв = 12,5 Гц - валовая частота дизелей.
Как показал анализ результатов исследований такое превышение вызвано не-• равновешенностью системы лизель-генератор. После дополнительно проведенного . равновешивания (центрирования) генераторов по отношению к дизелям были выполнены повторные исследования вибрации дизель-генераторов, показавшие, что уровни вибрации значительно уменьшились (рис. 1 ...2).
Из рис. 3 видно, что основными вынуждающими усилиями, вызывающими вибрацию корпуса и генерируемыми главными двигателями являются неуравновешенные >силия первого порядка с частотами, близкими к частоте вращения коленчатых валов (£а = 16 Гц), а также опрокидывающие моменты с частотами, близкими к Гом = 64 Гц.
Анализ перепадов уровней вироскорости показал, что уровни вибрации корпуса, измеренные в крайней кормовой точке существенно ниже уровней на лапах главных двигателей. Это означает, что виброизоляция главных двигателей выполнена удачно и виброизоляторы подобраны правильно.
7. Анализ результатов исследований. Анализ результатов измерений вибрации корпуса, корпусных конструкций и основных механизмов позволяет сделать следующие выводы:
1. Основными вынуждающими усилиями, вызывающими вибрацию, являются неуравновешенные силы и моменты первого порядка главных двигателей (й-д= 16 Гц) и дизель-генераторов (£аг = 12,5 Гц), опрокидывающие моменты главных двигателей (6>м = 64 Гц) также динамические усилия, генерируемые гребными винтами с валовой частотой (Гв = 4 Гц) и лопастной частотой (&= 16 Гц).
2. Измеренные амплитуды виброскорости корпуса в крайней кормовой точке (табл. 1) и в пересечении поперечных переборок с бортами (табл. 2) не превышают допускаемых значений, причем наибольшие амплитуды наблюдаются на полном режиме в крайней кормовой точке в вертикальном направлении.
3. Уровни виброскорости дизель-редукторных агрегатов, измеренные на номинальном режиме работы в верхней части блока цилиндров и на лапах в трех направлениях также не превышают допускаемых. Максимальные амплитуды наблюдаются в горизонтальном (траверзном) направлении и достигают на частоте опрокидывающих моментов (40...65) % допускаемых Российским морским регистром судоходства.
4. Результаты измерений уровней вибрации, дизель-генераторов приведены на рис. 1 ...2, из которых видно, что виброскорости превышают допускаемые на (10...40) % в диапазоне низких частот 2...8 Гц. В этом же диапазоне расположена частота дизелей f = 0,5 где far = 12,5 Гц - валовая частота дизелей.
Как показал анализ результатов исследований такое превышение вызвано неуравновешенностью системы дизель-генератор. После дополнительно проведенного уравновешивания (центрирования) генераторов по отношению к дизелям были выполнены повторные исследования вибрации дизель-генераторов. Проверочные измерения уровней виброскорости выполнялись в декабре 2003 года в порту г Астрахани на швартовном режиме. Программа испытаний включала измерения уровней вибрации всех трех дизель-генераторов в тех точках, где на ходовых испытаниях были выявлены превышения уровней вибрации.
Анализ полученных результатов показал, что уровни виброскорости во всех исследованных точках не превышают допускаемых Российским морским регистром судоходства.
5. На рис 3 приведены результаты сопоставительного анализа уровней виброскорости на лапах дизель-редукторных агрегатов с уровнями виброскорости корпуса в крайней кормовой точке. Из рис. 3 видно, что перепад (качественный уровень виброизоляции ДРА) на основных вынуждающих частотах (fi-д и foM) уровни вибрации корпуса ниже уровней вибрации на лапах ДРА в 5... 10 раз.
Список литературы
[1] Правила классификации и посгройки морских судов. Т. 2, часть У11. «Механические установки». 1999.
[2] Руководство по техническому надзору за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий. Часть 4, 2001.
[3] 15781.360285.010ПМ. Программа вибрационных испытаний корпуса и механизмов. ЗАО
«Рыбинский судостроительный завод». 2002.
[4] Отчет по результатам измерения вибрации корпуса, корпусных конструкций и механизмов танкера «Капитан Бармин» проекта 15781. ООО «Мекорд», 2004.
RESULTS OF RESEARCH OF VIBRATION THE TANK VESSEL «THE CAPTAIN BARMIN»
I. A. Volkov, E. V. Elthaninov, S. N. Sikarev
The results of research of hull vibration, case constructions, principal diesel-reductions of aggregates. diesel-generators of the head tank vessel «the Captain Barmin», project 15781, analysis and comparison of the fathomed parameters of vibration with supposed by the Russian Marine Register of shipping industry are resulted. It is marked, that the levels of velocity of vibration exceed a diesel-generators supposed values, the reason of overflows is defined, the method of their elimination is offered. The repeated inspection after execution of measures against vibration has shown, that the vibration levels do not exceed supposed values.
