Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Решение проблемы улучшения вибрационных условий обитаемости на судах и обеспечение требований санитарных норм вибрации на основе использования и совершенствования компьютерных методов и средств численного анализа колебаний корпусных конструкций Поляков Виктор Исаакович

Решение проблемы улучшения вибрационных условий обитаемости на судах и обеспечение требований санитарных норм вибрации на основе использования и совершенствования компьютерных методов и средств численного анализа колебаний корпусных конструкций
<
Решение проблемы улучшения вибрационных условий обитаемости на судах и обеспечение требований санитарных норм вибрации на основе использования и совершенствования компьютерных методов и средств численного анализа колебаний корпусных конструкций Решение проблемы улучшения вибрационных условий обитаемости на судах и обеспечение требований санитарных норм вибрации на основе использования и совершенствования компьютерных методов и средств численного анализа колебаний корпусных конструкций Решение проблемы улучшения вибрационных условий обитаемости на судах и обеспечение требований санитарных норм вибрации на основе использования и совершенствования компьютерных методов и средств численного анализа колебаний корпусных конструкций Решение проблемы улучшения вибрационных условий обитаемости на судах и обеспечение требований санитарных норм вибрации на основе использования и совершенствования компьютерных методов и средств численного анализа колебаний корпусных конструкций Решение проблемы улучшения вибрационных условий обитаемости на судах и обеспечение требований санитарных норм вибрации на основе использования и совершенствования компьютерных методов и средств численного анализа колебаний корпусных конструкций
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Поляков Виктор Исаакович. Решение проблемы улучшения вибрационных условий обитаемости на судах и обеспечение требований санитарных норм вибрации на основе использования и совершенствования компьютерных методов и средств численного анализа колебаний корпусных конструкций : диссертация ... доктора технических наук : 05.08.01 / С.-Петерб. гос. мор. техн. ун-т.- Санкт-Петербург, 2004.- 379 с.: ил. РГБ ОД, 71 07-5/555

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние проблемы и постановка задач исследования 16

1.1. Уровни вибрации, фиксируемые в обитаемых помещениях судов 16

1.2. Требования к вибрационным условиям обитаемости на судах ведущих классификационных обществ 23

1.3. Необходимость совершенствования расчетных методов прогнозирования параметров вибрации корпусных конструкций в частотном диапазоне, регламентированном требованиями санитарных норм 32

1.4. Выбор размеров конечного элемента при вибрационных расчетах корпусных конструкций 44

1.5. Основные направления исследований в обеспечение решения проблемы вибрационных условий обитаемости на судах 48

Основные выводы по главе 52

Глава 2. Колебания одномерных и квазиодномерных систем 55

2.1. Общие положения 55

2.2. Поперечные колебания произвольного криволинейного стержня с континуальными параметрами 63

2.3. Колебания произвольного прямолинейного стержня с континуальными параметрами 77

2.4. Изгибно-крутильные колебания произвольного прямолинейного стержня 83

2.5. Поперечные изгибно-сдвиговые колебания невесомого прямолинейного стержня ступенчато переменного сечения с сосредоточенными массами 88

2.6. Динамические матрицы жесткостей одномерных систем 93

2.7. Применение аппарата метода парциальных откликов к расчетам стержневых систем 103

Основные выводы по главе 107

Глава 3. Колебания профильных конструкций в скоростном потоке жидкости 109

3.1. Общие положения 109

3.2. Динамическая матрица жесткости стержня крыльевого профиля, совершающего изгибно-крутильные колебания в потоке 111

3.3. Динамическая матрица жесткости стержня крыльевого профиля с элероном, совершающего изгибно-крутильные колебания в потоке 121

3.4. Динамическая матрица жесткости стержня крыльевого профиля, совершающего связанные изгибно-элеронные колебания в потоке 130

3.5. Динамическая матрица жесткости стержня крыльевого профиля, совершающего крутильно-элеронные колебания в потоке 133

3.6. Динамическая матрица жесткости стержня крыльевого профиля с сосредоточенной массой посередине, совершающего связанные изгибно-крутильно-элеронные колебания в потоке 134

3.7. Динамическая матрица жесткости стержня крыльевого профиля с сосредоточенной массой посередине, совершающего связанные изгибно-крутильно-элеронные колебания с учетом инерции поворота сечения в потоке 137

3.8. Алгоритм поиска критической скорости флаттера конструк ций с помощью метода конечных элементов 140

3.9. Тестирование динамической матрицы жесткости стержня крыльевого профиля, совершающего изгибно- крутильные колебания в потоке 141

Основные выводы по главе 152

Глава 4. Вибрационные условия обитаемости на судах на подводных крыльях 154

4.1. Общие положения 154

4.2. Натурные экспериментальные исследования вибрации СПК 157

4.3. Собственные колебания корпуса и крыльевых устройств СПК... 164

4.4. Вынужденная вибрация СПК 179

4.5. Применение систем'активного и пассивного гашения вибрации для снижения уровней вибрации в обитаемых помещениях СПК 196

4.6. Рекомендации по снижению ходовой вибрации СПК в местах пребывания пассажиров и экипажа 201

Основные выводы по главе 206

Глава 5. Вибрационные условия обитаемости на транспортных судах 209

5.1. Общие положения 209

5.2. Собственные колебания судовых надстроек 212

5.3. Собственные колебания палуб надстроек транспортных судов 237

5.4. Расчетное прогнозирование уровней ходовой вибрации в обитаемых помещениях транспортных судов 251

5.5. Концепция борьбы с повышенной вибрацией на судах в местах пребывания экипажа в условиях современного судостроительного производства 263

5.6. Использование универсальных программных комплексов для расчетов уровней вибрации в обитаемых помещениях надстроек 272

5.7. Рекомендации по снижению уровней вибрации в обитаемых помещениях надстроек транспортных судов 287

Основные выводы по главе 298

Глава 6. Вибрационные условия обитаемости на судах нетрадиционной архитектуры 301

6.1. Общие положения 301

6.2. Вибрация грузовых палуб судов с горизонтальной грузообработкой 302

6.3. Собственные колебания большепролетного перекрытия твиндечного типа 310

6.4. Расчетное прогнозирование уровней вибрации в местах пребывания личного состава на кораблях носителях авиации...318

Основные выводы по главе 344

Заключение 346

Литература 355

Требования к вибрационным условиям обитаемости на судах ведущих классификационных обществ

Санитарные нормы вибрации регламентируют предельно допустимые уровни виброскоростей (виброускорений) в частотном диапазоне 1-100 Гц. Выбор частотного диапазона соотносится с диапазоном собственных частот основных жизнеобеспечивающих органов человека. Человеческий организм с точки зрения биомеханики представляет собой сложную колебательную систему, различные части которой имеют собственные частоты, резонансные колебания которых крайне негативно сказываются на биологических процессах, протекающих внутри этой системы. Так, например, собственная частота плечевого пояса взрослого человека составляет приблизительно 8 Гц, при воздействии на организм человека внешнего возбуждения с частотой 8 Гц возникает ощущение дискомфорта и нарастает утомляемость. Собственная частота глазного яблока - 80 Гц, при воздействии внешнего возбуждения с этой частотой затрудняется возможность чтения, возникают головные боли. Сердце представляет собой автоколебательную систему, пульсирующую с частотой 1-2 Гц, воздействие частот этого диапазона нарушает работу сердечно-сосудистой системы, вызывает стенокардийные приступы, а при длительном воздействии - ишемическую болезнь. В часотныхоктавах со среднегеометрическими значениями частот 4, 8, 16 Гц располагаются собственные частоты почек, печени, селезенки и т.п.

С другой стороны, лопастные частоты, индуцируемые гребными винтами современных транспортных судов на спесификационных режимах составляет как раз 8 Гц (как правило, это 120 оборотов в минуту гребного че-тырехлопастного винта). Низкооборотные дизеля, используемые на транспортных судах в качестве главного двигателя в совокупности со вспомогательными механизмами индуцируют неуравновешенные усилия, лежащие в частотных октавах 2, 4, 8, 16, 31,5 Гц, т.е. полностыо перекрывают диапазон значений собственных частот внутренних органов человека. Аналогичная картина наблюдается и на судах на подводных крыльях.

В этих условиях исключить возможность резонансных колебаний отдельных частей организма человека, находящегося на борту движущегося судна, практически невозможно. Поэтому ограничение вредного воздействия ходовой вибрации на организм человека санитарными нормами осуществляется путем минимизации уровней ходовой вибрации и установлением предельных спектров уровней вибрации в местах пребывания пассажиров и экипажа.

Научно обоснованными допустимыми уровнями вибрации, гарантирующими отсутствие остаточных физиологических явлений воздействия вибрации на организм человека, являются предельные спектры санитарных норм СН-1103-73, которые были введены в действие на территории СССР в 1976 г. Однако массовое выполнение требований СН-1103-73 при существующем мировом научно-техническом уровне создания судов и в рамках необходимой рентабельности судостроительного производства оказалось невозможным. Как компромисс между техническими возможностями современного судостроительного производства и медицинскими требованиями появились санитарные нормы вибрации СН 2.5.2.048-96, которые бы ли введены в Российской Федерации взамен СН-1103-73 и действуют по настоящее время.1.2.2. «Уровни вибрации на морских судах. Санитарные нормы СН 2.5.2.048-96» устанавливают предельно допустимые величины вибрации в местах пребывания экипажа и пассажиров на всех самоходных морских судах, занятых в коммерческих операциях. Нормы являются обязательными для судовладельцев и организаций, проектирующих и переоборудующих суда.

В качестве предельно допустимых величин принимаются следующие параметры: абсолютные (м/с, м/с ) или логарифмические (дБ) уровни средних квадратических значений виброскорости и виброускорения в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16, 31.5, 63 Гц.

Уровни виброускорения La и виброскорости Lv определяются по формуламгде а, V - средние квадратические виброускорения (м/с ) и виброскорости (м/с); д0 = 3 10"4 м/с2, V0 = 5 10 8 м/с

Допускается контроль вибрации по корректированным в частотном диапазоне 1.4- 80 Гц значениям виброскорости V или виброускорения а. При этом расчет корректированных по частоте контролируемых параметров или их логарифмических уровней выполняются по следующим формулам:где kj и Lki - весовые коэффициенты для /-й частотной полосы в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90.1.2.3. Международный стандарт ИСО 6954-2000 регламентирует допустимые уровни вибрации в обитаемых помещениях судов в диапазоне частот Н80 Гц, практически совпадающем с диапазоном, указанным в отечественных нормах. В качестве нормируемого параметра используется только корректированный по частоте средний квадратический уровень виброскорости или виброускорения, вычисляемый по формулам (1.2) применительно к третьоктавным полосам частот.

Сопоставление значений коэффициентов коррекции, принятых в отечественных нормах и ИСО для частот, совпадающих со среднегеометрическими частотами октав, представлено на рис. 1.6.Из рис. 1.6 видно, что в одной из наиболее значимых для судовой вибрации октаве 8 Гц значение коэффициента частотной коррекции, принятого в отечественных саннормах, превышает аналогичное значение стандарта ИСО примерно на 40%. Отсюда следует, что если вибрация на судне будет определяться

Поперечные колебания произвольного криволинейного стержня с континуальными параметрами

Задача решается при следующих основных допущениях:- одна из главных осей инерции сечений стержня располагается в плоскости стержня;- применима гипотеза плоской нормали;- поперечное сечение стержня не деформируется при колебаниях;- деформации стержня малы и поэтому радиус кривизны в каждом сечении при колебаниях остается постоянным;- сдвиговые деформации развиваются лишь-в направлении нормальных сечений.

С позиции теории информационных моделей свободные колебания произвольного плоского криволинейного стержня на упругом основании с учетом сдвига, инерции вращения и растяжения нейтральной оси представляют собой квазиодномерный и квазилинейный шестипараметрический процесс с двусторонним переносом параметров [170], [171].

В рассматриваемой задаче приняты следующие внутренние параметры, определяющие процесс: W(s) - амплитуда тангенциального перемещения сечения;u(s) - амплитуда радиального перемещения сечения; (p(s) - амплитуда угла поворота;T(s) - амплитуда нормальной силы в сечении;N(s) - амплитуда перерезывающей силы в сечении;M(s) - амплитуда изгибающего момента в сечении,где 5 - текущая криволинейная координата.2.2.2. Уравнения, определяющие внутренние параметры процесса, получены из рассмотрения квазистатической аналогии свободных колебаний кривого стержня (см. рис. 2.1). При этом воздействие на стержень инерционных сил имитируется распределенным упругим основанием отрицательной жесткостии распределенной упругой заделкой с жесткостьюгде Яп - частота п-то тона свободных колебаний; m(s) - погонная масса стержня; Im(s) - погонный момент инерции масс.

Силовые параметры определены условиями уравновешенности элемента колеблющегося стержня (его квазистатической аналогии), а деформационные - геометрическими соотношениями и соотношениями теории упругости [168], [171].

Ниже приводятся уравнения переноса параметров при свободных колебаниях криволинейного плоского стержня с учетом сдвига, инерции вращения упругого основания и растяжения нейтральной оси (уравнения колебаний стержня в нормальной форме) [171]E = E(\ + іЯсх); G = G(\ + iAc2), где p(s) - радиус кривизны; F(s) - площадь поперечного сечения; ф) - приведенная площадь поперечного сечения; Е - модуль нормальной упругости; G- модуль сдвига; С\ и сг - коэффициенты сопротивления соответственно по изгибу и сдвигу (рассеяние энергии введено по гипотезе Фохта); r{s) - жесткость упругого основания; J - момент инерции поперечного сечения стержня; JM - момент инерции масс поперечного сечения стержня; Я - частота установившихся колебаний стержня. X2m{s) - r{s) 0 2.2.3. При колебаниях упругозаделанного криволинейного стержня с распределенными массами основными параметрами процесса являются: амплитуда нормальной силы Т, амплитуда перерезывающей силы N, амплитуда изгибающего момента М, амплитуда тангенциального перемещения w, амплитуда радиального перемещения и и амплитуда угла поворота р сечения.

Поскольку граничные условия упругозаделанного стержня выражаютсяЧерез W,UYL р,ТО Уравнения свободных колебаний в этом случае по форме совпадают с зависимостью (2.10) матрицы [р], определяются выражением (2.12).

Обозначим матрицу откликов (в конкретном случае податливостей) в сечении стержня S через где А - отклик, соответствующий нормальному перемещению; П - отклик, соответствующий тангенциальному перемещению; В - отклик, соответствующий угловому перемещению. Индексы N, Т и М символизируют ссот ветственно единичную нормальную силу, единичную тангенциальную силу и единичный изгибающий момент.

Подставив выражения (2.13) и (2.12) в (2.6), получим дифференциальные уравнения, определяющие рассматриваемый тип откликов в скалярной форме:D\N D\T D\f_ где А\ - отклик, соответствующий нормальному перемещению; П\ - отклик,соответствующий тангенциальному перемещению; D\ - отклик, соответствующий изгибающему моменту. Индексы 7V, Т, ср символизируют соответственно единичную нормальную силу, единичную тангенциальную силу и единичный угол поворота.

Динамическая матрица жесткости стержня крыльевого профиля, совершающего изгибно-крутильные колебания в потоке

Ряд конструкций современных кораблей и судов совершают колебания в скоростном потоке жидкости [188]. К таким конструкциям относятся крыльевые устройства судов на подводных крыльях, пилоны судов на воздушной подушке, конструкции кораблей-экранопланов, выступающие устройства скоростных подводных лодок и т.п. Список этот может быть продолжен, однако приведенных примеров достаточно, чтобы обосновать необходимость учета влияния потока при прогнозировании параметров ходовой вибрации скоростных судов. Поток может оказывать влияние на параметры как свободных, так и вынужденных колебаний конструкций. По достижению скоростью потока величины, называемой критической, на конструкции возникают явления гидроупругой неустойчивости, к числу наиболее опасных явлений гидроупругой неустойчивости относится самоподдерживающееся или спонтанно нарастающие колебания конструкции, называемые флаттером [76]. Флаттер представляет собой автоколебательный процесс, который может возникнуть при отсутствии внешних периодических воздействий на конструкцию. Наличие внешних гармонических воздействий не оказывает качественного влияния на характер поведения конструкции при достижении потоком критической скорости. Конструкции, подвергнутые флаттеру, как правило разрушаются. Проектировщиков интересует поведение конструкций в докритической зоне, т.е. когда скорость потока жидкости меньше критической и в зоне гидроупругой неустойчивости, когда возникает явление флаттера. Поэтому используемый алгоритм для расчетов колебаний конструкций в потоке должен адекватно моделировать поведение конструкций при различныхскоростях набегающего потока. Причем предпочтительным является построение алгоритма на базе структурных методов, что позволяет ввести расчет в оболочку метода конечных элементов, метода супер-элементов или граничных элементов и тем самым унифицировать его.

Явление классического изгибно-крутильного флаттера в настоящее время исследованы весьма подробно [76], [97], [102], [249]. Существует обширная литература, охватывающая различные аспекты этой проблемы: от способов определения критических скоростей на динамически подобных моделях и конструктивных рекомендаций по увеличению значений критических скоростей до методов расчетного прогнозирования параметров гидроупругой неустойчивости. Однако большая часть разработок, содержащаяся в литературе, ориентирована на авиационные конструкции. Отличительным признаком авиационных конструкций, подверженных аэроупругой неустойчивости, является простая геометрия (как правило, эти конструкции хорошо моделируются консольными балками) и погруженность в однородный поток. Относительная простота авиационных конструкций позволила создать простые алгоритмы по определению критических скоростей флаттера, базирующиеся на вариационные методы. Широкое применение получил метод Бубнова [76], [265]. Следует отметить, что эти алгоритмы хорошо отработаны и доведены до уровня методических указаний. Однако на ряд конструкций СГЖ, могущих испытывать явления гидроаэроупругой неустойчивости, они распространены быть не могут, поскольку эти конструкции имеют сложную геометрию и обтекаются разнородными потоками. К таким конструкциям относятся, например, одностоечные крыльевые устройства СПК, у которых флаттеру могут быть подвержены не только несущая плоскость КУ, но и частично погруженная в воду стойка. В этом случае при определении критической скорости КУ в качестве расчетной схемы должна быть рассмотрена плоская рама. Универсальным алгоритмом, позволяющим учесть все особенностиконструкций СПК, является, как известно, метод конечных элементов (МКЭ) [194]. Однако широкого применения к неконсервативным задачам аэрогидроупругости он не нашел. В литературе, правда, встречаются упоминания о возможности использования МКЭ для определения критических скоростей флаттера [100], [103], но конкретные сведения об алгоритме решения, а также матрицы динамических жесткостей элементов с учетом потока в доступных источниках отсутствуют. Более того, некоторые авторы [54] вообще не рекомендуют использование МКЭ к задачам аэрогидроупругости, ссылаясь на трудности и большой расход машинного времени.

Однако наши оценки [129], [189], [191] показывают, что преимущества использования МКЭ в задачах аэрогидроупругого взаимодействия покрывают его недостатки.-крутильные колебания в потоке

При выводе уравнения связанных изгибно-крутильных колебаний стержня в потоке использованы предположения о несжимаемости жидкости и гипотеза о стационарности потока. Допущения, принятые в рамках гипотезы о стационарности потока, позволяют заменить в каждый момент времени неустановившийся поток около стержня крыльевого профиля установившимся потоком, что приводит к существенному упрощению выражений гидродинамических сил. 3.2.2 С учетом принятых гипотез дифференциальные уравнения установившихся изгибно-крутильных колебаний стержня крыльевого Нетрудно видеть, что выражения (3.4) и (3.15) изоморфны, однако для дальнейших преобразований удобнее (3.15). 3.2.5 В соответствии со стандартной процедурой МКЭ функции прогиба и угла поворота сечения стержня крыльевого профиля аппроксимировались с помощью в квадратичную форму, что дает возможность определить коэффициенты динамической матрицы жесткости как множители при произведениях узловых перемещений элемента [129], [189]. 2.2.6 Полученная на основании зависимостей (3.15) и (3.16) матрица динамической жесткости [Кд] стержневого элемента-крыла, совершающего связанные изгибно-крутильные колебания в потоке без учета внутреннего неупругого сопротивления имеет следующую структуру: Как видно из приведенных выражений, динамическая матрица жесткости стержня, совершающего установившиеся колебания в потоке, оказывается несимметричной, что, впрочем, служит признаком неконсервативности системы. Особенностью рассматриваемой задачи является то, что полученная матрица не может быть сведена к симметричному виду с помощью линейных преобразований. 3.2.6 В случае учета внутреннего неупругого сопротивления по гипотезе Фохта выражение (3.18) приобретает вид: 3.3 Динамическая матрица жесткости стержня крыльевого профиля с элероном, совершающего связанные изгибно-крутильные колебания в потоке 3.3.1 Дифференциальные уравнения изгибно-крутильных колебаний стержня крыльевого профиля с элероном [102], [237] (рис. 3.3) выводятся при допущениях, изложенных в пункте 3.2.1 3.2. Центр жесткости Общий центр тяжести Ось вращения элерона Предполагается также, что элерон имеет длину равную длине стержня крыльевого профиля (при образовании композиции реальной конструкции по методу конечных элементов базовый конечный элемент с элероном по всей длине элемента позволяет адекватно смоделировать конструкцию, у которой элерон занимает лишь часть длины). Обозначив основные деформации стержня крыльевого профиля: y{x,t), 9(x,t) и /?(х,/), где P(x,i) - угол отклонения элерона - и отметив, что в подавляющем большинстве случаев /? от х не зависит, запишем: Тогда уравнения колебаний в форме Лагранжа примут вид: где Inm - погонный полярный массовый момент инерции элерона относительно оси вращения; тэ - погонная масса элерона; аэ - расстояние центра тяжести элерона от оси его вращения; рм - расстояние оси вращения элерона от оси жесткости. R - жесткость крепления элерона, т.е. погонный момент, который необходимо приложить к элерону, чтобы отклонить его на один радиан. Обобщенные силы могут быть представлены следующими выражениям 102]: (3.31) где

Натурные экспериментальные исследования вибрации СПК

Экспериментальные исследования СПК ставили своими главными целями получение объективной информации о вибрационных условиях обитаемости на СПК, выявление особенностей динамического поведения корпусов и корпусных конструкций СПК в частотном диапазоне, регламентированном требованиями санитарных норм, а также получение данных, необходимых для создания математической модели СПК. В соответствии с поставленными целями были проведены две группы исследований: первая - на судах различных проектов, вторая - на судах одного проекта, находящихся в эксплуатации в различное время. Активное участие в проведении натурных испытаний наряду с автором принимали следующие сотрудники ЦНИИ имени академика А.Н. Крылова: Белов И.М., Бояновский B.C., Самсонов А.С., Емельянов Ю.А. 4.2.2. Системному анализу были подвергнуты результаты натурных экспериментальных измерений ходовой вибрации СПК "Циклон" (проект 12351), "Тайфун" (проект 12333), "Метеор" (проект 342), "Колхида". Основные характеристики анализируемых судов представлены в табл. 4.1. Измерения вибрации на т/х т/х "Циклон" и "Метеор" производились с использованием магнитных средств регистрации, на т/х т/х "Тайфун" и "Колхида" с использованием шлейфных осциллографов. Типичная схема расположения вибропреобразователей по корпусу СПК показана на рис. 4.1. Измерения вибрации непосредственно на креслах пассажиров и рабочих местах экипажа осуществлялись с помощью переносного комплекта аппаратуры фирмы "Брюль и Къер", включающего измерительные магнитофоны типа 7807 и акселерометры типа 4320 и 4381. Проведенные экспериментальные исследования показали: - На всех обследованных СПК уровни вибрации в местах пребывания пассажиров и экипажа превосходят требования санитарных норм. Так на т/х "Циклон" максимальные превышения уровней вибрации над требованиями СН 2.5.2.048-96 составили 6-12 дБ, на т/х "Метеор" - 5-Ю дБ, на т/х "Колхида" - 4-Ю дБ, на т/х "Тайфун" - 7-12 дБ. - Ходовая вибрация современных СПК характеризуется наличием двух выраженных частотных зон. Первая находится в диапазоне 1-17 Гц, вторая 12-100 Гц. Ходовая вибрация СПК в первой частотной зоне вызывается широкополосным возбуждением, возникающем при гидроупругом взаимодействии крыльевых устройств со скоростным потоком жидкости и носит нестационарный характер. Во второй частотной зоне вибрация обусловлена работой гребных валов, винтов, главных и вспомогательных механизмов и является стационарной. Стационарная вибрация локализуется, главным образом, в кормовой части судна и для СПК, имеющих кормовые пассажирские салоны, является определяющей в формировании вибрационных условий обитаемости. Низкочастотные нестационарные вибрации, индуцируемые гидроупругим взаимодействием крыльевых устройств и потока жидкости, распространяются по всей длине корпуса судна. Наиболее интенсивно эти вибрации проявляются на морских СПК. Спектрограммы ходовой вибрации пассажирских салонов СПК имеют,как правило, доминантные пики. Это обстоятельство создает предпосылкидля использования систем активного гашения в целях борьбы с повышенной вибрацией СПК.- Устанавливаемые на современных СПК пассажирские кресла обеспечивают амортизационный эффект в частотных октавах со среднегеометрическими значениями частот 16 Гц, 31,5 Гц, 63 Гц. Однако в октаве 2 Гц, 4 Гц и 8 Гц кресла усиливают вибрацию, передаваемую организму человека на 4-7 дБ.4.2.3. Сравнительные натурные испытания серии судов типа "Метеор" (бортовые номера 26, 37, 67, 191, 201 и т/х "Инженер Зайцев") ставили своей главной целью исследование влияния условий и продолжительности эксплуатации на стабильность параметров ходовой вибрации СПК. Выбор в качестве объекта систематического исследования теплохода "Метеор" обусловлен тем, что этот теплоход является самым массовым типом эксплуатирующихся СПК.Рис. 4.2. План главной палубы теплохода «Метеор» и точки замеров ходовойвибрации

Измерение ходовой вибрации серии судов типа "Метеор" было осуществлено на тихой воде в процессе их обычной эксплуатации в акватории реки Волга в районе Нижнего Новгорода. Измерения проводились стандартным комплектом аппаратуры фирмы "Брюль и Къер", включающим 4х-канальный магнитофон 7007 и пьезоэлектрические акселерометры 4381. Схема расположения точек измерений вибрации показана на рис. 4.2.Рис. 4.3. Спектрограмма вертикальных виброускорений на т/х «Метеор»

Проведенные исследования показали: - Частотный состав спектра вынужденной вибрации корпусных конструкций всех испытанных теплоходов практически одинаков, однако уровни вибрации в контрольных точках замеров расходится весьма существенно. Максимальные различия достигают 8-12 дБ. В таблице 4.2. представлены уровни вибрации, замеренные в двух контрольных точках кормовых салонов шести теплоходов типа "Метеор".

Пассажирские и капитанские кресла, установленные на теплоходах "Метеор" (точнее схема кресло-пассажир) имеют собственные частоты, лежащие в диапазоне от 2х до 16 Гц. В результате в частотных октавах со среднегеометрическими значениями частот 2, 4, 8, 16 Гц уровень вибрации на креслах превышает уровень вибрации на палубах под креслами в 2-4 раза. Изменение коэффициентов передачи вибрации пассажирских и капитанского кресел показано на рис. 4.4.Zkp Zna,i

Похожие диссертации на Решение проблемы улучшения вибрационных условий обитаемости на судах и обеспечение требований санитарных норм вибрации на основе использования и совершенствования компьютерных методов и средств численного анализа колебаний корпусных конструкций