Підвищення ефективності віброзахисних систем суднових енергетичних установок - Автореферат

Збільшення потужності суднових енергетичних установок (СЕУ) призводить до зростання рівнів вібрації на суднах та вимагає вдосконалення систем вібраційного захисту. Основним засобом, що перешкоджає поширенню потоків коливальної енергії в системі "корпус судна - енергетична установка", є каскади віброізоляції. Основна суперечність, яку необхідно розвязувати при проектуванні віброізоляції, полягає у тому, що для обмеження переміщень механізму щодо корпусу слід підвищувати частоти вільних коливань механізмів і устаткування, а для захисту корпусу судна від вібрацій енергетичної установки - максимально знижувати ці частоти. Керовані (автопараметричні) засоби не вимагають зниження власних частот віброізольованих суднових механізмів і устаткування та дозволяють знижувати дискретні складові вібрації. Вищесказане зумовило необхідність рішення науково-прикладної задачі розробки методу узгодження частотних характеристик систем захисту від вібрацій СЕУ, що враховував би всі напрями вібраційних коливань (вертикальне, горизонтально-траверзне і горизонтально-поздовжнє), та способів підвищення ефективності автопараметричних засобів віброакустичного захисту енергетичного устаткування шляхом вдосконалення їх динамічної структури.У вступі обґрунтована актуальність роботи і її звязок з науковими програмами, сформульовані мета, основні наукові і практичні завдання дослідження, а також наукові положення, які виносяться на захист, вказані наукова новизна, практична цінність і рівень апробації отриманих результатів, зазначена кількість публікацій з теми та особистий внесок здобувача. У дисертаційній роботі використано методологічний підхід до рішення задачі раціонального проектування систем віброзахисту, що базується на зменшенні числа обмежень і параметрів оптимізації за рахунок зміни моделей розрахунку коливань конструкцій. У третьому розділі розглянуто задачі про коливання твердого тіла на пружних підвісах, коефіцієнти жорсткості яких змінюються відповідно до деякої функції та проаналізовано вплив системи динамічних гасителів коливань, маси яких визначаються тією ж функцією. , де =const - коефіцієнт жорсткості, що визначається з умов статичного осідання; - матриця мас і моментів інерції системи; - система сил і моментів, приведена до центру мас обєкту; c - коефіцієнт пропорційності між коефіцієнтом вязкого опору і коефіцієнтом жорсткості; w - кругова частота збурного діяння; [H]-блочна матриця, що складається з підматриць поступальної [Нп], поворотної [Нпв] і поступально-поворотної [Нппв] жорсткості: . У такому разі для груп віброгасників коефіцієнти приведеної матриці жорсткості знаходяться шляхом множення постійної для фіксованої частоти величини на матрицю [H], елементи якої визначаються зі співвідношень: ; ;У дисертації вирішена актуальна для суднової енергетики науково-прикладна задача розробки методу узгодження частотних характеристик систем захисту від вібрацій СЕУ, що враховує всі напрями вібраційних коливань (вертикальне, горизонтально-траверзне і горизонтально-подовжнє) і способів підвищення ефективності автопараметричних засобів віброакустичного захисту енергетичного устаткування шляхом вдосконалення їх динамічної структури. При розробці методу узгодження частотних характеристик і способів підвищення ефективності автопараметричних засобів захисту СЕУ використовувалися алгоритми матричного імпедансного підходу, структурна теорія віброзахисних систем і метод динамічних жорсткостей. Одержані узагальнені залежності для потоків коливальної енергії, що передаються від енергетичної установки судновим фундаментам, з урахуванням властивостей основних суднових засобів віброакустичного захисту (віброізоляторів, віброгасників і опор з проміжними масами). Рівняння потоків коливальної енергії, що передаються судновим корпусним конструкціям, виражені через функції розподілу СВЗ, дозволяють значно знизити число параметрів оптимізації і використовувати енергетичні методи аналізу вібраційного стану суднових енергетичних установок. Розроблений метод дозволяє вирішувати задачі оптимального розміщення суднових засобів віброакустичного захисту з урахуванням вимог “Правил класифікації та побудови морських суден” до допустимих рівнів вібрації механізмів і устаткування, корпусу, умовам роботи механічних установок при тривалому крені і диференті і допустимих зсувах устаткування, при бортовій і кільовій хитавиці.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Умовою зниження вібрації і шуму на суднах є використання енергетичних установок з мінімальними рівнями вібрації і шуму. Збільшення питомої потужності енергетичних установок погіршує їх віброакустичні характеристики і вимагає вдосконалення систем захисту від вібрації. Питання збільшення величини віброізоляції віброзахисних систем повязані як з розробкою методів раціонального вибору частотних характеристик суднових енергетичних установок, так і з вдосконаленням засобів віброакустичного захисту.

2. У дисертації вирішена актуальна для суднової енергетики науково-прикладна задача розробки методу узгодження частотних характеристик систем захисту від вібрацій СЕУ, що враховує всі напрями вібраційних коливань (вертикальне, горизонтально-траверзне і горизонтально-подовжнє) і способів підвищення ефективності автопараметричних засобів віброакустичного захисту енергетичного устаткування шляхом вдосконалення їх динамічної структури.

3. При розробці методу узгодження частотних характеристик і способів підвищення ефективності автопараметричних засобів захисту СЕУ використовувалися алгоритми матричного імпедансного підходу, структурна теорія віброзахисних систем і метод динамічних жорсткостей.

4. Одержані узагальнені залежності для потоків коливальної енергії, що передаються від енергетичної установки судновим фундаментам, з урахуванням властивостей основних суднових засобів віброакустичного захисту (віброізоляторів, віброгасників і опор з проміжними масами). Рівняння потоків коливальної енергії, що передаються судновим корпусним конструкціям, виражені через функції розподілу СВЗ, дозволяють значно знизити число параметрів оптимізації і використовувати енергетичні методи аналізу вібраційного стану суднових енергетичних установок.

Розроблений метод дозволяє вирішувати задачі оптимального розміщення суднових засобів віброакустичного захисту з урахуванням вимог “Правил класифікації та побудови морських суден” до допустимих рівнів вібрації механізмів і устаткування, корпусу, умовам роботи механічних установок при тривалому крені і диференті і допустимих зсувах устаткування, при бортовій і кільовій хитавиці.

5. Знайдені закони управління двочастотними гасителями коливань механізмів і устаткування СЕУ, що дозволяють забезпечити постійну кратність частот настройки динамічного віброгасника.

6. Встановлено вплив параметрів інерційних і пружних елементів на ефективність динамічного гасіння двочастотних віброгасників. Двомасові гасителі вібрації енергетичного устаткування і механізмів компенсують дві складові вібрації з відносною ефективністю 1,2 і 0,5 на основній і додатковій гармоніках відповідно, порівняно з одночастотним віброгасником рівної маси.

7. Встановлена залежність ефективності автопараметричних двокаскадних опор енергетичного устаткування і механізмів від параметрів вбудованих віброгасників. Вибір раціональних параметрів пристрою забезпечує величину віброізоляції 5-25 ДБ у області низьких частот. Використання керованих опор дозволяє у ряді випадків зменшити число проміжних каскадів віброзахисної системи і знизити масогабаритні характеристики енергетичного устаткування.

8. Метод узгодження частотних характеристик суднових енергетичних установок спільно з розробленими автопараметричними засобами вібраційного захисту, відкриває додаткові можливості проектування кораблів і суден з низькими рівнями вібрацій і шумів. Подальший розвиток методу функцій розподілу, орієнтований на опис просторових коливань систем трубопроводів (наприклад, повітрязабірних і газовипускних трактів) й інших неопорних звязків, дозволить перейти до питань оптимального проектування комплексних віброзахисних систем суднових енергетичних установок.

Основні положення дисертації викладено в наступних роботах: 1. Кореневский Д.Л. Метод проектирования оптимальных виброзащитных систем // Збірник наукових праць Національного університету кораблебудування. - Миколаїв: НУК, 2005. - №2 (401). - С. 80-86.

2. Кореневский Д.Л. Методика проектирования виброзащитных систем судовых энергетических установок // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ, 2006. - Вип. 3/2006 (38). - Ч. 1. - С. 110-112.

3. Кореневский Д.Л. Исследование виброзащитных систем при помощи функций распределения средств виброакустической защиты // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ, 2006. - Вип. 3/2006 (38). - Ч. 2.-С.107 -109.

4. Гуров А.П., Кореневский Д.Л. Конструкция и выбор параметров управляемых двухкаскадных опор // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ, 2005. - Вип. 1/2005 (30). - С. 57-59.

5. Гуров А.П., Кореневский Д.Л. Двухчастотный управляемый виброгаситель для судовых приводов и агрегатов // Вісник СНУ. - Луганськ: СНУ, 2004. - №12 (82). - С. 74-79.