CC BY
179
2. Каретников В. В., Сикарев А. А., Волков А. Б. Новые инфокоммуникационные системы для внутреннего водного транспорта // Морская биржа.— СПб.: Принт-Экспо, 2009. — Вып. 1 (27). — С. 43-48.
ПОИСК ЭЛЕМЕНТОВ ЭФФЕКТИВНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ СТРУКТУРНОГО
И УДАРНОГО ШУМА
SEARCH THE ELEMENTS OF EFFECTIVE PROTECTION FROM STRUCTURAL
AND SHOCK NOISE
Статья посвящена важной проблеме снижения структурного и ударного шума на судах. Рассматриваются эффективные методы защиты от шума: виброизоляция и вибропоглощение. В статье также анализируются современные виброизоляторы и звукопоглощающие панели зашивки судовых помещений.
The article is devoted the important problem of reducing the structural and shock noise on the ships. Consider effective methods of protection against noise: vibration isolation and vibration absorption. The article also examines modern vibration isolators and sound-absorbing panels for the decoration of ship facilities.
Ключевые слова: структурный шум, методы зашиты от шума, виброизоляция, вибропоглощение, виброизолятоы, звукопоглощающие панели.
Key words: structural noise, methods of protection against noise, vibration isolation, vibration absorption, vibration isolators, sound-absorbing panels.
УДК 629.12.011.5: 628.517.2
О. В. Щербакова,
Новосибирская государственная академия
водного транспорта;
М. К. Романченко,
канд. техн. наук, Новосибирская государственная академия
водного транспорта
ПОВЫШЕНИЕМ энерговооруженности современных судов увеличивается шум в машинных отделениях,
насосы, системы кондиционирования воздуха, радионавигационное оборудование. Также к источникам шума можно отнести вибрирующие (колеблющиеся) поверхности механизмов, металлические пластины судна. Жесткое соединение механизмов и оборудования с корпусом судна, высокая звукопроводимость металлических корпусных конструкций, проникновение шума от источников внешней среды тоже способствуют наличию структурного шума в обитаемых помещениях.
<ч ж
жилых, служебных и общественных помещениях, большое значение приобретает проблема воздействия шума на человека. Повышенный шум негативно воздействует на человека, снижает его работоспособность, влияет на качество и безопасность его труда. Несмотря на многолетние исследования в этой области, проблема снижения шума на судах до сих пор остается важной и актуальной, не решенной до конца задачей.
Главными направлениями в борьбе по снижению структурного шума являются виброизоляция и вибропоглощение [5].
Основным источником шума на судне
является работающее оборудование: главные двигатели, дизель-генераторы, гребные винты,
Основное назначение виброизоляции заключается в установке специальных уст-
ройств, препятствующих распространению (или уменьшающих) звуковую вибрацию от источника распространения к защищаемому объекту. Виброизолирующие устройства включают упругие крепления механизмов (виброизоляторы), упругие муфты в валопро-водах, гибкие патрубки в трубопроводах и т. д. Они должны ограничивать перемещения механизмов во избежание их соударений с близко расположенными конструкциями и обеспечивать надежную работу механизмов и систем.
Для виброизоляции главных двигателей и дизель-генераторов используют в основном три типа резинометаллических виброэлементов: виброизоляторы с наклонным расположением резинового элемента, рассчитанные на нагрузку 2 и 6,5 кН; виброизоляторы типа АКСС, АКСС-И грузоподъемной силой 2,2 и 4 кН и виброизоляторы на базе элементов ЭСА-100 [1; 5]. Эти виброизоляторы наиболее эффективны в рабочем диапазоне частот от 25 до 50 Гц. Достоинство всех резинометалличес-ких виброизоляторов заключается в простоте их конструкции, широком диапазоне изменения их упругих характеристик, возможности произвольной ориентировки виброизоляторов относительно основания. Основные недостатки определяют особые свойства резины: при длительной эксплуатации наблюдается изменение динамических свойств, связанное со «старением» резины; ухудшение виброзащитных свойств в условиях, отличающихся от нормальных (повышенная, пониженная температура, влажность); наличие резонансных режимов; возможность защиты от вибрации только при определенной нагрузке; большая поступательная и поворотная жесткость.
Виброизоляцию дизель-генераторов осуществляют, главным образом, с помощью пружинных виброизоляторов типа АПрС. Они имеют страховку от перегрузок, рабочие частоты выше 10 Гц. Недостаток — большие габариты [1].
Резинометаллические виброизоляторы способны обеспечить минимальные частоты свободных колебаний вдоль вертикальной оси в диапазоне 10-20, пружинные — 0,5-5 Гц [5].
Одним из перспективных направлений является использование в виброизоляторах упругого элемента, выполненного из метал-
// университета
[ЖУРНАЛ водных /_/ коммуникации
лического троса, предназначенного для эффективной защиты различных объектов от пространственных вибраций.
Основными преимуществами тросовых виброизоляторов являются: высокая прочность, способность работать в экстремальных условиях, высокий коэффициент рассеивания энергии, низкая себестоимость и простота конструкции, стабильность работы и эффективность при защите от ударных нагрузок.
Действие тросовых виброизоляторов предполагает постоянную силу веса и любую другую постоянную силу, поскольку силовая характеристика имеет участок весьма низкой жесткости. Эти уникальные по своим характеристикам виброзащитные средства предназначены для низкочастотной защиты различных объектов в экстремальных по температуре и химическому составу средах. Это и определяет их область применения.
Тросовые подвески относятся к устройствам для обеспечения качественной защиты объектов от однонаправленных и все-направленных вибрационных воздействий. Их преимущества по сравнению с некоторыми другими средствами виброизоляции заключаются в технологичности изготовления и применении весьма прочного материала с допустимым напряжением 2200 МПа.
Существующие на данный момент цельнометаллические тросовые виброизоляторы можно разделить по назначению на группы: для изоляции одного объекта от другого (чаще всего аппаратуры от основания); для выборочной передачи нагрузок в соединениях (крутящего момента в соединениях валов); для поглощения энергии кратковременных ударов [3].
По конструкциям тросовые виброизоляторы также можно разделить на группы: предполагается наличие двух или более разъемных пластин, между которыми укладывается «змейкой» и зажимается цельный отрезок троса; трос навивается в виде спирали — СТВР (спирально-тросовый виброизолятор рядный), СТВС — (спирально-тросовый виброизолятор сборный) (рис. 1); виброизоляторы колокольчикового типа [6].
В результате проведенных испытаний выявлены преимущества виброизолято-
ров СТВР по сравнению с амортизаторами типа АКСС: повышенная эффективность по снижению структурного и ударного шума 6-12 дБА, снижение низкочастотной вибрации на 5-6 дБ [3].
Основные недостатки спирально -тросовых виброизоляторов — это перетирание волокон тросов и остаточные деформации.
Амортизаторы из композиционных материалов, свойства которых могут быть обеспечены подбором материала и связующих полимеров, не имеют пока зарубежных аналогов.
Упругие элементы композитных амортизаторов изготавливаются из стекловолокна с эпоксидной смолой. Композитные амортизаторы в 1993 г. прошли межведомственные испытания. Было доказано, что они удовлетворяют требованиям, предъявляемым к корабельным амортизаторам. Кроме того, эксплуатация устройств АСК-500 под дизель-генератором ДГ-200 подтвердила их высокую надежность в эксплуатации. Анализ статических характеристик АСК-100 показывает, что они имеют линейный характер.
Анализ виброакустических характеристик резинометаллических, спирально-тросовых и композитных амортизаторов позволяет сделать следующие выводы: амортизаторы типа АСК и СТВ являются более эффективными средствами виброзащиты по сравнению с резинометаллическими амортизаторами типа АКСС [6].
Для уменьшения передачи шума через неопорные связи и увеличения надежности работы виброизолированных дизелей в ва-лопроводах главных двигателей используют эластичные муфты, а в трубопроводах — гибкие патрубки и вставки.
Ослабление структурного шума в судовых помещениях оценивают по виброизолирующей способности соединения. Виброизолирующая способность равна разности уровней параметров вибрации на пояске фундамента при жестком и виброизолирующем креплении двигателя [5]. Однако на практике удается определить только перепад уровней вибрации, то есть разность между уровнями параметров вибрации конструкции над виброизоляторами и на пояске фундамента под ними.
Одним из важных направлений борьбы с шумом на судах является использование звукопоглощающих панелей зашивки судовых помещений.
Как в отечественном, так и в зарубежном судостроении используются для отделки помещений модульные системы обстройки [2; 4]. К числу наиболее известных из них относятся: INEXA PANELAS (Дания/Швеция), Isolamin (Швеция), отечественные М-100 и «Росун» (табл. 1). В настоящее время, помимо каркасных систем обстройки (М-100), широко используются бескаркасные модульные системы, обладающие более простой технологией монтажа панелей в судовом помещении.
<ч ж
б
а
Рис. 1. Виброизоляторы спирально-тросовые: а — рядный; б — сборный
Таблица 1
Звукоизоляция элементов модульных систем
Наименование Звукоизоляция, дБ
Панель стеновая Подволок Палубные панели
М-100 (Россия) 30; 45 — —
«Росун» (Россия) 30; 46 30 —
INEXA PANELAS (Дания/Швеция) 32-44 44; 60 45
Isolamin (Швеция) 28-47 39-52 55; 56
NORAC (Норвегия) 30-48 48-62 —
PARMA MARINE (Финляндия) 30-50 — —
Суммарное снижение шума при комплексном использовании звукоизолирующих перегородок плавающего пола и потолочных панелей достигает 40-50 дБ.
Отечественные модульные системы «Росун» имеют элементы обстройки, обеспечивающие звукоизоляцию 30-45 дБА, предусмотренную отечественными санитарными нормами. Однако элементы подволока существенно уступают по звукоизоляции образцам ведущих фирм, такие изделия, как палубные панели отсутствуют полностью [2].
Одной из лучших модульных систем обстройки судовых помещений является система INEXA [2]. В ней используются шумопог-лощающие панели типа TNF 2SM для перегородок. При толщине 50 мм она имеет индекс звукоизоляции разделительной конструкции 32-44 дБ. Кроме того, разработаны элементы плавающего пола TNF FS, имеющие стальную поверхность, к которой прикреплен специальный звукоизоляционный материал, что обеспечивает индекс звукоизоляции 44 дБ. Суммарная звукоизоляция при использовании перегородок, системы потолков и плавающего пола достигает 60 дБ.
Слабым элементом всех модульных систем является конструкция дверей. Наличие в перегородках дверей снижает индекс звукоизоляции на 20-23 дБА [2].
Установлено, что жесткие соединения образуют между вибрирующим корпусом и
стенками помещении «звуковые мостики», по которым часть энергии колебаний передается стенками без ослабления. Такое соединение следует применять, когда требуемое снижение уровней шума не превышает 12 дБА. Виброизолирующие соединения препятствуют передаче энергии колебаний от корпуса к стенкам изолируемых помещений, их используют, чтобы снизить уровень шума более чем на 12 дБА.
Если уровни шума изолируемого помещения ограждающими корпусными конструкциями отличаются между собой не менее чем 8 дБ и их необходимо снизить более чем на 12 дБ, то рекомендуется виброизолировать обшивку и перегородки всего помещения. Такое помещение называется «плавающим».
Одними из эффективных средств защиты от структурного шума являются виб-родемпфирующие материалы, наносимые на корпусные конструкции, каналы вентиляции, опорные детали приборной техники. Эти материалы при жестком соединении с металлической конструкцией ослабляют ее вибрацию, улучшая диссипативные характеристики. Эффективность вибродемпфирующего материала определяется коэффициентом потерь. Чем больше его значение, тем выше эффект. Наибольшее распространение получили в отечественном судостроении: покрытие «Випо-ком»; материал «Випонит», который снижает уровень вибрации на 10-20 дБ, шума — на 6-
о X 3
II университета
'ЖУРНАЛ водных / / коммуникации
12 дБ; мастики «Мавип», «АДЕМ-Т», «АДЕМ-НШ-2», снижающие в среднем уровни вибрации и шума на 5-8 дБ. Все они соответствуют государственным санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам.
Защита объектов от структурного шума, решается комплексно: это проекти-
рование судна с максимальным удалением источников шума от обитаемых помещений, использование виброизоляции, демпфирующих и звукопоглощающих материалов и конструкций, а также повышение требований к акустическим параметрам самих механизмов и оборудования.
Список литературы
1. Барановский А. М. Виброизоляция дизелей речных судов. — Новосибирск: НГАВТ,2000.
2. Современные модульные методы обстройки судовых обитаемых помещений / Е. А. Баха-нов [и др.] // Вестник технологии судостроения. —1999. — № 5.
3. Применение спирально-тросовых виброизоляторов для оборудования морских объектов / Э. Г. Берестовицкий [и др.] // Судостроение. — 2008. — № 5
4. Губанова Е. В., Яник Е. В. Обеспечение звукоизоляции обитаемых помещений судов и кораблей с помощью модульных элементов обстройки // Вестник технологии судостроения. — 2003. — 11.
5. Изак Г. Д., Гомзиков Э. А. Шум на судах и методы его уменьшения. — М.: Транспорт,
1987.
6. Пономарев Ю. К., Калакутский В. И. Многослойные цельнометаллические виброизоляторы с упругими элементами регулярной структуры. — Самара: СГАУ, 2003.
УДК 656.61.052527.622.2(045) В. Л. Григорян,
доцент, СПГУВК
НЕЗАКОНОМЕРНЫЙ ДРЕЙФ МАГНИТНЫХ ПОЛЮСОВ ЗЕМЛИ И ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАГНИТНЫХ КОМПАСОВ НА МОРСКИХ СУДАХ
EARTH'S MAGNETIC POLES IRREGULAR DRIFT AND PROBLEMS OF USING MAGNETIC COMPASSES ON SEA VESSELS
<4 ж
Рассматриваются проблемы использования магнитных компасов на морских торговых судах в связи с наблюдаемым незакономерным перемещением магнитных полюсов планеты.
In article problems of using magnetic compasses on sea trading vessels in connection with irregular moving of magnetic poles of a planet considered.
Ключевые слова: магнитный компас, магнитный полюс, дрейф полюсов, магнитная инверсия. Key words: magnetic compass, magnetic pole, drift of poles, magnetic inversion.
А ПРОТЯЖЕНИИ более тысячи лет магнитный компас указывает направление движения для большинства путешественников.
Н
Первое письменное упоминание о применении китайцами магнетита в качестве стрелки магнитного компаса появилось примерно в 1000 г. до н. э. Считается, что араб-
