Вибрация на корабле.

Кроме шума другим сильно выраженным физическим фактором, дейст­вующим в условиях корабля является вибрация.

Как известно, вибрация - это механические колебательные движения, передающиеся телу человека или отдельным его частям от источников коле­баний.

Источники вибрации:

1. Гребные винты

2. Двигатель, механизмы проворачивания

3. Удары волн

4. Вибрация после выстрелов, взлетов.

Вибрация бывает:

1) Местная

Естественно, что на корабле преобладает общая вибрация.

В результате действия вибрации развивается профессиональное заболе­вание - вибрационная болезнь.

Особенно опасно совпадение частоты вибрации с собственной частотой колебания тела человека или отдельных органов.

Для стоящего человека резонансными частотами являются частоты 5-15 Гц, для сидящего - 4-6 Гц, собственная частота желудка составляет 2 Гц, сердца и печени - 4 Гц, мозга - 6-7 Гц.

При совпадении вынуждающей частоты с собственной частотой колеба­ния органа наблюдается явление резонанса и, как следствие, висцероптозы (опущение внутренних органов). Под воздействием общей вибрации развива­ются поражения ЦНС, вегетативной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, возникает нарушение обменных процессов, быстрая утомляемость и др. Под действием общей вибрации также может происходить повреждение позвоночника за счет смещения межпозвоночных дисков.

По частоте вибрации могут быть

1) Низкочастотные (до 35 Гц). При этом поражаются нервы, мыш­цы, костный аппарат.

2) Высокочастотные (100 - 150 - 250 Гц). Поражаются в основном сосуды.

Профилактика вибрационных воздействий:

1. Технологические методы, (уравновешивание двигателей, частей двигателей и тд.).

2. Виброизоляция (амортизаторы, прокладки и тд.).

3. Эксплутационные методы (изменение резонансной частоты за счет, например, изменения частоты колебаний корабля).

4. Индивидуальная защита включает в себя обувь на виброгасящей по­дошве (толстая резина), виброкресла, вибропояса и тд.

Качка - это разновидность вибрации. Качка может быть (по направлению)

1) Бортовая (поперечная)

2) Килевая (продольная)

3) Вертикальная Последствиями качки могут быть

1. Смещение органов

2. Раздражение оболочек органов

3. Боль в органах (печень, селезенка)

4. Тошнота, рвота, нарушение сна, головокружение из-за нарушения вестибулярного аппарата - синдром морской болезни.

Профилактика качки (морской болезни):

1) Технические мероприятия (приспособления - успокоители качки)

2) Личные мероприятия (необходимы движения, совершение работы и тд)

3) Усиленная вентиляции.

4) Тренировка

5) Питание только холодными блюдами в небольшом количестве и обязательно с включением соленых и кислых продуктов.

6) Медикаментозная коррекция при помощи фармакологических препаратов (аэрон, аппликации скополамина на мочку уха или за ухо, эфедрин и др.)

колебательные движения корпуса судна и его частей, обусловленные способностью конструкции сопротивляться деформированию под воздействием нагрузок. Различают свободные и вынужденные колебания корпусных конструкций. Первые возникают в результате действия кратковременных возмущений - взрыва, обрыва швартовных канатов, посадки на мель, слеминга и т. п. Вторые поддерживаются периодическими возмущениями и передаются корпусу через фундаменты работающих главных и вспомогательных механизмов, через гребной вал и кронштейны от неуравновешенного гребного винта, через воду, давление которой вблизи винта пульсирует с частотой, равной произведению его частоты вращения на число лопастей (т. н. лопастная частота) и т. п. Свободные колебания, в т. ч. возникшие в начальный момент действия периодических сил, вследствие рассеяния энергии быстро затухают, поэтому вызывают повреждения корпуса лишь в первые мгновения и только в случае достаточно интенсивных возмущений. Изучать поведение конструкции в этот промежуток времени очень трудно из-за возникновения различных волновых деформаций, распространяющихся от места внешнего воздействия подобно волнам на поверхности воды. В практических расчетах, за исключением расчетов прочности при взрывах, рассеянием энергии и волновыми деформациями пренебрегают, считая, что они распространяются мгновенно, вследствие чего все частицы конструкции, как испытавшие, так и не испытавшие непосредственно внешнее возмущение, начинают двигаться одновременно. При этих предположениях любые свободные колебания корпусных конструкций, как и всякого упругого тела, будут состоять из бесконечного множества независимых отдельных колебательных движений, каждому из которых соответствуют своя частота и определенная пространственная форма деформации, постоянная во времени. Эти элементарные движения, их формы и частоты называют главными, реже - нормальными, собственными. Вынужденные колебания при низких частотах возмущающих сил, не превосходящих 5-6-ю частоты спектра главных частот, обычно раскладывают в ряд по формам главных свободных колебаний. Высокочастотные вынужденные колебания рассчитывают, не раскладывая в ряд, решая непосредственно, как правило численно, соответствующие уравнения. Вынужденная Вибрация Корпуса Судна, особенно резонансная, при которой частота возмущения близка к одной из главных частот колебаний конструкции, может вызвать усталостные разрушения, чаще всего в кормовой оконечности, где амплитуды вибрации максимальны. Вибрация Корпуса Судна утомляет экипаж и пассажиров, затрудняет использование аппаратуры. Поэтому еще в проекте предусматриваются меры, снижающие уровень Вибрации Корпуса Судна до допустимых пределов, устанавливаемых классификационными обществами.Вибрацию Корпуса Судна в целом называют общей, вибрацию его частей (перекрытий, балок, мачт и т. п.) - местной, возбуждаемую работающими главными механизмами, гребными винтами - ходовой. Общая Вибрация Корпуса Судна может быть поперечной (изгибной - вертикальной и горизонтальной), продольной и крутильной. Эти виды вибрации взаимосвязаны. Они независимы лишь при определенной симметрии конструкции и распределении масс на судне. Обычно поперечную вертикальную Вибрацию Корпуса Судна рассчитывают независимо от других видов колебаний, поперечную горизонтальную - совместно с крутильной.Вибрация Корпуса Судна отличается от упругих колебаний других тел взаимодействием с забортной водой, оказывающей существенное влияние вследствие воздействия реактивных гидродинамических давлений на вибрирующую наружную обшивку. В расчетах влияние воды может быть учтено присоединением к каждому поперечному сечению судна некоторой фиктивной массы воды, колеблющейся вместе с сечением с его скоростью. Увеличение масс судна заметно уменьшает собственные частоты по сравнению с их значениями в случае колебаний в вакууме. Присоединенные массы жидкости (воды) вычисляются довольно приближенно, особенно при высоких частотах колебаний.

1.1 Виды нагрузок, вызывающих вибрацию корпуса судна и его отдельных конструкций.

Все нагрузки, вызывающие вибрацию корпуса судна и его отдельных конструкций, целесообразно разделить на четыре вида.

К первому виду отнесем меняющиеся во времени силы, которые появляются вследствие неточностей, допущенных при изготовлении и монтаже судовых механизмов, валопроводов, гребных винтов. К этому же виду отнесем также нагрузки, имеющие своим источником такие органически присущие некоторым механизмам особенности, как наличие движущихся возвратно-поступательно масс, неравномерность действия активных сил, обеспечивающих движение и т. п.

Ко второму виду принадлежат нагрузки, связанные с тем, что гребные винты судна работают за корпусом и в непосредственной близости от него. При этом даже идеально изготовленный и равномерно вращающийся винт будет возбуждать изменяющиеся во времени силы вследствие взаимодействия с корпусом судна и попутным потоком, существующим за судном.

Третий вид нагрузок составляют силы, вызванные воздействием на судно морского волнения. Ветровое нерегулярное волнение является источником как низкочастотных (квазистатических) нагрузок, изучаемых в курсе прочности судов, так и нагрузок, время изменения которых соизмеримо с периодами свободных колебаний корпуса судна и его отдельных конструкций. Последние при определенных условиях могут стать причиной интенсивной вибрации корпуса судна.

Наконец, к четвертому виду будем относить различные динамические нагрузки, появляющиеся в специфических условиях эксплуатации судна: при взрывах, ударах о лед, ударах при швартовке и столкновениях и т. п.

1.2 Нагрузки, вызванные неточностями изготовления механизмов, валопроводов, винтов.

Одним из основных дефектов, приводящих к появлению вибрационной нагрузки, следует считать неполную сбалансированность вращающихся или движущихся поступательно масс, которая может наблюдаться у главных и вспомогательных двигателей, редукторов, гребных валов и винтов.

У вращающихся частей механизмов (роторы турбин и электромоторов, валопроводы, гребные винты) различают статическую и динамическую неуравновешенность (несбалансированность).

При статической неуравновешенности центр тяжести вращающейся части не лежит на оси вращения. Пусть а - отстояние центра тяжести от оси вращения, т - масса, Ω - угловая скорость.

Тогда на ротор действует радиальная (вращающаяся) сила

F = таΩ 2 , (6.1)

которая передается на подшипники и фундамент механизма в виде периодической нагрузки.

Если ротор в целом статически уравновешен, но центры тяжести отдельных дисков, на которые он может быть мысленно разделен плоскостями, перпендикулярными к оси, не лежат на ней, при вращении возникнут пары сил, векторы которых перпендикулярны к оси вращения. Эти пары сил могут давать отличный от нуля результирующий момент, определяющий динамическую неуравновешенность ротора и создающий периодически меняющуюся нагрузку на подшипники. На рис. 6.1 показан вал с двумя дисками, центры тяжести которых сдвинуты в противоположные стороны от оси вращения на одинаковые расстояния а. Такой ротор статически уравновешен, поскольку общий центр тяжести дисков лежит на оси вращения, однако, имеется динамическая неуравновешенность, обнаружить которую можно лишь при вращении ротора.

Рис. 6.2. Стыкуемые на фланцах участки гребного вала, изготовленные с дефектами

Частота изменения нагрузки, появляющейся вследствие статической и динамической неуравновешенности вращающихся частей механизмов, совпадает с частотой вращения ротора.

К вибрационной нагрузке той же частоты приводят неточности, допускаемые при изготовлении стыкуемых на фланцах участков гребного вала.

Если части вала имеют искривления, либо плоскости их фланцев не перпендикулярны к оси (рис. 6.2), после соединения фланцев и затяжки болтов на опорах вала возникают реакции, изменяющие направления действия по мере поворота вала. Подчеркнем, что, если части гребного вала выполнены идеально точно, последующий его монтаж не приведет к появлению изменяющих свое направление (вращающихся) реакций на подшипники. Действительно, если подшипники вала выставлены с отклонением от прямой линии, либо сместились вследствие изгиба корпуса, идеальный гребной вал при монтаже приобретает упругий изгиб, но ориентация упругой линии в пространстве, а следовательно, и ориентация реакций, будут оставаться неизменными при вращении вала.

При- существующих жестких допусках" на изготовление гребных валов величины изменяющихся реакций на подшипники и вызываемая ими вибрация оказываются незначительными.

Существование упругого прогиба, меняющего ориентацию в процессе вращения вала, а также остаточная механическая несбалансированность вала и гребного винта могут привести к резонансным колебаниям системы винт - валопровод и к резкому возрастанию вибрационной нагрузки на корпус, если частота вращения гребного вала приближается к критическому значению, равному низшей частоте упругих поперечных колебаний валопровода.

Поэтому валопроводы всегда проектируются так, чтобы критическая частота была существенно выше любой эксплуатационной частоты вращения вала.

Гребные винты наряду со статической и динамической Неуравновешенностью могут быть несбалансированы гидродинамически. Гидродинамическая несбалансированность гребного винта вызывается различиями в форме и размерах его лопастей и, следовательно, в величине профильного сопротивления лопастей и развиваемого ими упора. Вследствие этих различий линия действия упора винта не совпадает с осью вала, а векторная сумма всех сил профильного сопротивления лопастей не равна нулю. Иначе говоря, на гребной винт действуют гидродинамическая сила и момент, векторы которых перпендикулярны к оси гребного вала. Вращаясь вместе с винтом, эти сила и момент, передающиеся через подшипники корпусу, создают периодическую нагрузку, изменяющуюся с частотой, равной частоте вращения гребного вала.

Таким образом, статическая и динамическая неуравновешенность роторов, неточность изготовления гребного винта и валопровода приводят к появлению вибрационной нагрузки первого порядка, изменяющейся с частотой вращения вала Q. Максимальные значения такой нагрузки могут быть оценены расчетным путем по известным допускам на изготовление вала, гребного винта и неуравновешенность вращающихся частей механизмов. В целом рассмотренные нагрузки поддаются контролю, их ограничение достигается путем тщательного соблюдения технических условий на изготовление и монтаж валопроводов, редукторов, гребных винтов.

По приведенной выше классификации к первому виду вибрационной нагрузки были отнесены также силы, появление которых связано с такими органически присущими поршневым двигателям особенностями, как наличие движущихся поступательно масс и неравномерность действия активных сил при сгорании топлива в цилиндрах.

Статическая и динамическая балансировка движущихся масс у многоцилиндровых двигателей достигается уничтожением разновесности деталей шатунно-поршневой группы, балансировкой вращающихся деталей, надлежащей установкой фаз движения поршней.

Следует иметь в виду, что даже идеально сбалансированный двигатель внутреннего сгорания будет передавать на фундамент динамические нагрузки, связанные с преобразованием поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала. Основную роль при этом играют опрокидывающие моменты и горизонтальные силы, действующие в плоскости, перпендикулярной к оси вращения коленчатого вала.

Опрокидывающий момент, являясь реактивным по происхождению, равен по величине крутящему моменту на валу двигателя. В составе крутящего момента можно выделить постоянное и переменное слагаемые. Последнее определяется в основном изменениями нагрузки на гребной винт вследствие влияния неоднородности потока за корпусом, морского волнения и качки судна. Имеется также влияние неравномерности приложения активных сил к коленчатому валу.

Происхождение горизонтальных сил связано с воздействием горизонтальных составляющих сил инерции и активных сил, действующих на шатуны. Горизонтальные силы изменяются во времени по периодическому закону.

При расчете вибрации периодические возмущающие силы и моменты, передаваемые двигателем на фундамент, могут быть представлены в виде суммы гармоник

где F, M - возмущающие сила и момент; Ω 0 - круговая частота вращения вала двигателя; α i -, β i - начальные фазы составляющих силы и момента.

Тщательной балансировкой многоцилиндрового поршневого двигателя, устранением неравномерности рабочих циклов в цилиндрах удается свести к минимуму или полностью устранить создаваемую им вибрационную нагрузку низших порядков. Однако опрокидывающие моменты не устраняются балансировкой. Основная гармоника их регулярной составляющей имеет частоту 0,5n 0 Ω 0 у четырехтактных дизелей и 2n 0 Ω 0 У двухтактных (п 0 - число цилиндров).

Опрокидывающими моментами и горизонтальными силами не исчерпывается многообразие вибрационных нагрузок, источником которых служат двигатели внутреннего сгорания. Так, неполная сбалансированность движущихся масс приводит к появлению моментов, вращающих двигатель относительно осей вертикальной (рыскание) и поперечной горизонтальной (галопирование). Динамические нагрузки, имеющие случайный характер, создаются в результате неидентичности воспламенения и сгорания топлива в цилиндрах.

Жесткие ограничения неравномерности нагрузок по цилиндрам, балансировка вращающихся деталей, устранение разновесности деталей шатунно-поршневой группы, применение амортизаторов и виброгасителей позволяет снизить до допустимых пределов вибрацию, вызываемую работой двигателей.

Vibration Levels on Board Marine Ships. Sanitary Norms

Дата введения - с момента утверждения

Введены взамен -

1.3. Нормы распространяются на проектируемые, строящиеся, эксплуатируемые и переоборудуемые суда.

1.4. Санитарные нормы являются обязательными для судовладельцев, организаций, проектирующих, строящих и переоборудующих суда, учреждений государственного санитарного надзора.

1.5. Требования настоящих норм должны быть учтены в нормативно-технических документах - ГОСТах, ТУ и др., регламентирующих конструктивные, технологические и эксплуатационные требования к судам и судовому оборудованию.

1.6. Величины, представленные в данных нормах, следует рассматривать как предельно допустимые, а не как желаемые. Там, где это практически осуществимо, уровни вибрации должны быть ниже указанных допустимых значений.

2. Нормативные ссылки

2.1. Закон РСФСР "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения".

3. Определения

3.1. Морские суда разделяются на 4 категории:

3.2. Энергетическое отделение (ЭО) - помещение или группа помещений, в которых установлены главные, вспомогательные двигатели, котлы и механизмы, обеспечивающие работу движительной энергетической установки и судна в целом.

3.3. Центральный пост управления (ЦПУ) - изолированное помещение, в котором сосредоточены контрольные приборы и органы дистанционного управления главной энергетической установкой, вспомогательными механизмами и системами.

3.4. Производственные помещения - помещения, в которых установлено производственное оборудование, обрабатывающие машины и станки (судовые мастерские, камбуз и т. п.).

3.5. Служебные помещения - рулевая, штурманская, багер-мейстерская рубки, радиорубка и другие помещения для управления судном и ведения документации.

3.6. Основное рабочее место - место наиболее длительного пребывания вахтенного.

3.7. Общественные помещения - столовые, кают-компании, салоны, клубы, буфеты, рестораны, библиотека, помещения для любительских занятий и занятий спортом, кабинеты и салоны в помещениях комсостава и т. п.

3.8. Спальные помещения - жилые каюты экипажа и пассажиров, спальные помещения в блок-каютах комсостава.

3.9. Медицинские помещения - помещения для медицинского обслуживания: санитарная каюта, амбулатория, стационар, изолятор и др.

3.10. Доза вибрации - интегральная величина, учитывающая вибрационную энергию, воздействующую на человека за определенный промежуток времени. Суточная доза - воздействие за 24 часа.

3.11. Энергетическое отделение с периодическим обслуживанием - помещение, в котором нахождение члена экипажа на ходу судна не более 1 часа за вахту. (При наличии дистанционного управления энергетической установкой из ЦПУ и/или ходового мостика.)

3.12. Энергетическое отделение с безвахтенным обслуживанием - помещение, в котором нахождение члена экипажа на ходу судна не более 2 часов в неделю (при наличии комплексной автоматизации управления энергетической установкой и вспомогательным оборудованием).

4. Нормируемые параметры вибрации

4.1. В качестве предельно допустимых нормируемых величин вибрации на рабочих местах в помещениях судов принимаются следующие параметры.

4.1.1. Логарифмические уровни среднеквадратического значения виброускорения La или виброскорости Lv в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16, 31, 5, 63 Гц.

Уровни вибрационного ускорения в дБ определяются по формуле

где: а - среднеквадратическая величина виброускорения, м/с 2 ;

а 0 - величина условно принятая за нулевой порог - стандартная величина, равная 3?10 -4 м/с 2 и соответствующая нулю дБ.

Примечание. При стандартном нулевом пороге виброускорения - 10 -6 м/с, уровни виброускорения будут выше на 50 дБ.

Логарифмические уровни вибрационной скорости в дБ определяются по формуле

где: v - среднеквадратическая величина виброскорости, м/с (мм/с);

v 0 - стандартная величина, равная 5?10 -8 м/с (5?10 -5 мм/с) и соответствующая нулю дБ.

4.1.2. Корректированные по частоте в диапазоне 1,4 - 80 Гц, логарифмические уровни виброускорения или виброскорости по ГОСТу 12.1.012-90 (приложение 4).

Примечание. При оценке вибрации на головных судах и в спорных вопросах предпочтение должно отдаваться измерениям в октавных полосах частот.

4.2. Допускается контроль вибрации в октавных полосах частот по абсолютным величинам среднеквадратического значения виброускорения а , м/с 2 или виброскорости v , м/с (мм/с), а также по корректированному в частотном диапазоне 1,4 - 80 Гц виброускорению , м/с 2 или виброскорости м/с (мм/с).

4.3. Воздействие вибрации с неодинаковыми уровнями оценивается по эквивалентному значению корректированного виброускорения или виброскорости или их логарифмического уровня или . Эквивалентные значения за рабочий период Т = 8 ч не должны превышать соответствующие корректированные параметры, указанные в таблицах 2, 3, 4 и 5 для энергетических отделений с постоянной вахтой (см. также приложение 3, табл. 3п).

4.4. Нормирование вибрации производится в зависимости от назначения помещений, длительности воздействия и условий пребывания экипажа и пассажиров судна соответственно классификации судов.

5. Предельно допустимые уровни вибрации

5.1. Форма предельно допустимых спектров принята, в соответствии с ИСО 2631/1 и ГОСТом 12.1.012-90, одинаковой для всех нормируемых помещений.

5.2. Предельно допустимые уровни вибрации на судах устанавливаются согласно предельным спектрам (ПС) по виброускорению (La ), дБ, и (а ), м/с 2 , табл. 1, 2 и 3 или соответствующим величинам виброскорости (Lv ), дБ и (v ), мм/с, табл. 1, 4 и 5.

В таблице 1 указаны порядковые номера предельных спектров (ПС), значения которых в децибелах и в абсолютных величинах в октавных полосах частот, а также корректированных по частоте значениях даны в таблицах 2, 3, 4 и 5.

6. Условия измерения вибрации и требования к измерительной аппаратуре

6.1. Измерительная аппаратура должна соответствовать требованиям ГОСТа 12.4.012-90. К измерению допускаются виброизмерительные приборы, прошедшие поверку (не реже, чем 1 раз в 2 года).

Перед началом и после окончания измерений следует проводить калибровку измерительного тракта с помощью внешнего и встроенного калибровочных устройств.

6.2. Измерения вибрации выполняются по программе, согласованной с органами санэпидслужбы и института заказчика, включенной в проектную документацию судна, содержащей основные его характеристики, схемы расположения точек измерения и методические указания по проведению измерений.

6.3. Условия проведения испытаний, измерения, обработка и оформление результатов измерений должны соответствовать требованиям ГОСТа 12.1.047-85.

6.4. Вибрация измеряется в трех направлениях: вертикальном, продольном и траверзном (поперечном).

Предельный спектр вибрации для данной точки измерений является единым для всех трех направлений. Для сопоставления с нормами необходимо принимать наибольшую из измеренных величин.

Примечание. Если выборочными измерениями, выполненными в соответствии с согласованной программой испытаний, установлено, что уровень вибрации в продольном, и траверсном направлениях не превышает более чем на 3 дБ вибрацию в вертикальном направлении, то измерения допускается производить только в вертикальном направлении. Результаты проверки заносятся в протокол ходовых испытаний.

7. Дозная оценка вибрационного воздействия

7.1. Для оценки степени воздействия вибрации с неодинаковыми уровнями и продолжительностью воздействия следует принимать дозную оценку вибрации. На практике целесообразно использовать относительное значение дозы вибрации - ДВ в долях от допустимой дозы - Д доп.

где Д - фактическое значение дозы.

В судовых условиях следует использовать среднесуточную дозную оценку.

7.2. Среднесуточная доза воздействия вибрации - ДВ (24) определяется по трем парциальным дозам, соответствующим трем восьмичасовым периодам суток, отражающим основные виды жизнедеятельности плавсостава - труд, внепроизводственное время (активный отдых) и сон (см. приложение 3).

7.3. Среднесуточная доза - ДВ (24), которой подвергается та или иная категория плавсостава, с учетом индивидуальных средств защиты, не должна превышать единицы.

При ДВ > 1 должны применяться меры по снижению вибрации или сокращению времени ее воздействия. На рабочих постах, где это практически невозможно, следует применять средства индивидуальной защиты (виброзащитная обувь, ковры и др.).

8. Мероприятия по организации испытаний, предупреждению воздействия и снижению вибрации

8.1. На стадии технического проектирования судов должен производиться расчет ожидаемых уровней вибрации, подтверждающий выполнение требований настоящих норм. Точность расчета проверяется по результатам ходовых испытаний головного судна, результаты проверки вносятся в протокол ходовых испытаний.

8.2. Испытания головных судов должны организовываться верфью-строителем судна, проводиться компетентными специалистами Организации, определяемой Госсанэпиднадзором.

8.3. Объем и сроки выполнения дополнительных мероприятий по снижению вибрации на рабочих местах и в помещениях, где при испытаниях головного судна выявлено превышение санитарных норм, определяются верфью и согласовываются с органами Госсанэпиднадзора. После выполнения дополнительных мероприятий вибрационные испытания проводятся повторно.

8.4. В случае превышения санитарных норм вибрации после дополнительно проведенных мероприятий по их снижению вопрос о приемке головного судна и строительства судов серии выносится на согласование в Госкомсанэпиднадзор России.

8.5. Все суда, находящиеся в эксплуатации, должны иметь на борту копию протокола результатов измерений вибрации на рабочих постах, в жилых и общественных помещениях, с которыми судовладелец должен периодически, не реже 1 раза в год, знакомить членов экипажа судна и информировать о возможных неблагоприятных последствиях в случае превышения допустимых норм.

8.6. Судовладелец несет ответственность за несоблюдение санитарных норм вибрации на судах, исправность средств снижения вибрации и проведение мер по организации снижения вредного воздействия вибрации (в т. ч. с помощью индивидуальных средств защиты).

Таблица 1

Предельно допустимые уровни вибрации на судах

Наименование помещений	Номер предельного спектра (ПС) La ; а (в табл. 2 и 3) Lv ; v (в табл. 4 и 5)
1. Энергетическое отделение
1.1. С безвахтенным обслуживанием
1.2. С периодическим обслуживанием
1.3. С постоянной вахтой
1.4. Изолированные посты управления (ЦПУ)
2. Производственные помещения
3. Служебные помещения
4. Общественные помещения, кабинеты и салоны в жилых помещениях
5. Спальные и медицинские помещения судов I и II категории
6. Жилые помещения судов III категории
7. Жилые помещения (для отдыха подвахты) судов IV категории

Таблица 2

Предельные спектры (ПС) уровней вибрации по ускорению La , дБ
относительно а 0 = 3?10 -4 м/с 2

Номер ПС,							Корректированный уровень,

Таблица 3

Предельные спектры (ПС) вибрации по ускорению в абсолютных значениях, а, м/с 2

	Среднегеометрические частоты в октавных полосах, Гц						Корректированная величина, , м/с 2

Таблица 4

Предельные спектры (ПС) уровней вибрации по скорости Lv , дБ
относительно v 0 = 5?10 -8 м/с

Номер ПС,	Среднегеометрические частоты в октавных полосах, Гц						Корректированный уровень,

Таблица 5

Предельные спектры (ПС) вибрации по скорости в абсолютных значениях, v, мм/с

Номер ПС,	Среднегеометрические частоты в октавных полосах, Гц						Корректированная величина,

Приложение 1

(справочное)

Соотношения между уровнями вибрационного ускорения, выраженными в децибелах,

	Ускорение, м/с 2		Ускорение, м/с 2		Ускорение, м/с 2

Приложение 2

(справочное)

Соотношение между уровнями вибрационной скорости, выраженными в децибелах,
и значениями, выраженными в абсолютных единицах

	Скорость, м/с		Скорость, м/с		Скорость, м/с

Приложение 3

(справочное)

Расчет среднесуточной дозы вибрации

В связи с неодинаковыми уровнями вибрации и продолжительности ее воздействия в рабочей зоне (например, на площадках главного дизеля, у вспомогательных двигателей, в котельной, сепараторной, ЦПУ) при расчете парциальной дозы рабочего периода за восемь часов следует исходить из полученных измерением (или расчетом) фактических значений эквивалентного уровня вибрации в зависимости от времени нахождения вахтенного в той или иной зоне.

При расчете следует пользоваться одночисловыми корректированными значениями контролируемого параметра вибрации (виброускорения или виброскорости ) или его логарифмическими уровнями или .

Доза вибрации Д определяется величиной и временем воздействия вибрации.

где - корректированное значение виброускорения (виброскорости) за время воздействия t i . Общее время воздействия

Допустимая доза - Д доп за время Т оценивается как

При расчете эквивалентного уровня вибрации за восьмичасовой рабочий период, так же, как и за периоды активного отдыха и сна, следует пользоваться поправками на время действия каждого уровня a i в зависимости от продолжительности t i его воздействия, представленными в таблице 1п.

Таблица 1п

Поправка,

К каждому измеренному уровню необходимо прибавить поправку (с учетом знака) по таблице 1п, соответствующей его времени действия. Затем полученные уровни складываются по правилам энергетического суммирования уровней, таблица 2п.

Таблица 2п

Энергетическое суммирование уровней по таблице 2п проводят в следующем порядке:

1) вычисляют разность, складываемых наибольших уровней вибрации;

2) определяют добавку к более высокому уровню;

3) прибавляют добавку к более высокому уровню;

4) аналогичные действия производят с полученной суммой и третьим по величине уровнем и т. д.

Полученный результат представляет собой одночисловой (корректированный) эквивалентный уровень вибрации за 8-часовой период по которому по таблице приложения 1 или 2 определяется ().

Корректированные параметры вибрации измеряются или рассчитываются по измеренным октавным спектрам уровней виброускорения или виброскорости в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 (приложение 4).

Таблица 3п

Корректированные значения допустимых эквивалентных параметров вибрации (из табл. 2, 3, 4 и 5)

По формуле (4п) определяются парциальные дозы всех трех 8-часовых периодов.

Среднесуточная доза - ДВ(24) рассчитывается по сумме парциальных доз путем деления на 3:

При среднесуточной дозе - ДВ (24) < 1 обеспечиваются нормальные вибрационные условия судовой среды.

Пример расчета среднесуточной дозы вибрации

1. В течение суток в ходу судна время 2-го механика распределяется следующим образом.

Рабочий период - 8 часов.

6 часов (75 %) в ЦПУ

2 часа (25 %) в энергетическом отделении, из них:

60 мин (12,5 %) на площадках главного двигателя;

20 мин (4 %) у вспомогательных дизельгенераторов;

40 мин (8,5 %) у насосов охлаждения главного двигателя.

Активный отдых - 8 часов в общественных помещениях.

Сон - 8 часов в каюте.

2. Предельно допустимые корректированные эквивалентные значения виброускорения за 8 часов принимаются по таблице 3п.

в энергетическом отделении и ЦПУ-56 дБ, а доп = 0,189 м/с 2 ;

в общественных помещениях - 50 дБ, = 0,095 м/с 2 ;

в каютах 47 дБ, = 0,067 м/с 2 .

3. Фактические корректированные уровни:

на площадках главного двигателя - 63 дБ;

у вспомогательных дизельгенераторов - 55 дБ;

у насосов охлаждения главного двигателя - 50 дБ;

в ЦПУ - 50 дБ;

в общественных помещениях - 49 дБ;

в каюте - 48 дБ.

4. Фактические эквивалентные корректированные уровни.

По таблице 1п определяются поправки для каждого уровня с учетом временного фактора.

Для рабочей зоны механика, включающей три точки в ЭО, а также ЦПУ, поправки имеют следующие значения:

На площадках главного дизеля - 9 дБ;

У ВДГ - 14 дБ;

У насосов охлаждения главного дизеля - 13 дБ;

В ЦПУ - 1,2 дБ; (все поправки с минусом).

После суммирования фактических значений с поправками (с учетом знака) определены следующие эквивалентные уровни:

На площадках главного двигателя 63 - 9 = 54 дБ;

У ВДГ - 55 - 14 = 41 дБ;

У насосов охлаждения 50 - 13 = 37 дБ;

В ЦПУ - 5 - 1,2 = 48,8 дБ.

5. Энергетическое суммирование, полученных уровней виброускорения по таблице 2п, дает суммарный за 8 часов рабочего периода эквивалентный уровень виброускорения.

L эк (8)р.п. = 54+48,8+41+37 = 55,5 дБ

6. Определение относительной парциальной дозы за рабочий период.

По таблице (приложение 1) определяется эквивалентное корректированное значение виброускорения - (8) = 0,179 м/с 2 (соответствующее уровню 55,5 дБ).

Допустимое эквивалентное корректированное значение виброускорения для энергетического отделения (рабочего периода).

0,189 м/с 2 (соответствует уровню = 56 дБ для машинного отделения с постоянной вахтой).

Относительная парциальная доза вибрации за рабочий период - ДВр.п. определяется по формуле (4п)

7. Парциальные дозы за периоды активного отдыха и сна.

Для периодов активного отдыха и сна, соответственно в общественных помещениях и в каютах, поправки за 8 часов воздействия, определяемые по таблице 1п приложения 3, равны нулю.

Приложение 4

(справочное)

Определение одночислового корректированного по частоте параметра вибрации по измеренному октавному спектру

Расчет одночислового корректированного по частоте контролируемого параметра () или его логарифмического уровня выполняется по следующим формулам:

где a i и La i - среднеквадратическое значение контролируемого параметра вибрации (виброускорения или виброскорости) и его логарифмический уровень в i -й частотной полосе;

n - число частотных полос в нормируемом диапазоне;

k i и Lk i - весовые коэффициенты для i -й частотной полосы для среднего квадратического значения контролируемого параметра или его логарифмического уровня.

Все нагрузки, вызывающие вибрацию корпуса корабля и его отдельных конструкций, целесообразно разделить на четыре вида.

К первому виду отнесем меняющиеся во времени силы, которые появляются вследствие неточностей, допущенных при изготовлении и монтаже судовых механизмов, валопроводов, гребных винтов.

Ко второму виду принадлежат нагрузки, связанные с тем, что гребные винты корабля работают за корпусом и в непосредственной близости от него.

Третий вид нагрузок составляют силы, вызванные воздействием на судно морского волнения.

Наконец, к четвертому виду будем относить различные динамические нагрузки, появляющиеся в специфических условиях эксплуатации судна: при взрывах, ударах о лед, ударах при швартовке и столкновениях и т.п.

Нагрузки, вызванные неточностями изготовления механизмов, валопроводов, винтов

Одним из основных дефектов, приводящих к появлению вибрационной нагрузки, следует считать неполную сбалансированность вращающихся или движущихся поступательно масс, которая может наблюдаться у главных и вспомогательных двигателей, редукторов, гребных валов и винтов.

При статической неуравновешенности центр тяжести вращающейся части не лежит на оси вращения. Пусть а - отстояние центра тяжести от оси вращения, т - масса, ? - угловая скорость.

Тогда на ротор действует радиальная (вращающаяся) сила:

F = та? 2, которая передается на подшипники и фундамент механизма в виде периодической нагрузки.

Рис. 1.1

На рис.1.1 показан вал с двумя дисками, центры тяжести которых сдвинуты в противоположные стороны от оси вращения на одинаковые расстояния а. Такой ротор статически уравновешен.

Рис. 1.2

Если части вала имеют искривления, либо плоскости их фланцев не перпендикулярны к оси (рис.1.2), после соединения фланцев и затяжки болтов на опорах вала возникают реакции, изменяющие направления действия по мере поворота вала

Существование упругого прогиба могут привести к резонансным колебаниям системы винт - валопровод и к резкому возрастанию вибрационной нагрузки на корпус. Поэтому валопроводы всегда проектируются так, чтобы критическая частота была существенно выше любой эксплуатационной частоты вращения вала.

Гребные винты наряду со статической и динамической неуравновешенностью могут быть несбалансированны гидродинамически. Иначе говоря, на гребной винт будут действовать гидродинамическая сила и момент, векторы которых перпендикулярны к оси гребного вала. Вращаясь вместе с винтом, эти сила и момент, передающиеся через подшипники корпусу, создают периодическую нагрузку, изменяющуюся с частотой, равной частоте вращения гребного вала.

Таким образом, статическая и динамическая неуравновешенность роторов, неточность изготовления гребного винта и валопровода приводят к появлению вибрационной нагрузки первого порядка, изменяющейся с частотой вращения вала Q.

При расчете вибрации периодические возмущающие силы и моменты, передаваемые двигателем на фундамент, могут быть представлены в виде суммы гармоник:

где F, M - возмущающие сила и момент;

? 0 - круговая частота вращения вала двигателя;

б i -, в i - начальные фазы составляющих силы и момента.

Тщательной балансировкой многоцилиндрового поршневого двигателя, устранением неравномерности рабочих циклов в цилиндрах удается свести к минимуму или полностью устранить создаваемую им вибрационную нагрузку низших порядков.

Опрокидывающими моментами и горизонтальными силами не исчерпывается многообразие вибрационных нагрузок, источником которых служат двигатели внутреннего сгорания. Так, неполная сбалансированность движущихся масс приводит к появлению моментов, вращающих двигатель относительно осей вертикальной (рыскание) и поперечной горизонтальной (галопирование). Динамические нагрузки, имеющие случайный характер, создаются в результате неидентичности воспламенения и сгорания топлива в цилиндрах.

Нагрузки, вызванные работой гребных винтов за корпусом

Действие нагрузок, связанных с работой гребных винтов за корпусом в непосредственной близости от него, представляет собой наиболее существенную причину вибрации судна.

Винт, работающий за корпусом судна, возбуждает два вида вибрационной нагрузки: нагрузку, передающуюся корпусу через подшипники и непосредственно приложенную к обшивке в виде пульсирующих давлений.

Нагрузка, передающаяся корпусу через подшипники

Неоднородность потока, набегающего на винт, создается вследствие нескольких причин, среди которых важнейшую роль играет так называемый попутный поток.

Осевая V x (направленная вдоль оси гребного вала) и окружная V t составляющие скорости регулярной части попутного потока могут быть рассчитаны или измерены с использованием I модельного эксперимента.

Осевую составляющую удобно представить в виде суммы:

V x = v 0 + v x ,

где v 0 - скорость судна; v x - зависящая от координат в плоскости диска винта составляющая осевой скорости.

Пример изменения v x и V t за один оборот лопасти двухвинтового судна показан на рис.1.3

Рис 1.3 Пример изменения v x /v 0 и V t /v 0 за один оборот лопасти.