ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Нагрузки, вызывающие колебания судовых конструкций из "Вибрации в технике Справочник Том 3 " Судно всегда испытывает вибрацию с частотой, соответствующей частоте вращения гребного вала. Ее основные причины — гидродинамическая несбалансированность гребного винта и дефекты изготовления валопровода. [c.435] Гидродинамическая несбалансированность гребного винта вызывается различиями в форме и размерах отдельных его лопастей и, следовательно, в величине профильного сопротивления лопастей и развиваемого ими упора. Вследствие этих различий на гребной винт действуют неуравновешенные гидродинамическая сила и момент, векторы которых перпендикулярны оси гребного вала. Вращаясь вместе с валом, эти сила и момент, передающиеся через подшипники на корпус, создают периодическую нагрузку, изменяющуюся с частотой, соответствующей частоте вращения гребного внита. К вибрационной нагрузке такой же частоты приводят также неточности, допускаемые при изготовлении гребного вала. [c.435] Упомянутые дефекты гребного винта и валопровода имеют случайный характер, и соответствующая им вибрационная нагрузка может быть оценена с использованием нормативных требований к точности изготовления и монтажа движительного комплекса судна [2]. [c.435] К рассматриваемому виду следует также отнести вибрационные нагрузки, появляющиеся вследствие действия опрокидывающих моментов и активных сил в судовых дизелях. Эти нагрузки возбуждают незначительную вибрацию судна на частотах, кратных частоте вращения гребного вала. [c.435] В целом, соблюдение требований к качеству изготовления и монтажа механизмов, валопроводов и гребных винтов обеспечивает с высокой вероятностью, что вибрационная нагрузка первого вида не превзойдет допустимую [10]. [c.435] Осевая Vj. (направленная вдоль оси гребного вала) и окружная V/ составляющие скорости регулярной части попутного потока могут быть рассчитаны или измерены с использованием модельного эксперимента. Это позволяет выполнить расчет периодических сил, действующих на винт. [c.436] При вращении лопасти винта каждая fe-я составляющая разложения (2) приводит к гармоническому колебанию скорости потока относительно лопасти с частотой = = fe oi, где oi—частота вращения винта, 1/с. [c.436] После обращения определение периодической нагрузки на винт сводится к задаче окружных и осевых гармонических колебаний лопастей в однородном потоке жидкости. При решении такой задачи лопасть следует рассматривать как закручевгное относительно толстое крыло конечного размаха и сложной формы в плане и, кроме того, учитывать эффект решетки. Решение подобных задач отличается значительной сложностью, поэтому при расчетах находят применение различные приближенные методы. [c.436] Для получения приближенных решений применяют гипотезу стационарности и принимают допущение о двумерном обтекании лопасти и замене ее тонкой колеблющейся пластинкой [2, 15, 19, 221. [c.436] Экранизирующее влияние корпуса приводит к дополнительным периодическим изменениям нагрузки на лопасть винта, поскольку при вращении меняется расстояние лопастей от корпуса. Приближенный учет этого обстоятельства выполняется с помощью упрощенного представления формы экрана, например, при замене корпуса бесконечной пластиной [2]. [c.437] Периодическая составляющая нагрузки на гребной винт с достаточной для практических целей точностью может быть представлена как моногармоническая, изменяющаяся с частотой 01 = noJi, где п — число лопастей винта. [c.437] Динамическая нагрузка на гребной винт наряду с рассмотренной детерминированной имеет случайную составляющую, связанную с влиянием морского волнения, качки судна и турбулентности попутного потока, Расчет статистических характеристик этой составляющей нагрузки возможен па основе спектральных методов, однако весьма трудоемок и в настоящее время еще не достаточно разработан. [c.437] Нелинейные эффекты, обусловленные выходом лопастей из воды при качке судна и кавитацией, значительно усложняют задачу определения динамической нагрузки на винт. [c.437] Возмущающая нагрузка второго из отмеченных выше типов, связанных с работой идеального гребного винта за корпусом, имеет вполне детерминированный характер и рассчитывается с использованием имеющихся решений задачи о движении лопасти винта вблизи экранов, создаваемых корпусом судна и выступающими частями [15, 19, 221. [c.437] В целом расчеты возмущающей нагрузки второго вида имеют низкую точность вследствие приближенности определения поля скоростей набегающего потока, не-учета истинной геометрии винтов и экранов, влияния нелинейных факторов. Поэтому важны натурный и модельный эксперименты. [c.437] Нагрузки третьего вида. Динамические нагрузки, связанные с воздействием на судно морского волнения, можно разделить а) на нагрузки, линейно зависящие от кинематических параметров волнения б) на нагрузки, определяемые нелинейными эффектами (выходом оконечности судна из воды при качке и последующим ударом днища, погружением носовой оконечности в воду до уровня, на котором имеется значительный развал шпангоутов, заливанием палубы, ударами воли в борта судна и кормовую оконечность). [c.437] Поскольку упругие колебания корпуса вызываются высокочастотными составляющими спектра волнения, расчет амплитудно-частотной характеристики вибрационной Егагрузки первого из отмеченных выше типов производится на основе следующих допущений [3] а) судно не испытывает качки, а его поступательная скорость изменяет лишь частоту нагрузки и не сказывается на ее величине б) принимаются во внимание только две составляющие нагр /зка, зависящая от давлений в волнах, не возмущенных присутствием судна, и инерционная часть нагрузки, связанной с дифракцией волн возле судна в) гидродинамические усилия для каждого сечения судпа определяются из решения двумерной задачи. [c.437] Абсцисса X отсчитывается от середины длины судна (связанная с судном и неподвижная системы коордниат показаны на рмс. 2). [c.438] Значения коэффициента и можно определять по рис. 3 в зависимости от отношений Т Х и х = 6/Ро. [c.438] После определения Qu (X) и (A) расчет вибрации на встречной нерегулярном Двумерном волнении производится с помощью спектральных методов теории случайных процессов [3, 9]. Расчет характеристик волновых нагрузок второго типа (нелинейных) выполняется с учетом предположения о независимости смещений и скоростей корпуса судна от ])ассмагриваемых нагрузок (расчет в первом приближении). [c.439] Вернуться к основной статье