1.5.6 Двигатели

Исходя из размеров двигателей внутреннего сгорания на судах можно смело заключить, что основными источниками вибрации корпуса судна являются именно они. Рассмотрим же подробнее детали СЭУ для получения общей картины возникновения колебаний от данного источника.

2. Вибрационные воздействия главных двигателей

2.1 Неуравновешенные моменты сил инерции

Колебания создают проблемы в основном при обнаружении резонансов упругих систем [2]. На сегодняшний день проблемы нарушают требования РМРС к необходимой в эксплуатации стандартизации спектра. Это связано с отсутствием стандартов, таких как морская инженерия в МО с меморандумом о взаимопонимании. Поставляемые системы состоят из следующих компонентов::1. Главным МОД и днищем.

2.Вспомогательными механизмами на виброизоляторах или с фундаментами.

3. Оборудованием с конструкциями их крепления.

4.Конструкциями МО и надстройки

Проблемы с повышенным вибрации МОД возбуждают:

– неуравновешенные моменты второго порядка,

– гармоники горизонтального скручивающего момента (в особенности при i = 6 или 8);

– опрокидывающим моментом – его гармоникой главного порядка М_оп с  = i;

– с частотой главного порядка эластический момент крутильных колебаний вала винта (резонанс).

Момент вращающихся масс рассматривается в двух плоскостях:

где m_R – масса деталей во вращении;

R – радиус;

 - циклическая частота;

L_i – расстояние j-го цилиндра до центра тяжести ДВС;

_j = (₁ + _j ) – фазовый угол кривошипа, в данной формуле _j – угол заклинки данного цилиндра.

Сила инерции поступательно-движущейся массы цилиндра равняется:

где m_S – масса поступательно-движущихся элементов;

J – ускорение; ₂, ₄, ₆ – константы.

Как пример, при  = 0,25 и  = 0 (т.е. cos  = cos 2 = cos 4 = = cos 6 = 1) ускорения J будут равны

J₁ = R²;

J₂ = 0.254095R²;

J₄ = 0.004219R²;

J₆ = 0.000071R².

При  = 0,45 ускорения составят:

J₁ = R²;

J₂ = 0.457489R²;

J₄ = 0.007357R²;

J₆ = 0.0001167R².

Моменты сил инерции устанавливаются относительно центра тяжести ДВС для каждой гармоники. Две первые гармонические составляющие неуравновешенных моментов с  = 1 и 2 равняются:

Фиктивные моменты:

Фазы:

Моменты первого порядка М₁ и М_RВ складываются и определяется фаза результирующего момента как сумма векторов [3].

2.2 Горизонтальный скручивающий момент

В отдельных МОД он имеют уровень, превосходящий средний крутящий момент при номинальной его мощности, вызывает скручивание остова МОД по вертикальной оси. В работе профессора П.А. Черных влияние нормальных сил анализируется сравнительно оси коленчатого вала как набегающего скручивающего момента. Горизонтальный скручивающий момент определяется:

где Р_Нj – нормальная сила j–го цилиндра;

Р_j – движущая сила j – го цилиндра;

L_j – плечо нормальной силы j-го цилиндра от центра тяжести МОД;

 – постоянная дизельного двигателя;

_j – угол поворота кривошипа j-го цилиндра.

Движущее усилие идёт с учетом всех давлений, сил инерции и тяжести деталей. Амплитуды зависят от порядка воспламенения в цилиндрах и существенно превосходят средний крутящий момент при  = 0,5i.

Длинноходовые дизеля имеют увеличенное значение , немаловажно увеличены значения и горизонтального скручивающего момента МХ , это надо учесть при анализе вибраций. Как пример, для 8-ми цилиндрового МОД с порядком работы цилиндров 1-8-2-5-6-3-4-7 располагаются 3 гармоники с  = 3, 4 и 5, они почти одинаковы с среднем крутящем моментом и могут пробудить завышенную вибрацию.