1.2 Влияние вибрации на корпус судна

Вибрация судна относится к важным причинам разнообразных проявлений вибрации [1]. Как известно из дисциплины «теория корабля», корпус судна собирается из обшивки, платформ, продольных и поперечных водонепроницаемых переборок, набора, палуб и внутреннего дна. Обшивка корпуса с набором образуют перекрытия: днищевые, бортовые, переборочные и палубные. Остов с обшивкой корпуса обязательны для каждого судна. Все элементы корпуса судна надёжно, с дальнейшей проверкой на герметичность, свариваются между собой для образования прочной, жёсткой и герметичной системы, способной выдерживать колоссальные нагрузки в ходе эксплуатации в самых неблагоприятных погодных условиях в открытом море. Как известно из курса по основам сварки, любое сварное соединение (сварной шов) очень плохо выносит серьёзные вибрационные нагрузки вплоть до разрушения. Так как вибропрочность сварных соединений в значительной мере зависит от концентрации напряжений, она получается весьма различной. Представленные явления в сварных соединениях весьма разнообразны и ярко выражены. Вибрационная долговечность в большой мере зависит от изъянов сварки и основного металла, а вместе с тем и от техно­логических факторов сварки. Несовершенства сварки крайне резко снижают вибрационную прочность сварки: так, пористость в размере 1% понижает вибрационную долговечность на 30%, непровары в районе 5% площади в корне шва — на 50%. Приварка к дополнительным деталям (ребер, фасонок и т. д.) в свою очередь тоже негативно сказывается на вибрационной работе узла. Таким образом, сварка двух выступающих фасонок и элемента, даже плавно подходя к месту крепления элемента, понижает вибрационную прочность на пятую чать, что заставляет призадуматься, в том числе, и о методах понижения распространения вибронагрузок в условиях местной и общей прочности судна. Даже несмотря на строгий контроль качества изготовленного шва, имеют место быть также и незначительные недочёты, которые, тем не менее, порождают несовершество вибростойкости.

Для избежания усталостных повреждений корпуса и его элементов, подверженных влиянию вибрационных нагрузок, а также для обеспечения хороших условий работы, установленных на них механизмов и агрегатов, в процессе проектирования судна принимаются меры, исключающие возникновение опасной вибрации данных конструкций, а именно резонанса.

Усталость металла в технике называют процесс медленного скопления повреждений в структуре металла. Подвергающийся повторяющейся нагрузке металл вследствие деформации структуры меняет собственные свойства, образуются и множатся трещины, происходит полное разрушение материала. Обоснования разрушения находятся вне структуры металла. Таким образом возникает физическая усталость, которая может быть:

• коррозионной, появляющейся вследствие циклических напряжений и воздействия агрессивных сред

• тепловой (термической), появляющейся вследствие циклических изменений температцры

• контактной, обусловленной выкрашиванием (износом) контактирующих поверхностей

• механической, обусловленной кинетическим напряжением (вибрацией)

Для предупреждения образования контактной и механической усталости конструкции корпуса судна, предпринимаются попытки по понижению вибрационного действия механизмов на корпус. Подобная операция необходима и жёстко регламентируется.

Все последствия, порождаемые вибрацией, разделяются на следующие подтипы:

• Усталостные трещины циклических нагрузок, возникающих от вибрационного перемещения

• Разрушение крепежа механизмов и устройств от дополнительных циклических нагрузок

• Повышенный износ пар трения

• Фреттинг-коррозия крутильных колебаний во фланцах и конусах соединений деталей валопроводов

• Превышение величин безопасной вибрации согласно нормам РМРС

• Превышение величин вибрации в соответствии с нормами Санпин.