Выполнили курсанты группы 214 Карасев Е.Г. Попов Н.Г. Проверил доцент кафедры Высшая математика и физика Сюсюка Е.Н. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф.УШАКОВА» Факультет эксплуатации судовых энергетических установок Кафедра радиоэлектроники и информационных технологий
Для начала разберем что такое вибрация. Вибрация - это движение объекта или частиц вокруг своего равновесного положения с некоторой амплитудой и частотой. На судне вибрации могут возникать из-за различных причин, таких как работа двигателей судна, колебания волн, взаимодействие с внешней средой и многих других. Вибрации могут свидетельствовать о его движении, взаимодействии с водными поверхностями и прочих аспектах функционирования судна. Колебания и вибрации являются феноменами, характерными для многих технических систем, и изучаются с точки зрения физики. С этой точки зрения вибрации на судне представляют собой колебания механической системы, возникающие вследствие гармонических воздействий на ее компоненты.
Вибрации - одна из распространенных проблем в технических системах, и судовые системы не являются исключением. Вибрации на судне могут привести к серьезным последствиям, таким как повреждение оборудования и причинение ущерба самому судну, а также создание дискомфорта для экипажа и пассажиров. Вибрации могут приводить к перенапряжениям, ускоренному износу оборудования и даже к поломкам. В этом плане управление вибрациями на судне является важной задачей, требующей применения различных технологических решений. Регулирование вибраций на судне не только повышает его эффективность, но и является важным условием для сохранения его целостности и безопасности при мореплавании. В рамках физического анализа вибраций на судне важно учитывать множество различных параметров, таких как частоту вибраций, амплитуду, фазу, спектр частот и так далее. Это позволяет не только определить и прогнозировать характер вибрации, но и разработать методы для их предотвращения или уменьшения. Таким образом, рассмотрение вопроса о вибрациях на судне с точки зрения физики является важным и актуальным для разработки соответствующих решений и технологических инструментов, направленных на устранение возможных последствий данных колебаний.
Частота вибрации Амплитуда вибрации Спектр частот вибрации Фаза вибрации Длительность вибрации
Вибрация на судне - это динамический процесс, обусловленный действием внешних и внутренних факторов на корпус. Вибрация на судне может иметь разную интенсивность, длительность, амплитуду и спектр частот. Она может возникать из-за воздействия ветра, волн, двигателя, вибрационных движений оборудования и других факторов. Некоторые из характеристик вибрации на судне: Частота: частота вибрации на судне измеряется в герцах (Гц) и характеризует колебания корпуса -судна за единицу времени. - Амплитуда: это максимальное значение колебания, измеряемое в метрах или в других единицах расстояния. - Спектр частот: это диапазон частот, на которых наблюдается вибрация судна. Спектр частот может характеризоваться неравномерностью распределения энергии, доминирующими частотами и другими характеристиками. - Фаза: это текущее положение корпуса на своем пути в фазе колебаний. - Длительность: это время, в течение которого наблюдается вибрация на судне.
Частота вибрации - это количество колебаний, которые объект или частица проходит за единицу времени. Она измеряется в герцах (Гц). Формула для частоты f может быть выражена как f = 1 / T, где T - это период колебания. Частота вибрации также может быть описана в радианах в секунду (рад / с). В этом случае, формула для частоты будет записываться как f = ω / 2π, где ω - это угловая скорость Формула для периода T может быть выражена как T = 1 / f, что означает, что период колебаний является обратной величиной частоты вибрации.
Амплитуда вибрации - это максимальное отклонение объекта или частицы от его равновесного положения во время колебаний. В физике амплитуда обычно измеряется в метрах или в других единицах длины. Чтобы найти амплитуду колебаний, используется общая формула: х = A sin ωt + Φ. Где, x - сме щение частицы, A - максимальная амплитуда, ω - угловая частота, t - временнойинтервал, Φ - фазовый сдвиг. Формула для амплитуды вибрации может быть записана как: A = Xmax – Xравн, Где: Xmax - максимальное отклонение объекта от положения равновесия; Xравн - положение равновесия. Таким образом, если объект колеблется между двумя точками на расстоянии 10 мм и положение равновесия находится в центре, амплитуда вибрации составит 5 мм.
Спектр частот вибрации - это диапазон частот, на которых наблюдается вибрация. Спектр частот вибрации можно выразить формулой: S(f) = |A(f)|^2 где S(f) - спектральная плотность мощности, A(f) - спектр амплитуд. Измерение спектра частот вибрации на судне проводят с помощью виброметров, виброизмерительных комплексов или спектральных анализаторов, используя соответствующую аппаратуру и методику измерений.
Фаза вибрации на судне - это период, во время которого судно подвергается колебаниям во время движения в водеОбщая формула для вычисления фазы вибрации может выглядеть так: φ = ωt + φ₀, где: φ - фаза вибрации (в градусах или радианах); ω - частота вибрации (в рад/с); t - время (в секундах); φ₀ - начальная фаза вибрации (в градусах или радианах). Измерение фазы вибрации на судне может быть проведено с помощью вибромера или анализатора спектра вибраций. Эти приборы могут измерять амплитуду и частоту вибрационных колебаний, а также определять их фазовое соотношение. Фазовое соотношение измеряется в градусах.
Длительность вибрации - время, в течение которого происходит колебание объекта или среды вокруг него. Обычно выражается в секундах или миллисекундах. Общая формула для определения периода колебания (T) и частоты (f) выглядит следующим образом: T = 1/f , где T измеряется в секундах, а f - в герцах. Для расчета длительности импульсной вибрации можно использовать формулу: t = 1.5(Q/f0) где t - длительность вибрации в секундах, Q - качество колебаний, f0 - собственная частота системы.
Качество колебаний – это параметр, который определяет степень амплитудной и фазовой стабильности колебаний объекта при естественных или возбужденных процессах. Качество колебаний определяется по формуле: Q = 2πW/Γ , где: Q – качество колебания;W – энергия, сохраняемая в системе колебаний; Γ – суммарная потеря энергии в системе колебаний; Собственная частота системы - это частота, на которой система начинает колебаться с наименьшей амплитудой и без внешнего воздействия. Для оценки уровня воздействия вибрации на человека и окружающую среду используется специальная система мер, называемая вибрационной дозой. Дозу можно вычислить, используя формулу: V = a2T, где V - вибрационная доза, а - ускорение в м/с², T - время действия ускорения в секундах.
Вибродиагностика Конструкция судна Антивибрационные подушки
Вибродиагностика - это методика измерения и анализа вибраций, которая позволяет определить местоположение и причины возникновения вибраций на судне. С помощью специализированных приборов и инструментов возможно определить частоту, амплитуду и другие параметры колебаний, что позволяет определить причину их возникновения на судне. Методы: Акустические методы Лазерная доплеровская виброметрия Инфракрасная термография Ультразвуковая диагностика Метод конечных элементов С пектральный анализ Интерферометрические методы
