RU2718182C1 - Vibration damping device of a shaft line vibration-insulated from a ship hull - Google Patents
Vibration damping device of a shaft line vibration-insulated from a ship hull Download PDFInfo
- Publication number
- RU2718182C1 RU2718182C1 RU2019135055A RU2019135055A RU2718182C1 RU 2718182 C1 RU2718182 C1 RU 2718182C1 RU 2019135055 A RU2019135055 A RU 2019135055A RU 2019135055 A RU2019135055 A RU 2019135055A RU 2718182 C1 RU2718182 C1 RU 2718182C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibration
- shaft line
- shaft
- frame
- ship
- Prior art date
Links
- 238000013016 damping Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
- B63H23/32—Other parts
- B63H23/34—Propeller shafts; Paddle-wheel shafts; Attachment of propellers on shafts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения, а именно к судовым двигательно-движительным установкам с уменьшенными уровнями вибрации и излучаемого шума. Изобретение может быть использовано для снижения вибрации двигательно-движительной установки с виброизолированным от корпуса судна валопроводом и шума, обусловленного ее работой, в помещениях судна и окружающей среде.The invention relates to the field of shipbuilding, namely to ship propulsion systems with reduced levels of vibration and radiated noise. The invention can be used to reduce vibration of a propulsion system with shafting that is vibrationally insulated from the hull and noise due to its operation in the ship’s premises and the environment.
Входящая в двигательно-движительную установку система «гребной винт - валопровод - опорные и упорный подшипники» - один из основных источников вибрации и шума на судах, которые являются нормируемыми и контролируемыми характеристиками. Вращающийся в подшипниках валопровод оказывает на корпус судна непосредственное динамическое воздействие, например, ввиду остаточного дисбаланса. Кроме того, вибрации, возникающие при работе главных механизмов и при обтекании потоком гребного винта, передаются от валопровода через подшипники на корпус и могут являться источником недопустимо высоких уровней вибрации судовых конструкций и шума в помещениях и окружающей среде.The propeller – shaft drive – thrust – thrust and thrust bearings system included in the propulsion and propulsion system is one of the main sources of vibration and noise on ships, which are standardized and controlled characteristics. A shaft shaft rotating in bearings has a direct dynamic effect on the ship’s hull, for example, due to residual imbalance. In addition, the vibrations arising from the operation of the main mechanisms and when the propeller flows around the propeller are transmitted from the shaft through bearings to the housing and can be the source of unacceptably high levels of vibration of ship structures and noise in rooms and the environment.
Один из основных способов снижения вибрации и связанного с ней шума - поглощение колебательной энергии в конструкциях, т.е. преобразование ее в тепло. Чем больше поглощение, тем меньше вибрация конструкций и шум в помещениях при одной и той же виброактивности источников. Амплитуда колебаний на резонансной частоте зависит от степени поглощения (демпфирования), жесткости и массы конструкции. Введение в конструкцию дополнительных механических потерь снижает амплитуды колебаний в области ее резонансных частот. В технике для описания затухания колебаний (демпфирования или вибродемпфирования) конструкций используются коэффициенты затухания во времени, в пространстве, время реверберации и другие характеристики. Наиболее распространенной в технической виброакустике характеристикой вибродемпфирования является коэффициент потерь. (Никифоров А.С. Вибропоглощение на судах. Изд. «Судостроение», Л., 1979).One of the main ways to reduce vibration and related noise is to absorb vibrational energy in structures, i.e. converting it to heat. The greater the absorption, the less vibration of structures and noise in the rooms with the same sources of vibration activity. The amplitude of the oscillations at the resonant frequency depends on the degree of absorption (damping), rigidity and mass of the structure. Introduction to the design of additional mechanical losses reduces the amplitude of the oscillations in the region of its resonant frequencies. In the technique for describing the damping of vibrations (damping or vibration damping) of structures, damping coefficients in time, in space, reverberation time, and other characteristics are used. The most common characteristic of technical vibroacoustics of vibration damping is the loss coefficient. (Nikiforov A.S. Vibration absorption on ships. Publishing house "Shipbuilding", L., 1979).
Известно устройство вибродемпфирования механической системы (зубчатой передачи), представляющее собой вибродемпфирующий элемент, состоящий из чередующихся жестких слоев (пластин) и упругих слоев (колец), устанавливаемый на вибрирующей конструкции (Заявка на изобретение РФ №2005112206/11, опубл. от 27.10.2006).A device for vibration damping of a mechanical system (gear transmission) is known, which is a vibration damping element consisting of alternating hard layers (plates) and elastic layers (rings) mounted on a vibrating structure (Application for the invention of the Russian Federation No. 2005112206/11, published on 10.27.2006 )
Недостатком данного технического решения является размещение вибродемпфирующих элементов на самой вибрирующей конструкции, тогда как размещение таких элементов на судовом валопроводе обычно невозможно.The disadvantage of this technical solution is the placement of vibration damping elements on the vibrating structure itself, while the placement of such elements on a ship shaft line is usually impossible.
Известно устройство виброизоляции от корпуса судна валопровода, включающее раму валопровода, внутри которой смонтирован валопровод с опорными и упорным подшипниками, установленную на виброизолирующие крепления (Устройство для упругой подвески валопровода (Авторское свидетельство СССР №958223, опубл. от 15.06.1982, №34). По данному изобретению валопровод с опорными и упорным подшипниками располагается в гильзах (трубах), виброизолированных от корпуса судна. Гильзы (трубы) фактически являются аналогом опорной рамы, обычно применяемой для повышения эффективности виброизоляции амортизированных механизмов.A device is known for vibration isolation from a shaft shaft vessel, including a shaft shaft frame, inside of which a shaft shaft with support and thrust bearings is mounted, mounted on vibration-isolating fasteners (Device for elastic shaft shaft suspension (USSR Author's Certificate No. 958223, published on 06/15/1982, No. 34). According to this invention, the shaft conduit with thrust and thrust bearings is located in sleeves (pipes) that are vibration-insulated from the ship’s hull. the effectiveness of vibration isolation of shock-absorbed mechanisms.
Недостатком данного устройства является то, что его эффективность снижается или даже становится отрицательной при возникновении резонансных колебаний валопровода и рамы.The disadvantage of this device is that its effectiveness decreases or even becomes negative when resonant vibrations of the shaft line and frame occur.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности виброизоляции валопровода от корпуса судна даже при выходе из строя или разрушении одного или нескольких виброизолирующих креплений рамы валопровода.The technical result that can be obtained by implementing the present invention is to increase the efficiency of vibration isolation of the shaft line from the ship’s hull, even if one of several vibration-isolating mounts of the shaft shaft frame is destroyed or destroyed.
Для достижения данного технического результата предлагаемое устройство вибродемпфирования виброизолированного от корпуса судна валопровода, включающее раму валопровода, внутри которой смонтирован валопровод с опорными и упорным подшипниками, установленную на виброизолирующие крепления, снабжено вибродемпфирующими пластинами, которые крепятся на раму валопровода с помощью крепежных элементов, при этом пластины состоят из скрепленных между собой чередующихся металлических слоев и слоев вибропоглощающего материала, а в местах крепления все слои, кроме одного металлического слоя, используемого для крепления слоистой пластины к раме, имеют вырезы для установки крепежных элементов.To achieve this technical result, the proposed device vibration damping vibrational shafts insulated from the ship’s hull, including a shaft shafting frame, inside which a shaft shafting is mounted with thrust and thrust bearings, mounted on vibration dampers, is equipped with vibration damping plates that are mounted on the shaft shafting using fasteners, while the plate consist of alternating metal layers and layers of vibration-absorbing material bonded to each other, and in places of crepe All layers, except for one metal layer used to attach the laminated plate to the frame, have cutouts for mounting fasteners.
Вибродемпфирующие пластины могут быть прямоугольными и состоять из двух металлических слоев и расположенного между ними слоя вибропоглощающего материала.Vibration damping plates can be rectangular and consist of two metal layers and a layer of vibration-absorbing material located between them.
В качестве крепежных элементов могут быть использованы резьбовые шпильки.As fasteners, threaded rods can be used.
Для достижения максимальной эффективности геометрические характеристики вибродемпфирующих пластин выбираются так, чтобы их резонансная частота колебаний совпадала с резонансной частотой совместных колебаний валопровода и рамы, коэффициент потерь пластин подбирается близким к оптимальному, место установки пластин на раму выбирается в области максимальных амплитуд колебаний рамы (в пучностях форм колебаний).To achieve maximum efficiency, the geometric characteristics of the vibration damping plates are selected so that their resonant vibration frequency coincides with the resonant frequency of the joint vibrations of the shaft line and the frame, the plate loss coefficient is selected close to optimal, the location of the plates on the frame is selected in the region of maximum amplitudes of the frame vibrations (in antinodes of forms fluctuations).
Введение в состав устройства виброизоляции от корпуса судна валопровода вибродемпфирующих пластин, которые крепятся на раму валопровода с помощью крепежных элементов, и состоящих из скрепленных между собой чередующихся металлических слоев и слоев вибропоглощающего материала, а в местах крепления пластины все слои, кроме одного металлического слоя, используемого для крепления слоистой пластины к раме, имеют вырезы для установки крепежных элементов, позволяет получить новое свойство, которое заключается в возможности значительного снижения вибрации валопровода и рамы на резонансных частотах их совместных колебаний, а также снижения вибрации корпуса судна в целом, за счет эффекта комбинированного использования виброизолирующих креплений рамы и вибродемпфирующих пластин, которые крепятся на раму валопровода, что обеспечивает повышение эффективности виброизоляции валопровода от корпуса судна даже при выходе из строя или разрушении одного или нескольких виброизолирующих креплений рамы валопровода.Introduction to the composition of the device of vibration isolation from the ship’s hull of the shaft shaft of vibration damping plates, which are mounted on the shaft shaft frame using fasteners, and consisting of alternating metal layers and layers of vibration-absorbing material bonded to each other, and in the places where the plate is attached, all layers except one metal layer used for attaching a laminated plate to the frame, have cutouts for installing fasteners, allows you to get a new property, which is the possibility of significant reducing vibration of the shaft shaft and frame at the resonant frequencies of their joint vibrations, as well as reducing the vibration of the ship’s hull as a whole, due to the effect of the combined use of vibration-isolating frame mounts and vibration damping plates that are mounted on the shaft shaft frame, which improves the efficiency of shaft shaft vibration isolation from the ship’s hull even at failure or destruction of one or more anti-vibration mountings of the shaft shaft frame.
Согласно результатам математического моделирования на нескольких низших резонансных частотах системы «гребной винт - валопровод - рама -опорные и упорный подшипники» возникают совместные колебания валопровода и рамы. Поэтому размещение вибродемпфирующих элементов на раме, а не на самом валопроводе, является эффективным.According to the results of mathematical modeling at several lower resonant frequencies of the “propeller – shaft drive – frame – thrust and thrust bearings” system, joint vibrations of the shaft guide and frame occur. Therefore, the placement of vibration damping elements on the frame, and not on the shaft shaft itself, is effective.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 показаны валопровод 1, рама валопровода 2 на виброизолирующих креплениях (виброизоляторах) 3 с установленными вибродемпфирующими пластинами 4 с креплением на резьбовой шпильке 7 к раме 2 посередине длинной стороны.In FIG. 1 shows a shafting 1, a shafting frame 2 on anti-vibration mounts (vibration isolators) 3 with installed vibration damping plates 4 mounted on a threaded rod 7 to a frame 2 in the middle of the long side.
На фиг. 2 показана вибродемпфирующая прямоугольная пластина 4, состоящая из двух слоев металла 5 с промежуточным слоем вибропоглощающего материала 6 с одним креплением к раме 2 на резьбовой шпильке 7.In FIG. 2 shows a vibration damping rectangular plate 4, consisting of two layers of metal 5 with an intermediate layer of vibration-absorbing material 6 with one fastening to the frame 2 on a threaded rod 7.
Устройство вибродемпфирования виброизолированного от корпуса судна валопровода работает следующим образом.The device vibrodamping vibroisolated from the hull of the shaft shaft works as follows.
На низших резонансных частотах системы «гребной винт - валопровод - рама - опорные и упорный подшипники» возникают совместные колебания валопровода и рамы. Поэтому размещение вибродемпфирующих пластин 4 на раме 2, а не на самом валопроводе 1, является эффективным. Значительного снижения вибрации системы «валопровод - рама» на резонансных частотах их совместных колебаний, а также снижения вибрации корпуса судна в целом, добиваются за счет эффекта комбинированного использования виброизолирующих креплений 3 рамы 2 и вибродемпфирующих пластин 4, которые крепятся на раму 2 валопровода 1, что обеспечивает повышение эффективности виброизоляции валопровода от корпуса судна даже при выходе из строя или разрушении одного или нескольких виброизолирующих креплений 3 рамы 2 валопровода 1.At the lower resonant frequencies of the system "propeller - shaft drive - frame - thrust and thrust bearings", joint vibrations of the shaft shaft and frame occur. Therefore, the placement of vibration damping plates 4 on the frame 2, and not on the shaft 1 itself, is effective. A significant reduction in the vibration of the “shaft-frame” system at the resonant frequencies of their joint vibrations, as well as a decrease in the vibration of the ship’s hull as a whole, is achieved due to the effect of the combined use of vibration-isolating mounts 3 of the frame 2 and vibration-damping plates 4, which are mounted on the frame 2 of the shaft-drive 1, which provides an increase in the efficiency of vibration isolation of the shaft line from the ship's hull even in case of failure or destruction of one or more vibration-isolating fasteners 3 of the shaft 2 frame 2.
При осуществлении изобретения сначала определяются резонансные частоты, формы и коэффициенты потерь колебаний рамы 2 валопровода 1. Если конструкция установлена на судне, эти характеристики определяются экспериментально. Если устройство виброизоляции валопровода с подшипниками и гребным винтом от корпуса судна проектируется, то частоты и формы определяются по результатам численного моделирования, а коэффициенты потерь назначаются по прототипу. С учетом ограничений, обусловленных конструктивными особенностями рамы 2 валопровода 1 и условиями эксплуатации, конструкция, форма, размеры, характеристики материалов, вибродемпфирующих пластин 4 подбираются, с применением численного моделирования, таким образом, чтобы совпадали резонансные частоты вибродемпфирующих пластин 4 и валопровода 1 с рамой 2. Кроме того, для достижения максимальной эффективности коэффициент потерь пластин 4 подбирается близким к оптимальному и место установки пластин на раму 2 выбирается в области максимальных амплитуд колебаний рамы (в пучностях форм колебаний). Например, в качестве вибродемпфирующих пластин 4 могут быть использованы прямоугольные пластины, состоящие из двух слоев металла 5 с промежуточным слоем вибропоглощающего материала 6.When carrying out the invention, the resonance frequencies, shapes and loss factors of the oscillations of the shaft 2 frame 2 are first determined. If the structure is installed on the vessel, these characteristics are determined experimentally. If a device for vibration isolation of a shaft line with bearings and a propeller from the ship’s hull is designed, then the frequencies and shapes are determined by the results of numerical simulation, and the loss coefficients are assigned according to the prototype. Given the restrictions due to the structural features of the shaft 2 frame 2 and operating conditions, the design, shape, size, characteristics of materials, vibration damping plates 4 are selected using numerical simulation so that the resonant frequencies of the vibration damping plates 4 and shaft 1 coincide with frame 2 In addition, to achieve maximum efficiency, the loss coefficient of the plates 4 is selected close to optimal and the place of installation of the plates on the frame 2 is selected in the region of maximum x amplitudes of the frame oscillations (in antinodes of the vibration modes). For example, rectangular plates consisting of two layers of metal 5 with an intermediate layer of vibration-absorbing material 6 can be used as vibration damping plates 4.
Если задано требуемое снижение вибрации рамы, то общепринятыми при проектировании способами (с применением численного моделирования или по прототипу, если таковой имеется) определяется также потребный состав комплекта вибродемпфирующих пластин 4. Точная настройка резонансных частот демпфирующих устройств после монтажа на раме осуществляется, при необходимости, путем установки на демпфирующих устройствах дополнительных настроечных масс и/или изменения местоположения вибродемпфирующих пластин 4 на крепежных элементах 7.If the required reduction in the vibration of the frame is specified, then the methods used in the design (using numerical simulation or according to the prototype, if any) also determine the required composition of the set of vibration damping plates 4. The resonant frequencies of the damping devices are precisely tuned after mounting on the frame, if necessary, by installation on damping devices of additional tuning masses and / or changes in the location of vibration damping plates 4 on the fasteners 7.
Изобретение может быть использовано для снижения вибрации валопроводов не только судов, но и других изделий машиностроения.The invention can be used to reduce the vibration of shaft shafts not only of ships, but also of other engineering products.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when preparing the application:
1. Никифоров А.С. Вибропоглощение на судах. Изд. «Судостроение», Л., 1979.1. Nikiforov A.S. Vibration absorption on ships. Ed. "Shipbuilding", L., 1979.
2. Заявка на изобретение РФ №2005112206/11, опубл. от 27.10.2006.2. Application for the invention of the Russian Federation No. 2005112206/11, publ. from 10.27.2006.
3. Авторское свидетельство СССР №958223, опубл. от 15.06.1982, №34 - прототип.3. USSR copyright certificate No. 958223, publ. from 06/15/1982, No. 34 - prototype.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019135055A RU2718182C1 (en) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | Vibration damping device of a shaft line vibration-insulated from a ship hull |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019135055A RU2718182C1 (en) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | Vibration damping device of a shaft line vibration-insulated from a ship hull |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2718182C1 true RU2718182C1 (en) | 2020-03-31 |
Family
ID=70156399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019135055A RU2718182C1 (en) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | Vibration damping device of a shaft line vibration-insulated from a ship hull |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2718182C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2059220A (en) * | 1935-01-23 | 1936-11-03 | Gray Marine Motor Co | Mounting for marine engines |
| SU842299A1 (en) * | 1979-06-08 | 1981-06-30 | Государственный Научно-Исследовательскийинститут Машиноведения Им. Академикаа.A.Благонравова | Thrust bearing |
| SU1504163A1 (en) * | 1987-05-04 | 1989-08-30 | Ленинградское Высшее Инженерное Морское Училище Им.Адмирала С.О.Макарова | Electric propulsion marine unit |
| RU2579372C2 (en) * | 2013-09-13 | 2016-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Device for vibration insulation of shaft line with bearings and screw propeller of ship hull |
-
2019
- 2019-11-01 RU RU2019135055A patent/RU2718182C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2059220A (en) * | 1935-01-23 | 1936-11-03 | Gray Marine Motor Co | Mounting for marine engines |
| SU842299A1 (en) * | 1979-06-08 | 1981-06-30 | Государственный Научно-Исследовательскийинститут Машиноведения Им. Академикаа.A.Благонравова | Thrust bearing |
| SU1504163A1 (en) * | 1987-05-04 | 1989-08-30 | Ленинградское Высшее Инженерное Морское Училище Им.Адмирала С.О.Макарова | Electric propulsion marine unit |
| RU2579372C2 (en) * | 2013-09-13 | 2016-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Device for vibration insulation of shaft line with bearings and screw propeller of ship hull |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6832439B2 (en) | Vibration control and sound control device and marine diesel engine propulsion power module system | |
| RU2579372C2 (en) | Device for vibration insulation of shaft line with bearings and screw propeller of ship hull | |
| CN105190082A (en) | Vibration damper for shielding plate | |
| RU2483971C2 (en) | Vibration and noise protection device for vessel power equipment | |
| RU2718182C1 (en) | Vibration damping device of a shaft line vibration-insulated from a ship hull | |
| US8511601B2 (en) | Aircraft with tuned vibration absorber mounted on skin | |
| Tandon | Noise-reducing designs of machines and structures | |
| Li et al. | Effects of symmetrical foundation on sound radiation from a submarine hull structure | |
| KR102796367B1 (en) | Vibration control apparatus using eddy current damping | |
| CN119122993A (en) | A micro-dynamic active shock absorber | |
| RU2667923C1 (en) | Sound-insulating coating with the vibration insulation system of process equipment | |
| Zhao et al. | Damped vibration absorbers for multi-mode longitudinal vibration control of a hollow shaft | |
| RU2651993C1 (en) | Soundproofing enclosure with vibration isolation system | |
| RU2651991C1 (en) | Soundproofing casing | |
| JP2007120152A (en) | Vibrationproof frame structure of clean room | |
| RU2688566C1 (en) | Local vibration absorber | |
| Li et al. | Feasibility of active vibration isolation of diesel engines in Collins class submarines | |
| RU2651981C1 (en) | Sound insulating coating with vibration isolation system | |
| Wang et al. | A new type of two-dimensional acoustic black hole-based vibration absorber | |
| Amirudin et al. | A review of the dynamic analysis of axial vibrations in marine propulsion shafting system due to propeller excitation | |
| Jeon et al. | Lightweight waveguide absorbers based on spiral acoustic black holes for reducing structural vibrations in mechanical systems | |
| US20110079477A1 (en) | Tuned vibration absorber mountable to aircraft skin panel | |
| Kurtze et al. | Vibration isolation of large machinery | |
| RU71393U1 (en) | SOUNDING SYSTEM OF THE ENERGY UNIT | |
| RU2659926C1 (en) | Method of sound insulation |