В рамках выполнения курсового проекта необходимо произвести виброакустический расчет конструкции без средств снижения вибрации и шума. Результаты расчета сопоставить с существующими санитарными нормами, на основании этого сопоставления выбрать противошумовые мероприятия и повторить расчет для проверки их эффективности.

Разработка противошумового комплекса средств базируется на анализе акустической обстановки на судне, которую характеризуют следующие факторы:

1) Уровни шума во всех судовых помещениях, входящих в зону обитания;

2) Санитарно-гигиенические требования и нормы для всех судовых помещений в зависимости от их функционального назначения;

3) Степень влияния отдельных источников шума и звуковой вибрации в создании повышенной шумности на судне;

4) Причины повышенной шумности в различных помещениях для каждого источника шума и звуковой вибрации, т.е. соотношение отдельных составляющих суммарного звукового поля в различных помещениях от каждого источника шума;

5) Акустическая эффективность (снижение уровней шума) специальных средств борьбы с шумом, примененных на судне;

6) Акустические характеристики и эффективность отдельных конструктивных средств (покрытий, зашивок и т.п.), применяемых на судне.

Расчет основан на энергостатистическом анализе (ЭСА) инженерных конструкций, который реализуется с помощью программного пакета - AutoSEA.

буксир противошумовой комплекс акустический

1. Исходные данные

Рис. 2. Материалы корпуса буксира - толкача

1 - прокатная сталь толщиной 10 мм. (E = 2.1•10¹¹ Па, с = 7800 кг/м³);

2 - прокатная сталь толщиной 6 мм. (E = 2.1•10¹¹ Па, с = 7800 кг/м³);

3 - материал, не создающий препятствия распространению акустической энергии (E = 4.85•10⁷ Па, с = 100 кг/м³);

4 - прокатная сталь толщиной 8 мм. (E = 2.1•10¹¹ Па, с = 7800 кг/м³);

Основные источники шума

Судовые шумы порождаются работающими машинами, механизмами, системами, устройствами и конструкциями расположенными как внутри корпуса судна, так и вне его.

К основным источникам шума на выбранном проекте судна относятся (рис.4.):

1. главный двигатель - дизель мощностью 330 кВт. (МО);

2. выхлопные трубы (УЗМ излучаемой системой выпуска дизеля в газовыпускной трубопровод)

Основными источниками вибрации при этом являются (см. рис.5.):

1. главный двигатель - дизель мощностью 330 кВт. (МО);

2. вибрация от винтов (учитываем вибрацию пластин ахтерпика).

На рис.3 изображена модель судна с источниками шума. На рис.5 представлена модель с приложенной вибрацией. Далее описаны все источники с соответствующими характеристиками.

Рис.3. Модель с источниками шума.

Рис.4. Модель с приложенными источниками вибрации.

Главный двигатель - дизель 8Ч 23/30-1

Выбран типовой спектр среднего уровня шума судового двигателя в дБ.

[Клюкин И.Н., Боголепов И.И. "Справочник по судовой акустике", стр.106-107 табл.5.1]

Рис. 5. УЗМ главного двигателя

Рис.6. Виброскорость главного двигателя.

Газовыпускной трубопровод

Спектр УЗМ получаем из формулы ("Шум на судах и методы его уменьшения" Г.Д. Изак, Э.А. Гомзиков):

,

где:

h - ход поршня, [м];

ДL0 - увеличение уровней звуковой мощности при излучении звука в трубопровод;

d - диаметр выпускного трубопровода, [м];

ДLfr - составляющая, учитывающая характер спектра шума выпуска дизеля, [дБ];

D - диаметр цилиндра дизеля, [м];

z - число цилиндров;

n - частота вращения, [мин^-1];

Kt - коэффициент тактности;

ДLh - снижение корректированных УЗМ на агрегатах турбонадува.

Для данного буксира проекта Р162 значения выше перечисленных величин будут следующими:

h = 0,3 м.; D = 0,23 м.; z = 6 шт.; n = 750 об/мин.; Kt = 0,5 (для 4-х тактного двигателя); ДLh = 6 (с турбонадувом); ДLfr = 11 дБ. (значение снято с графика стр.37 "Шум на судах и методы его уменьшения"); ДL0 = (30 25 20 14 9 5 0 0) (стр. 40 рис. 11 а. "Шум на судах и методы его уменьшения ")

Рис.7. УЗМ излучаемой системой выпуска дизеля в газовыпускной трубопровод.

Движители - гребные винты

Расчет винтов произведен по формулам из Справочника по судовой акустике на стр.261 с соответствующими значениями величин данного проекта буксира:

R - радиус винта = 0.245 м.

n - частота вращения = 12.5 об/сек.

m - масса единицы поверхности наружной обшивки = 78 кг. (для стали).

Рис.7. Виброскорость винтов

Нормируемые помещения, нормативные характеристики для этих помещений

Чрезмерный шум относится к категории вредных излучений (СН 2.2.4/2.1.8.562-96). Ни одно судно не может быть введено в эксплуатацию и принято в серийное производство, если на нем не соблюдены требования по ограничению уровней шума соблюдение мероприятий по предотвращению вредного воздействия шума обязательно для всех рабочих и служащих, занятых разработкой, строительством и эксплуатации судов. Эти мероприятия должны быть отражены в проектах, инструкциях и правилах на их проектирование, строительство и эксплуатацию.

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звуковых давлений в октавных полосах (в дБ) со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500,1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемых по формуле:

,

где р - среднеквадратическое значение звукового давления, Па; - пороговое значение среднего квадратического звукового давления, Па.

Для выбранного проекта нормируемыми помещениями будут:

1. Машинное отделение (MO);

2. Ходовая рубка (XP);

3. Жилые помещения (Slug. pom.).

2. Расчет черного корпуса

Машинное отделение

Санитарные нормы выбираем как для помещений с периодическим обслуживанием.

табл.1.

Рис.8. Сравнение УЗД в машинном отделении с СН.

Из приведенного сравнения видно, что реальные уровни звукового давления в машинном отделении укладываются в выбранные санитарные нормы.

Ходовая рубка

Санитарные нормы выбраны для ходовых мостиков, штурманских рубок, постов управления вне энергетического отделения и др.

табл.2.

Рис.9. Сравнение УЗД в ходовой рубке с СН.

Уровни звукового давления в ходовой рубке полностью укладываются в выбранные санитарные нормы.

Жилые помещения

Санитарные нормы для постов управления вне энергетического отделения и др.

табл.3.

Рис.10. Сравнение УЗД в жилых помещениях с СН.

В жилых помещениях наблюдаем увеличение УЗД на частотах 250 Гц., 500 Гц. и 2 кГц.

Далее строим график шума на гидрофоне и микрофоне, где видно как модель судна излучает шум в воздух и воду. Микрофон и гидрофон при этом расположены на расстоянии 50 метров от корпуса судна. Шум на микрофоне сравним с санитарными нормами для селитебной территории.

Рис.11. Уровень воздушного шума в 50м от корабля по траверзу.

Рис.12. Уровень подводного шума на глубине в 50м.

3. Разработка противошумового комплекса

Из расчета черного корпуса видно, что жилых помещениях необходима разработка противошумового комплекса, направленного на снижение уровней звука в них.

Рис.13. Проникновение шума в жилые помещения

Отсюда видно, что необходимо производить шумоизоляцию перекрытий жилого помещения, которые вносят наибольший вклад, а это задняя, правая и левая стенка служебного помещения. Эффективным методом снижения шума в данном помещении будет установление покрытия типа "сэндвич" с характерными параметрами: сталь толщиной 4 мм и поглощающим материалом тоже толщиной 4 мм.

Рис.14. УЗД в жилом помещении после проведения мероприятий ПШК.

Сравнив уровни звукового давления, видим, что действия по снижению шума были правильными и теперь соответствуют санитарным нормам.

Заключение

Из приведенного расчета следует, что при заданной конструкции судна возможно обеспечить требуемую звукоизоляцию всех нормируемых помещений, выбирая правильный метод снижения шума и вибрации.

В ходе данного курсового проекта были проведены следующие мероприятия по снижению шума:

· для уменьшения шума в жилом помещении задняя и боковые стенки были выполнены из стали с поглотителем внутри.

В результате проведенных мероприятий удалось избавиться от превышения санитарных норм на частотах 250 Гц., 500 Гц. и 2кГц., снизить УЗД на 3-7 дБ. Необходимо отметить, что конструкция данного проекта буксира удачна с точки зрения виброакустической защиты и не требовало разработки сложного противошумового комплекса.

Список используемой литературы

1. Клюкин И.Н., Боголепов И.И. "Справочник по судовой акустике". 1978г.

2. М. Хекл, Х.А. Мюллер. "Справочник по технической акустике". Судостроение. 1980г.

3. Г.Д. Изак, Э.А. Гомзиков "Шум на судах и методы его уменьшения"

4. СН 2.5.2.047-96 Уровни шума на морских судах.

Размещено на Allbest.ru