ВИБРАЦИЯ КОРПУСА СУДНА

ВИБРАЦИЯ КОРПУСА СУДНА (от лат. vibratio - колебание) - Колебательные движения корпуса судна и его частей, обусловленные способностью конструкции сопротивляться деформированию под воздействием нагрузок. Различают свободные и вынужденные колебания корпусных конструкций. Первые возникают в результате действия кратковременных возмущений — взрыва, обрыва швартовных канатов, посадки на мель, слеминга и т. п. Вторые поддерживаются периодическими возмущениями и передаются корпусу через фундаменты работающих главных и вспомогательных механизмов, через гребной вал и кронштейны от неуравновешенного гребного винта, через воду, давление которой вблизи винта пульсирует с частотой, равной произведению его частоты вращения на число лопастей (т. н. лопастная частота) и т. п. Свободные колебания, в т. ч. возникшие в начальный момент действия периодических сил, вследствие рассеяния энергии быстро затухают, поэтому вызывают повреждения корпуса лишь в первые мгновения и только в случае достаточно интенсивных возмущений. Изучать поведение конструкции в этот промежуток времени очень трудно из-за возникновения различных волновых деформаций, распространяющихся от места внешнего воздействия подобно волнам на поверхности воды. В практических расчетах, за исключением расчетов прочности при взрывах, рассеянием энергии и волновыми деформациями пренебрегают, считая, что они распространяются мгновенно, вследствие чего все частицы конструкции, как испытавшие, так и не испытавшие непосредственно внешнее возмущение, начинают двигаться одновременно. При этих предположениях любые свободные колебания корпусных конструкций, как и всякого упругого тела, будут состоять из бесконечного множества независимых отдельных колебательных движений, каждому из которых соответствуют своя частота и определенная пространственная форма деформации, постоянная во времени. Эти элементарные движения, их формы и частоты называют главными, реже — нормальными, собственными. Вынужденные колебания при низких частотах возмущающих сил, не превосходящих 5-6-ю частоты спектра главных частот, обычно раскладывают в ряд по формам главных свободных колебаний. Высокочастотные вынужденные колебания рассчитывают, не раскладывая в ряд, решая непосредственно, как правило численно, соответствующие уравнения. Вынужденная В. К. С., особенно резонансная, при которой частота возмущения близка к одной из главных частот колебаний конструкции, может вызвать усталостные разрушения, чаще всего в кормовой оконечности, где амплитуды вибрации максимальны. В. К. С. утомляет экипаж и пассажиров, затрудняет использование аппаратуры. Поэтому еще в проекте предусматриваются меры, снижающие уровень В. К. С. до допустимых пределов, устанавливаемых классификационными обществами. В. К. С. в целом называют общей, вибрацию его частей (перекрытий, балок, мачт и т. п.) — местной, возбуждаемую работающими главными механизмами, гребными винтами - ходовой. Общая В. К. С. может быть поперечной (изгибной — вертикальной и горизонтальной), продольной и крутильной. Эти виды вибрации взаимосвязаны. Они независимы лишь при определенной симметрии конструкции и распределении масс на судне. Обычно поперечную вертикальную В. К. С. рассчитывают независимо от других видов колебаний, поперечную горизонтальную — совместно с крутильной. В. К. С. отличается от упругих колебаний других тел взаимодействием с забортной водой, оказывающей существенное влияние вследствие воздействия реактивных гидродинамических давлений на вибрирующую наружную обшивку. В расчетах влияние воды может быть учтено присоединением к каждому поперечному сечению судна некоторой фиктивной массы воды, колеблющейся вместе с сечением с его скоростью. Увеличение масс судна заметно уменьшает собственные частоты по сравнению с их значениями в случае колебаний в вакууме. Присоединенные массы жидкости (воды) вычисляются довольно приближенно, особенно при высоких частотах колебаний.