Перспективность применения вибромониторинга для оценки развития крутильных колебаний в судовых машинно-движительных комплексах

Вибрация и колебания, возникающие при работе судовой энергетической установки, остаются опасными явлениями, приводящими к возникновению усталостных трещин и разрушениям элементов машинно-движительных комплексов, опорных конструкций и другим последствиям. Особенно опасным является резонанс колебаний различных видов, в результате чего воздействие вибрации на судовые конструкции и оборудование возрастает в несколько раз. Крутильные колебания в судовых машинно-движительных комплексах вызывают дополнительную вибрационную нагрузку, но при практических исследованиях их измеряют отдельно от других видов колебаний, при этом необходима установка измерительной аппаратуры непосредственно на вращающемся валу, что связано с определенными сложностями. В статье приводятся результаты исследований, которые подтверждают возможность оценки крутильных колебаний посредством измерения вибрации носовой части корпуса дизеля. Определено, что связь между крутильными колебаниями и вибрацией проявляется наиболее сильно при классической схеме передачи мощности от среднеоборотного двигателя на гребной винт фиксированного шага. В результате проведения практических исследований на судах проектов 1557 и 81200 были установлены резонансные частоты крутильных колебаний посредством измерения вибрации, что было подтверждено прямыми измерениями крутильных колебаний. Проведенные исследования свидетельствуют о перспективности применения вибромониторинга для оценки параметров крутильных колебаний судовых машинно-движительных комплексов в периоды между регламентным проведением торсиографирования или тензометрирования.

1. Мамонтов В.А. Анализ причин повреждений и отказов судовых валопроводов / В.А. Мамонтов, Г.А. Кушнер, Д.А. Волков // Вестник АГТУ. Сер.: Морская техника и технология. — 2021. — № 3. — С. 33 — 39.

2. European Maritime Safety Agency. Annual Overview of Marine Casualties and Incidents, 2021. — 150 p.

3. Гирин С.Н. Анализ поломки гребного вала теплохода «ЭЛАНД» / С.Н. Гирин, Ю.И. Матвеев // Научные проблемы водного транспорта. — 2022. — №71 (2). — С. 15 — 28.

4. Чура М.Н. Прогнозирование начальной стадии усталостного разрушения судовых гребных валов (на примере т/х «Волгонефть» пр. 1577/550А) / М.Н. Чура. — Новороссийск, 2010. — 57 с.

5. Правила классификации и постройки морских судов. Часть VII. Механические установки / Российский морской регистр судоходства. — СПб., 2024. — 115 с.

6. Правила классификации и постройки судов (ПКПС) / Российское классификационное общество. — М., 2019. — 1685 с.

7. Лурье И.А. Крутильные колебания в дизельных установках / И.А. Лурье; Воен.-мор. акад. им. Ворошилова. — М.; Л.: Военмориздат, 1940. — 220 с.

8. Терских В.П. Крутильные колебания валопровода силовых установок. Исследования и методы расчета: [в 4 т.] / В.П. Терских. — Л.: Судостроение, 1969 — 1970.

9. Истомин П.А. Крутильные колебания в судовых ДВС: уч. пос. / П.А. Истомин. — Л.: Судостроение, 1968. — 304 с.

10. Румб В.К. Еще раз о расчетах крутильных и осевых колебаний судовых пропульсивных установок с ДВС / В.К. Румб, А.А. Пугач // Морской вестник. — 2013. — Специальный выпуск № 1 (10). — С. 31 — 33.

11. Румб В.К. Расчет крутильных и осевых колебаний судовых валопроводов непосредственным решением дифференциальных уравнений / В.К. Румб // Актуальные проблемы морской энергетики: м-лы II Всероссийской межотраслевой науч.-техн. конф. — СПб.: СПбГМТУ, 2013. — С. 79 — 82.

12. DNV GL. Rules for Сlassification: Ships. Edition October 2015. Part 4. Systems and components. Chapter 2. Rotating machinery, general. — 41 p.

13. Zetlab. Система измерения крутильных колебаний. [Электронный ресурс] URL: https://zetlab.com/shop/sistemy-pod-kluch/avtomatizirovannye-stendy/sistema-izmereniya-krutilnyih-kolebaniy/ (дата обращения 01.09.2024).

14. Лапин Ю.А. Метод измерения крутильных колебаний судовых валопроводов при помощи трехосевого акселерометра / Ю.А. Лапин, М.В. Грибиниченко, О.С. Портнова, П.А. Андрюхина // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. — 2023. — № 3 (56). — С. 35 — 45.

15. Горбачев М.М. Сравнительная оценка применения микроэлектромеханических акселерометров для измерения крутильных колебаний судовых машинно-движительных комплексов / М.М. Горбачев, А.В. Дьяченко, Д.Г. Конищев, А.Г. Кокуев // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Морская техника и технология. — 2024. — № 1. — С. 95 — 103.

16. Никишин В.Н. Диагностирование силиконового демпфера крутильных колебаний коленчатого вала по параметрам вибрации / В.Н. Никишин, К.Н. Светличный // Леса России и хозяйство в них. — 2012. — № 1 — 2 (42 — 43). — С. 76 — 77.

17. Сибряев К.О. Работоспособность механических демпферов крутильных колебаний судовых двигателей внутреннего сгорания / К.О. Сибряев, М.Н. Покусаев, М.М. Горбачев, А.Д. Ибадуллаев // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Морская техника и технология. — 2022. — № 1. — С. 35 — 41.

18. Тип Сормовский, проект 1557 // Водный транспорт [База данных]. [Электронный ресурс] URL: https://fleetphoto.ru/projects/1471?ysclid=m0jtbbjcrz715534310 (дата обращения 01.09.2024).

19. Тип БТО, проект 81200 // Водный транспорт [База данных]. [Электронный ресурс] URL: https://fleetphoto.ru/projects/176/?ysclid=m0jtdsvnlb974432812 (дата обращения 01.09.2024).

20. Горбачев М.М. Система мониторинга крутильных колебаний для повышения безопасности эксплуатации судового машинно-движительного комплекса: дис. … д-ра техн. наук / М.М. Горбачев — Астрахань, 2024. — 399 с.

21. Костюков В.Н. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин: уч. пос. / В.Н. Костюков, А.П. Науменко. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. — 360 с.

22. Костюков В.Н. Инновационные системы виброакустического мониторинга технического состояния оборудования КОМПАКС / В.Н. Костюков, А.В. Костюков // Нефтепереработка и нефтехимия. — 2011. — № 8. — С. 3 — 11.

23. Конышева В.Ю. Вейвлет-анализ в задачах контроля и диагностики линейных динамических систем / В.Ю. Конышева, Н.А. Максимов, А.В. Шаронов // Труды МАИ. — 2017. — Вып. 97. — 19 с.

24. Глушков С.П. Вейвлет-функции Морлета в исследовании переменных составляющих крутящего момента двигателей внутреннего сгорания / С.П. Глушков, С.С. Глушков, В.И. Сигимов // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. — 2016. — № 2 (37). — С. 45 — 51.

25. Вибрации в технике: справочник. В 6 т. / гл. ред. В.Н. Челомей. Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов. — М.: Машиностроение, 1980. — 544 с.

26. Покусаев М.Н. Применение систем мониторинга крутильных колебаний для повышения надежности судовых машинно-движительных комплексов / М.Н. Покусаев, Т.В. Хоменко, М.М. Горбачев // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2023. — № 72/73. — С. 78 — 86.

27. Гирин С.Н. Оценка качества центровки судовых валопроводов с учетом напряженного состояния материала / С.Н. Гирин, Ю.И. Матвеев // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2023. — № 72/73. — С. 59 — 67.