ФУНДАМЕНТ ВИБРОАКТИВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК B63B3/70 B63H21/30 

Изобретение относится к транспортным средствам, конкретнее к судам, и может быть использовано для создания фундаментов с повышенным виброгашением под судовые установки виброактивного оборудования и механизмов.

Виброактивное оборудование, например входящее в состав энергетической установки судна, обычно устанавливается с использованием средств борьбы с вибрацией и шумов, чаще всего амортизаторов, позволяющих уменьшить передачу колебательной энергии в опорные конструкции и в корпусе судна (соответствующую составляющую шума, связанного с излучением звуковой энергии опорными конструкциями и корпусом судна, называют структурной составляющей или структурным шумом; в большинстве помещений судна эта составляющая шума является определяющей).

В ряде случаев этого оказывается недостаточно и тогда применяют специальные фундаменты с повышенным демпфированием. Известен, например, фундамент, стенки которого облицованы вибропоглощающим покрытием (см. А.С.Никифоров, Вибропоглощение на судах. -Л.: Судостроение, 1979, с. 170, рис. 75).

В ряде случае применяются фундаменты, совмещенные с цистернами. Известны, например, фундаменты механизмов, установленные в непосредственной близости от водяных цистерн, что обусловлено особенностями компоновки некоторых судовых помещений. Одним из примеров подобного фундамента является, выбранный в качестве прототипа, фундамент шумного механизма на границе с водяной цистерной, размещенной на опорной поверхности, которой является корпус судна (И. И. Клюкин. Борьба с шумом и звуковой вибрацией на судах. -Л.: Судостроение, 1971, с. 345, рис. 220в).

Для снижения вибрации и шума, передающихся в соседние помещения, обычно рекомендуется отнести механизм от цистерны, поставить его на эффективные звукоизолирующие амортизаторы, а фундамент сделать достаточно массивным. Указанные рекомендации не всегда удается реализовать в полной мере, особенно в энергетических помещениях, которые сильно затеснены.

Заявляемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в уменьшении уровней вибрации и структурного шума, возникающих при работе виброактивных механизмов и оборудования, расположенных непосредственно на цистернах воды, масла и топлива (в дальнейшем в данной заявке механизмы и оборудование именуется единым термином - оборудование).

Для этого в известном фундаменте виброактивного оборудования, содержащем размещенную на опорной поверхности цистерну, на стенках которой снаружи имеются опоры для виброактивного оборудования, цистерна выполнена в виде тела вращения, например цилиндра, и закреплена с зазором посредством книц на опорной поверхности, а внутри цистерны между стенками для их скрепления установлена по крайней мере одна связь, выполненная в виде пластины и ориентированная параллельно опорной поверхности.

Предлагаемая конструкция фундамента виброактивного оборудования позволяет обеспечить существенное снижение уровней вибрации и шума, возникающих при работе указанного оборудования, установленного на транспортных средствах, например на судах, за счет повышенного входного механического сопротивления и вибропоглощения в фундаменте. Помимо этого, обеспечивается компактность конструкции, благодаря совмещению функций фундамента и цистерны.

Указанный технический результат достигается за счет совместного введения в предложенное техническое решение следующих отличительных признаков:
1) выполнение цистерны, являющейся фундаментом, в виде тела вращения, например цилиндра, и закрепление ее с зазором относительно опорной поверхности посредством книц;
2) наличие внутри цистерны между ее стенками по крайней мере одной связи, выполненной в виде пластины, скрепляющей противоположные криволинейные стенки цистерны для увеличения их жесткости и ориентированной параллельно опорной поверхности.

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежа, на котором представлена схема предложенной конструкции фундамента.

Конструкция фундамента содержит размещенную на опорной поверхности (1) цистерну (2), на стенках которой снаружи имеются опоры (3) для виброактивного оборудования. Цистерна (2) выполнена в виде тела вращения, например цилиндра, и закреплена с зазором посредством книц (4) на опорной поверхности, а внутри цистерны между стенками для их скрепления установлена связь (5), выполненная в виде пластины и ориентированная параллельно опорной поверхности (1).

Представленная схема фундамента является лишь одним из возможных вариантов его конструкции. Цистерна (1) может быть выполнена не только в виде цилиндра, но и сферы, сфероида или иметь более сложную конфигурацию. Опоры (3) для крепления виброактивного оборудования, установленного на цистерну, показаны условно, они могут иметь другой вид и размещение. Внутренняя связь (5), скрепляющая противоположные стенки цистерны и ориентированная параллельно опорной поверхности (1) под фундаментом, выполнена из пластины (листа), размеры которой могут варьироваться. Протяженность пластины вдоль оси цилиндра должна составлять не менее половины длины цистерны (она может быть составлена из нескольких отдельных пластин с интервалами вдоль оси). Вместо показанной на фиг. 1 одной связи (5), размещенной вблизи оси цилиндра, могут быть установлены несколько связей, в виде пластин, разнесенных по высоте. Поскольку внутренний объем цистерны предназначен для заполнения жидкостью (водой, топливом или маслом), конфигурация и размещение указанных связей выбираются из условия практически беспрепятственного протекания жидкости. Размеры и размещение книц, крепящих цистерну с зазором относительно опорной поверхности, выбираются исходя из требований обеспечения необходимой прочности и механического сопротивления всей конструкции.

На имеющиеся снаружи цистерны опоры виброактивное оборудование может устанавливаться как непосредственно, так и через виброизолирующие амортизаторы. На стенки цистерны могут быть дополнительно нанесены вибропоглощающие покрытия. Выбор оптимальных соотношений между отдельными элементами конструкции, в том числе их размеров и материалов, дополнительных средств виброизоляции и вибропоглощения может производиться в каждом конкретном случае, исходя из предъявляемых требований к прочности и виброшумовым характеристикам, по известным правилам и руководствам по проектированию. При проектировании фундамента с заданным эффектом уменьшения уровней вибрации, обусловленных работой виброактивного оборудования и передаваемых на опорные конструкции транспортного средства, можно использовать рекомендации, изложенные в книге: Никифоров А.С. Акустическое проектирование судовых конструкций. -Л.: Судостроение, 1990.

При использовании предлагаемой конструкции фундамента на транспортных средствах достигается уменьшение уровней вибрации и структурного шума, обусловленных работой виброактивного оборудования, за счет ряда физических эффектов. Как известно (см. Никифоров А.С. Акустическое проектирование судовых конструкций, -Л.: Судостроение, 1990, стр. 179), основной задачей при создании фундаментов виброактивного оборудования с повышенными характеристиками выброгашения является увеличение их входного механического сопротивления. Повысить механическое сопротивление можно за счет увеличения массы и жесткости фундамента в целом и его элементов.

Использование в качестве элемента фундамента цистерны, заполняемой жидкостью, позволяет существенно увеличить его массу по сравнению с традиционными фундаментами, составленными из пластин и книц. Выполнение цистерн в виде тела вращения, например цилиндра, позволяет повысить входное механическое сопротивление, которое на частотах ниже кольцевой частоты цилиндра возрастает пропорционально корню из частоты (см. Никифоров А.С. Акустическое проектирование судовых конструкций. -Л. : Судостроение, 1990, с. 61). Еще более высокое сопротивление имеет сферическая оболочка за счет двоякой кривизны. Наличие внутри цистерны пластинчатой связи, скрепляющей противоположные стенки цистерны и ориентированной параллельно опорной поверхности под фундаментом, позволяет существенно повысить жесткость цистерны. Как показали теоретические и экспериментальные исследования авторов, указанная связь позволяет существенно уменьшить уровни резонансных низкочастотных колебаний оболочки (Кирпичников В.Ю. О вибровозбудимости круговой цилиндрической оболочки с внутренней пластинчатой связью. Акустический журнал, т. 39, N 5, 1993).

Крепление цистерны с зазором относительно опорной поверхности посредством книц позволяет увеличить виброизоляцию и уменьшить передачу вибрационной энергии в опорные конструкции, например в корпус судна, а следовательно, снизить вибрацию корпусных конструкций, обусловленную работой виброактивного оборудования, и шумность в помещениях судна.

Наличие жидкости в цистернах приводит к поглощению части колебательной энергии в ней. Если необходимо, дополнительная облицовка стенок цистерны вибродемпфирующими покрытиями позволит существенно увеличить эффект вибропоглощения.

Сочетание в предложенной конструкции фундамента виброактивного оборудования элементов, обеспечивающих увеличение входного механического сопротивления, виброизоляции и вибропоглощения позволит значительно, не менее чем на 6 - 10 дБ, уменьшить уровни вибрации опорных конструкций транспортного средства при работе виброактивного оборудования, а следовательно, и шумность в его помещениях.

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано для создания фундаментов с повышенным виброгашением под судовое оборудование. Сущность изобретения заключается в том, что в фундаменте виброактивного оборудования с размещенной на опорной поверхности цистерной, на стенках которой снаружи имеются опоры для виброактивного оборудования, цистерна выполнена в виде тела вращения, например цилиндра, и закреплена с зазором посредством книц на опорной поверхности, а внутри цистерны между стенками для их скрепления установлена по крайней мере одна связь в виде пластины, ориентированная параллельно опорной поверхности. Использование изобретения позволяет не менее чем на 6 дБ уменьшить уровни вибраций опорных конструкций судна, а следовательно, и шумность в его помещениях. 1 ил.

Фундамент виброактивного оборудования, содержащий размещенную на опорной поверхности цистерну, на стенках которой снаружи имеются опоры для виброактивного оборудования, отличающийся тем, что цистерна выполнена в виде тела вращения, например цилиндра, и закреплена с зазором посредством книц на опорной поверхности, а внутри цистерны между стенками для их скрепления установлена по крайней мере одна связь, выполненная в виде пластины и ориентированная параллельно опорной поверхности.