ГРЕБНОЙ ВАЛ С НИЗКОЧАСТОТНЫМ ВИБРОГАШЕНИЕМ Российский патент 2020 года по МПК B63H23/34 B63H1/00 

Описание патента на изобретение RU2726368C1

Изобретение относится к области борьбы с низкочастотными резонансными колебаниями гребного вала (валопровода) судна, вызывающими динамические усилия, действие которых на корпусные конструкции судна приводит к возникновению их интенсивной вибрации и шумоизлучения.

Низкочастотное виброгашение гребного вала уменьшает вибрации и шум в помещениях судна и в окружающих его средах, а также увеличивает долговечность вала при его резонансных колебаниях под действием пульсаций крутящего и изгибающего моментов со стороны движителя и главного двигателя судна.

Снижение уровней вибрации и шумоизлучения корпусных конструкций судов на низких резонансных частотах колебаний гребного вала осуществляют преимущественно путем виброизоляции вала с подшипниками и гребным винтом от корпуса судна (см., например, описание изобретения к патенту RU 2579372 С2, авторы Кузнецов Н.А., Попков С.В., Рылеева Т.В., Самойлов А.О.; бюл. №10 от 10.04.2016 г.). Для увеличения долговечности гребного вала в его конструкцию включают обечайку, внутри которой равномерно расположены по окружности металлические тросы (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1710440 А1, авторы Тарабрин А.И., Чередниченко А.К.; бюл. №5 от 07.02.1992 г.).

Устройства и способы, обеспечивающие виброгашение гребного вала судов, немногочисленны. Известен способ виброгашения гребного вала путем заполнения его внутреннего объема сыпучим материалом (песок, чугунная дробь и т.п.). Способ описан в справочнике Никифорова А.С. "Акустическое проектирование судовых конструкций" (см. § 6.3.3 Сыпучие вибропоглощающие материалы, стр. 168-169. Издательство "Судостроение", Ленинград, 1990 г.). Способ не нашел практического применения в силу отсутствия эффективности на низких резонансных частотах изгибных колебаний гребных валов, на которых их вибрации являются наиболее опасными в плане ухудшения акустических характеристик судов.

Небольшой виброгасящий эффект на высоких частотах имеют гребные валы с облицовкой в месте расположения опор (см., например, узел соединения облицовки с гребным валом по описанию изобретения к авторскому свидетельству SU 1528683 А1, авторы Набоков В.В., Павлов А.В., Нестеров В.Г.; бюл. №46 от 15.12.1989 г.), основным техническим результатом которых является повышение эксплуатационной надежности облицовки с гребным валом.

Известно, что виброгашение гребного вала может быть достигнуто его изготовлением из композитных материалов (см., например, описание изобретения к патенту RU 2086466 С1, авторы Черниченко В.А., Разин А.Ф., Захаревич Л.П. и др.; опубликовано 10.08.1997 г.). Однако эффективность соответствующего способа виброгашения, особенно низкочастотных колебаний гребного вала, практически отсутствует, так как современные композитные материалы, применение которых обеспечит выполнение требований прочности гребного вала, имеют на указанных частотах малые потери колебательной энергии, соизмеримые с потерями энергии в традиционных металлических валах.

Известен также гребной вал с узлом соединения облицовки имеющий патенту RU 2086466 С1 имеет кольцевые радиальные выступы (прототип).

Однако известный гребной вал с кольцевыми радиальными выступами, не обладает возможностью эффективного низкочастотного виброгашения.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение эффективного виброгашения низкочастотных резонансных колебаний гребного вала.

Указанная задача решается благодаря тому, что гребной вал содержащий расположенные на нем по его длине кольцевые радиальные выступы по изобретению оснащен металлическими или пластмассовыми полосами прямоугольной формы в плане, причем кольцевые радиальные выступы выполнены в форме одинакового правильного многогранника. К граням каждой соседней пары указанных выступов прикреплены по коротким кромкам упомянутые полосы прямоугольной формы, а их длинные кромки ориентированы вдоль оси гребного вала, и облицовка полос по одной или обеим поверхностям облицованы армированным вибропоглощающим покрытием позволяет обеспечить виброгашение гребного вала. Выбор параметров полос из условия равенства их низшей резонансной частоты изгибных колебаний одной из низших резонансных частот изгибных колебаний гребного вала, и общей массы упомянутых полос, составляющей не менее одного процента массы гребного вала, обеспечивает эффективное низкочастотное виброгашение гребного вала.

Крепление коротких кромок металлических или пластмассовых полос к граням каждой соседней пары кольцевых радиальных выступов, которое осуществлено с использованием механического или клеевого крепления, или механического совместно с клеевым, способствует достижению эффективного низкочастотного виброгашения гребного вала и обеспечивает надежность крепления к нему металлических или пластмассовых полос.

Использование полимерная пленка в качестве вязкоупругого материала армированного вибропоглощающего покрытия полос обеспечивает повышение эффективности низкочастотного виброгашения гребного вала и способствует уменьшению массы покрытия.

Использование в качестве полимерной пленки на основе поливинилацетата способствует достижению наибольшей эффективности низкочастотного виброгашения гребного вала..

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими рисунками, где на фиг. 1 представлено осевое поперечное сечение участка гребного вала со средствами низкочастотного виброгашения, на фиг. 2 изображено окружное поперечное сечение гребного вала с видом вдоль его оси на кольцевой радиальной выступ в форме правильного восьмигранника (число граней может быть другим), а на фиг. 3 приведено поперечное сечение полосы с армированным вибропоглощающим покрытием.

Участок гребного вала 1 с соседними выступами 2 (фиг. 1), выполненными в форме одинакового правильного восьмигранника (фиг. 2), содержит металлические или пластмассовые полосы 3, закрепленные своими короткими кромками на гранях соседних выступов. Одна из сторон полос 3 облицована армированным вибропоглощающим покрытием 4, 5, состоящим из слоя вязкоупругого материала 4 и металлического или пластмассового армирующего покрытия (слоя) 5 (фиг. 3).

Виброгашение низкочастотных резонансных колебаний предлагаемого гребного вала осуществляется следующим образом.

Действие на вращающийся гребной вал 1 пульсаций крутящего и изгибающего моментов со стороны движителей и главного двигателя судна (на рисунке не показано) приводит к низкочастотным резонансным колебаниям гребного вала 1. Вибрационная энергия, введенная движителем и главным двигателем в гребной вал 1 на его низкочастотных резонансных колебаниях, оттекает через его кольцевые радиальные выступы 2, выполненные в форме одинакового правильного многогранника (фиг. 2). С кромок коротких полос 3, закрепленных на гранях соседних выступов, вибрационная энергия в виде изгибных колебаний распространяется вдоль их длинных кромок и поглощается при этом в установленном на полосах 3 армированным вибропоглощающем покрытии 4, 5 (фиг. 1, 3). Наибольшее поглощение (за счет преобразования в тепло) поступившей в полосы 3 энергии происходит на низшей резонансной частоте их изгибных колебаний, когда она совпадает с выбранной для виброгашения низкой частотой резонансных колебаний гребного вала 1. Эффективное виброгашение гребного вала 1 на его низкочастотных резонансных колебаниях при одновременном уменьшении массы армированного покрытия 4, 5 на полосах 3 обеспечивает применение в качестве вязкоупругого материала полимерной пленки 4. Наибольшая эффективность низкочастотного виброгашения гребного вала 1 достигается при использовании полимерной пленки 4 на основе поливинилацетата - "рекордсмена" среди существующих материалов по вибропоглощению.

Измерения эффективности предлагаемого технического решения выполнялись с использованием макета гребного вала, представляющего собой полую стальную трубу длиной 1,7 м и толщиной 4⋅10-3 м с наружным диаметром 0,053 м. К одному из фланцев на торце трубы были закреплены два одинаковых стальных диска, имитировавших массовый макет гребного винта. Труба устанавливалась на деревянные кильблоки. Один из них располагался в среднем, по распределению массы трубы с макетом гребного винта, сечении, другой - у торца, противоположного макету. Крепление трубы к кильблокам выполнялось с помощью стальных лент и болтовых соединений.

Низшая резонансная частота изгибных колебаний макета гребного вала составила 138 Гц. (Для натурного гребного вала около 14 Гц). Размеры (0,24×0,03×1,5⋅10-3 м) стальных полос предлагаемого устройства выбирались с учетом обеспечения равенства низшей резонансной частоты их изгибных колебаний указанной низшей резонансной частоте изгибных колебаний макета гребного вала. В качестве диссипативного слоя армированного вибропоглощающего покрытия использовалась полимерная пленка типа ВПС-2,5 на основе поливинилацетата толщиной 0,5 мм. Армирующий слой выполнялся из стальной полосы с той же толщиной. Эффективность шести стальных полос с массой μ=4,8% от массы макета гребного вала составила 16 дБ.

Под эффективностью, как известно, понимается снижение полосами уровней вибрации макета гребного вала, создаваемой одинаковой по величине поперечной динамической силой, прикладываемой к макету гребного винта при отсутствии и наличии на гребном вале средств виброгашения.

Предлагаемый гребной вал с низкочастотным виброгашением, согласно результатам испытаний, имеет эффективность, составляющую при относительной массе размещенных на нем средств виброгашения примерно 1% от массы гребного вала, не меньшую, чем 6 дБ.

Похожие патенты RU2726368C1

название год авторы номер документа
ЛОКАЛЬНЫЙ ВИБРОПОГЛОТИТЕЛЬ 2018
  • Кирпичников Валерий Юлианович
  • Кильдеев Равиль Исмаилович
  • Кощеев Алексей Петрович
  • Шлемов Юрий Федорович
RU2688566C1
ЛОКАЛЬНЫЙ ВИБРОПОГЛОТИТЕЛЬ 2017
  • Кирпичников Валерий Юлианович
  • Кильдеев Равиль Исмаилович
  • Смольников Василий Юрьевич
  • Петров Александр Александрович
RU2687002C1
ВИБРОПОГЛОТИТЕЛЬ 2019
  • Кирпичников Валерий Юлианович
  • Кильдеев Равиль Исмаилович
  • Кощеев Алексей Петрович
  • Савенко Валентин Викторович
RU2713264C1
ВИБРОПОГЛОЩАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 2014
  • Кирпичников Валерий Юлианович
  • Кильдеев Равиль Исмаилович
  • Савенко Валентин Викторович
  • Кощеев Алексей Петрович
RU2572177C1
МАЛОШУМНЫЙ ГРЕБНОЙ ВИНТ 2019
  • Грушецкий Игорь Викторович
  • Савенко Валентин Викторович
  • Шлемов Юрий Фёдорович
  • Петров Александр Александрович
  • Малинин Иван Олегович
  • Яковлева Елена Владимировна
  • Смольников Василий Юрьевич
  • Добрынин Дмитрий Геннадьевич
RU2710142C1
ВИБРОДЕМПФИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРПУСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2013
  • Ионов Алексей Владимирович
  • Четырбок Иван Иванович
RU2580595C2
ВИБРОПОГЛОЩАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 1996
  • Кирпичников В.Ю.
  • Савенко В.В.
  • Лебедев Ю.Е.
  • Морозов В.П.
  • Мукалов Ю.Н.
RU2117336C1
Вибропоглощающая конструкция 1984
  • Степанов Всеволод Борисович
  • Тартаковский Борис Давидович
  • Федина Надежда Юрьевна
SU1173092A1
ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНАЯ АНТЕННА И ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СТЕРЖНЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ТАКОЙ АНТЕННЫ 2005
  • Голубева Галина Хацкелевна
  • Беляков Игорь Иванович
  • Михайлов Геннадий Александрович
  • Шабловский Андрей Николаевич
  • Аксенов Евгений Валерьевич
RU2303336C1
Устройство вибродемпфирования виброизолированного от корпуса судна валопровода 2019
  • Грушецкий Игорь Викторович
  • Савенко Валентин Викторович
  • Шлемов Юрий Фёдорович
  • Петров Александр Александрович
  • Малинин Иван Олегович
  • Яковлева Елена Владимировна
  • Смольников Василий Юрьевич
  • Добрынин Дмитрий Геннадьевич
RU2718182C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 726 368 C1

Реферат патента 2020 года ГРЕБНОЙ ВАЛ С НИЗКОЧАСТОТНЫМ ВИБРОГАШЕНИЕМ

Изобретение относится к области борьбы с низкочастотными резонансными колебаниями гребного вала судна, вызывающими динамические усилия, действие которых на корпусные конструкции судна приводит к возникновению их интенсивной вибрации и шумоизлучения. Гребной вал содержит расположенные на нем по его длине кольцевые радиальные выступы, а также оснащен металлическими или пластмассовыми полосами прямоугольной формы в плане. Кольцевые радиальные выступы выполнены в форме одинакового правильного многогранника. К граням каждой соседней пары указанных выступов прикреплены по коротким кромкам упомянутые полосы прямоугольной формы, а длинные кромки полос ориентированы вдоль оси гребного вала. При этом полосы по одной или обеим поверхностям облицованы армированным вибропоглощающим покрытием. Параметры полос выбраны из условия равенства их низшей резонансной частоты изгибных колебаний одной из низших резонансных частот изгибных колебаний гребного вала, а общая масса упомянутых полос составляет не менее одного процента массы гребного вала. Достигается эффективное виброгашение низкочастотных резонансных колебаний гребного вала. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 726 368 C1

1. Гребной вал с низкочастотным виброгашением, характеризующийся тем, что он содержит расположенные на нем по его длине кольцевые радиальные выступы и оснащен металлическими или пластмассовыми полосами прямоугольной формы в плане, причем кольцевые радиальные выступы выполнены в форме одинакового правильного многогранника, к граням каждой соседней пары из которых прикреплены по коротким кромкам упомянутые полосы прямоугольной формы, а их длинные кромки ориентированы вдоль оси гребного вала, при этом полосы по одной или обеим поверхностям облицованы армированным вибропоглощающим покрытием, причем параметры полос выбраны из условия равенства их низшей резонансной частоты изгибных колебаний одной из низших резонансных частот изгибных колебаний гребного вала, а общая масса упомянутых полос составляет не менее одного процента массы гребного вала.

2. Гребной вал с низкочастотным виброгашением по п.1, характеризующийся тем, что крепление коротких кромок металлических или пластмассовых полос к граням каждой соседней пары кольцевых радиальных выступов осуществлено с использованием механического или клеевого крепления, или механического совместно с клеевым.

3. Гребной вал с низкочастотным виброгашением по п.1, характеризующийся тем, что в качестве вязкоупругого материала, армированного вибропоглощающего покрытия полос использована полимерная пленка.

4. Гребной вал с низкочастотным виброгашением по п.3, характеризующийся тем, что в качестве полимерной пленки использована самоклеющаяся полимерная пленка на основе поливинилацетата.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2726368C1

УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ОБЛИЦОВКИ С ГРЕБНЫМ ВАЛОМ 1994
  • Черниченко В.А.
  • Разин А.Ф.
  • Захаревич Л.П.
  • Меркулов В.А.
  • Протасов В.Д.
  • Бахтин В.З.
  • Пахомов К.Н.
  • Нестеров В.Г.
RU2086466C1
УПЛОТНЕНИЕ ГРЕБНОГО ВАЛА 2008
  • Григорьев Алексей Кузьмич
RU2368535C1
Способ восстановления циркулярных дефектов диафиза кости 2016
  • Ковалёв Пётр Владимирович
  • Дубровин Григорий Менделевич
  • Дорошев Михаил Евгеньевич
  • Ковалёва Елена Александровна
  • Кичигина Алевтина Сергеевна
  • Белик Олег Сергеевич
RU2614888C1

RU 2 726 368 C1

Авторы

Кирпичников Валерий Юлианович

Кильдеев Равиль Исмаилович

Петров Александр Александрович

Савенко Валентин Викторович

Даты

2020-07-13Публикация

2019-12-30Подача