Buller och vibrationer på maritima fartyg

Buller och vibrationer på maritima fartyg är inte samma sak men de har samma ursprung och finns i många former. Metoderna för att hantera de relaterade problemen liknar, till en viss nivå, där de flesta bullerproblem ombord reduceras genom att kontrollera vibrationer .

Källor

De huvudsakliga producenterna av mekaniskt skapat buller och vibrationer är motorerna, men det finns också andra källor, som luftkonditionering, axellina, lasthanterings- och kontrollutrustning och förtöjningsmaskineri.

Dieselmotorer

När man tittar på dieseldrivna fartyg inducerar motorerna stora accelerationer som färdas från motorns fundament genom hela fartyget. I de flesta fack yttrar sig denna typ av vibrationer normalt som hörbart ljud. Problemet med dieslar är att det för en given storlek genereras en fast mängd ström per cylinder. För att öka effekten är det nödvändigt att lägga till cylindrar, men när cylindrar läggs till måste vevaxeln förlängas och efter ett mycket begränsat antal tillägg börjar den förlängda vevaxeln böjas och vibrera av sig själv. Detta resulterar i en ökning av vibrationer spridda över hela fartygets struktur. Vevaxelns vibrationer kan reduceras med en harmonisk balanseringsanordning .

Elektriska motorer

Stora fartyg använder ibland elektriska framdrivningsmotorer, den elektriska kraften tillhandahålls av en dieselgenerator. Buller och vibrationer från elektriska motorer inkluderar, förutom mekaniska och aerodynamiska källor, en elektromagnetisk källa på grund av elektromagnetiska krafter som är ansvarig för motorns "gnällljud".

Turbiner

Ångturbiner och gasturbiner å andra sidan, när de är nya och/eller i gott skick, genererar inte i sig överdrivna vibrationer så länge som turbinbladen är i perfekt skick och roterar i ett jämnt gasflöde. Men efter en tid uppstår mikroskopiska defekter som gör att små gropar uppstår i ytan av intaget och bladen som skapar virvlar i gasflödet, vilket resulterar i förlust av prestanda och vibrationer. Vibrationsnivåerna kan ändras med olika belastningsförhållanden eller när man gör en manöver.

Andra källor

Förutom mekaniskt producerade vibrationer orsakas andra källor av havets rörelser, fartygets smällande i vågorna och vattendjupet för att bara nämna några. Det största problemet här är att de är mindre kontrollerbara.

Interaktionen mellan motor och växellåda är vanligtvis en källa till buller och vibrationer. Här kan det installeras mycket flexibla kopplingar mellan motor och växellåda. Dessa typer av kopplingar används på grund av deras låga vridstyvhet.

Exponeringsgränser

Exponering för buller och vibrationer är reglerad och gränser för maritima fartyg anges i ISO -standarden 6954: Riktlinjer för tillåtna mekaniska vibrationer ombord på havsgående fartyg för att skydda personal och besättning.

Eftersom det finns olika bullerregler från land till land sätter International Maritime Organization (gago) vissa standarder för fartyg. Tabellen nedan ger några jämförelser av föredragna maximala bullernivåer ombord på fartyg och nivåer på land.

Område	Bullergräns land (dB)	IMO bullergräns (dB)
verkstad	70	85
kök	60	75
kontrollrum	55	75
kontor	55	65
matsalar	55	65
sovplats	45	60

Buller- och vibrationskontroll

Huvudartikel: Akustisk tystnad

Buller som genereras ombord på fartyg och ubåtar kan ha långtgående effekter på fartygets förmåga att operera säkert och effektivt. Särskilt militära fartyg måste vara tysta för att undvika upptäckt av ekolod , så många metoder har använts för att begränsa ett fartygs brussignatur. Att kontrollera buller är därför en försvarsåtgärd, mest akut för ubåtar .

Förebyggande

Vid designbordet gör marinarkitekten nödvändiga val gällande fartygets struktur för att uppnå en optimerad design mot buller- och vibrationskontroll. Beslut fattas om motor och axel, vilken typ av instrument och material som kan användas för att minska buller och vibrationer i hela fartyget och vad som är det bästa sättet att implementera dessa. Avancerad datorteknik försöker simulera dessa vibrationer under olika fartygsförhållanden för att ge en överblick över svaga punkter. De genererade vibrationerna jämförs också med de egenfrekvenser och anpassningar kan göras till strukturen. Ombord går buller genom strukturen (främst låga frekvenser), mer än genom luften, så att isolera maskinrummet räcker inte som ett sätt att undvika bullret som färdas genom båten.

Kontroll vid källan

För att kontrollera de mekaniska vibrationerna vid ursprunget kan isolerande beslag, elastisk montering av motorer, elastisk hållning av rör eller dämpare installeras. Dessa kommer att absorbera en del av vibrationerna (och bullret) som produceras av maskinerna. För att kontrollera de elektromagnetiska vibrationerna vid utgången kommer snedställning av elmotorn eller att välja en bättre kombination av slits/pol minska elektromagnetiska kraftövertoner eller undvika resonanser mellan magnetiska krafter och strukturella lägen hos elmotorn.

I megayatchs släpper motorerna och generatorerna ut oönskat ljud och vibrationer. För att lösa detta är lösningen en dubbel elastisk fjädring där motor och generator är monterade med vibrationsdämpare på en gemensam ram. Därefter monteras denna elastiskt mellan den gemensamma ramen och skrovet. Medan kravet i megayatchs är komforten för besättningen och passagerarna, i andra tillämpningar, såsom marinfartyg, innebär kraven att motorerna eller generatorerna ska fungera under vissa stötbelastningar. För att uppnå detta installerar fartygen dubbla elastiska upphängningar och högavböjningsfästen installeras mellan enheten och basramen. I förväg beräknar ingenjörerna torsionsvibrationerna eller 6/12 frihetsgraden för att garantera den optimala kombinationen av kopplingar och fästen.

Underhåll

Regelbundet underhåll kommer att ha stor inverkan på prestanda hos instrument och maskiner. Smörjning av lederna, åtdragning av bultarna, bra inriktning av fartygets akterkontur, justering av variabler enligt vecko- och månadsschemat är de mest effektiva vägarna till buller- och vibrationskontroll.

• Lloyd's Register tekniska papper; Fartygsvibrationer och buller: några aktuella aspekter av JS Carlton och D. Vlašić
• Internationella sjöfartsorganisationen

Specifik