Вибрация корпуса корабля

ВИБРАЦІЯ КОРПУСА КОРАБЛЯ, происходитъ отъ дѣйствія періодич. силъ, истекающихъ отъ силъ инерціи движущ. частей машинъ или отъ действія винтовъ. При движеніи поршня, штока и шатуна внизъ центръ тяжести машины стремится опуститься; когда поршень поднимается вверхъ, происходитъ обратное явленіе; т. обр., машина будетъ испытывать рядъ правильн. колебаній, согласно числу оборотовъ вала. Если основаніе цилиндра укрѣплено, реакція этого основанія обезпечитъ машинѣ неподвижность, но точки укрѣпленія будутъ подвержены ряду перемѣн. усилій; въ частности, если основаніе машины прикрѣплено къ к-су судна, могущему колебаться, то этотъ послѣдній будетъ вибрировать, и, когда ходъ машины будетъ таковъ, что число оборотовъ въ дан. время будетъ составлять цѣлое или дробное число отъ числа колебаній к-са, разсматриваемаго какъ выбрирующая пластинка, амплитуда колебаній м. сдѣлаться значительной. Весь к-съ, отъ носа до кормы, начнетъ тогда колебаться съ послѣдовательными узлами и пучностями; эти колебанія будутъ дѣйствовать разрушающимъ образомъ на связи судна и машину. Наряду съ движеніемъ машины второстепенными причинами В. служатъ: отбрасываніе воды отъ винта на к-съ, удары волнъ и пр. Для судовъ, имѣющихъ постоянную скорость, каковы, напр., быстрох. почт. пароходы, можно вычислить приблизит. продолжит-сть В., чтобы избѣжать синхронизма колебаній к-са съ числомъ оборотовъ машины при этой скорости. Но на боев. судахъ, у к-рыхь ск-сть хода постоянно мѣняется, необходимо локализировать В. при разныхъ ск-стяхъ, чтобы судно было менѣе чувствительно къ ней. Для этого можно измѣнить число оборотовъ винта или укрѣпить к-съ такъ, чтобы измѣнить его періоды колебаній, но этими мѣрами уменьшается возможная утилизація двигателя или безполезно загружается судно. Понятно, что на В. вліяетъ положеніе машины въ к-сѣ судна по отношенію къ узламъ и пучностямъ судна, разсматриваемаго, какъ вибрирующая пластинка. На четырехъ одинаковыхъ крейсерахъ, построенныхъ на верфяхъ Эльсвикъ въ Англіи: Piémonte, 25-de Mayo, 9-de-Julio и Joshino, достигли значит. уменьшенія В. к-са, нѣск. измѣняя положеніе машинъ, и почти уничтожили В. на Joshino. Къ сожалѣнію, невозможно точно предвидѣть положеніе узловъ и пучностей въ суднѣ, что зависитъ отъ мног. причинъ, какъ, напр., отъ продольн. распредѣленія грузовъ, дѣйствія винтовъ, формы носа и кормы и т. п. Кромѣ того, строитель не свободенъ въ выборѣ мѣста для гл. механизмовъ. Легче уничтожить самую причину колебаній к-са, уравновѣшивая движущія части машинъ при среднихъ или заданныхъ ск-стяхъ хода. Когда машина имѣетъ нѣск. цилиндровъ, промежутки между движущими моментами, наиб. и наименьшимъ, замѣтно уменьшаются, и движеніе дѣлается болѣе равномѣрнымъ; тоже относится и до двигателя, имѣющаго большое махов. колесо. Паровыя турбины не даютъ В., т. к. въ нихъ нѣтъ частей съ перемѣннымъ движеніемъ; но и при нихъ нельзя избѣжать колебаній, происходящихъ отъ дѣйствія винтовъ, въ особ-сти, когда приходится передавать силу до 10 т. пар. лош. и болѣе на каждый валъ. Форма дейдвудовъ судна съ турбин. двигателемъ также имѣетъ больш. значеніе для В. кормы. Вообще, м. сказать, что недостат. крѣпость к-са и эластичность машин. фундаментовъ оказываютъ гл. вліяніе на амплитуду В. к-са. На легк. судахъ, гдѣ нельзя дать фундаментамъ достат. крѣпость, достигаютъ хорошихъ результатовъ соединеніемъ цилиндровъ машины съ верхн. палубой при помощи соотвѣтствующихъ связей, какъ это дѣлаетъ франц. заводчикъ Норманъ на мин-цахъ. Уравновѣшиваніе самихъ машинъ достигается возможно симметричнымъ расположеніемъ движущихся частей и укр-ніемъ особыхъ противовѣсовъ на мотыляхъ. Для того, чтобы уравновѣсить продольный моментъ качаній, полезно помѣщать машины въ средн. части судна. Важно слѣдить за тѣмъ, чтобы вращеніе машинъ было по возможности регулярное, т. к. быстрыя измѣненія въ ск-сти увеличиваютъ силы инерціи машины, а слѣд-но и В. отъ винтовъ. Наконецъ, полезно ставить 4-лопастные винты средняго вала и давать кривизну лопастямъ извнѣ внутрь, для болѣе правильн. дѣйствія воды. Чтобы имѣть фактич. основанія для приблизит. соображеній при проект-ніи судовъ, необходимо опредѣлить тщат. наблюденіями степень распространенія колебат. двнженія въ к-сѣ судна при помощи приборовъ, аналогичныхъ по идеѣ устройства съ приборами, служащими для записи колебаній, каковы: кренометры, сейсмографъ и др. Если, напримѣръ, подвѣсить въ палубѣ судна на эластич. нити нѣк-рый грузъ такого вѣса, чтобы періодъ свободныхъ его колебаній б. великъ по сравненію съ періодомъ колебаній точки его привѣса въ суднѣ, то запись колебаній легко можно будетъ производить, снабдивъ грузъ пишущимъ штифтомъ, передъ к-рымъ устанавливается барабанъ, вращаемый часовымъ механизмомъ. Болѣе компактнымъ и усовершенствованнымь приборомъ для записи В. является паллографъ Шлика. Кривыя колебаній или паллограммы, снятыя для разл. судовъ и при разл. условіяхъ ихъ плаванія, даютъ возм-сть изучить В. при разл. числахъ оборотовъ машины, находя то критическое ихъ число, к-рое необходимо знать при проектированіи судовъ и машинъ одинаковыхъ типовъ. На прил. таблицѣ изображены паллограммы герм. крейсеровъ Kaiserin Augusta, Vineta, Hansa и мин-ца № 42. Верх. кривая на всѣхъ паллограммахъ показываетъ вертик. В., нижняя — гориз-ныя, средняя — время въ сек. (А. Н. Крыловъ, Лекціи о В. судовъ, читан. на на кораблестр. отд. Спб. политехнич. инст. въ 1907 г.; W. Melville, The Vibration of ships, въ журн. "Engineering" 1903; Его же, The Theoretical and practical Methods of Balancing Marine Engines, 1901, M. Lelong, Étude sur les Vibrations des navires, въ "Bulletin de l’Association Technique Maritime" 1904; G. Berling, Vergleichsmessungen der Schiffsschwingungen Auf den Kreuzern Hansa und Vineta, 1901).

Паллограммы германскихъ крейсеровъ.

Фиг. 1.

Крейсеръ "Kaiserin Augusta", 3 винта, 102 оборота.

Фиг. 2.

Крейсеръ "Kaiserin Augusta", 2 винта, 105 оборота.

Фиг. 3.

Крейсеръ "Kaiserin Augusta", 1 винтъ, 114 оборотовъ.

Фиг. 4.

Крейсеръ "Vineta", 3 винта, 136 оборотовъ.

Фиг. 5

Крейсеръ "Hansa", 2 винта, 140 оборотовъ.

Фиг. 6.

Миноносецъ S. 42, 235 оборотовъ.

Фиг. 7.

Миноносецъ S. 42, 250 оборотовъ.

Верхнія кривыя на всѣхъ фигурахъ показываютъ вертикальныя вибраціи, нижнія — горизонтальныя; среднія кривыя — время въ секундах.