Введение к работе
Актуальность темы. Достижения в области практического применения информационных технологий и современных средств телекоммуникаций в судостроении позволили выйти на качественно новый уровень проектных и конструкторских работ. Наряду с системами автоматизированного проектирования применяются системы анализа конструкции, что позволяет выявлять конструктивные недостатки на стадии постройки судов. Кроме того требования ведущих мировых классификационных обществ к обеспечению безопасности мореплавания заставляют судовладельцев активнее внедрять технологии, обеспечивающие непрерывный мониторинг судовых систем и механизмов.
Мониторинг конструктивных элементов ССМ является тем более актуальной задачей, чем сложнее становятся как сами ССМ, так и средства телекоммуникаций. Применение двойного корпуса стало обязательным, тем не менее нормирование прочности при прогибе и перегибе внешнего и внутреннего корпусов балкера требует непрерывного мониторинга.
Имеющиеся сегодня в распоряжении конструкторов измерительная техника и средства телекоммуникаций в принципе позволяют измерить различные параметры, характеризующие прочность конструктивных элементов. Проблема построения систем на основе достаточной статистики требует поиска методов анализа состояния ССМ.
Очевидно, что одним из путей повышения информативности систем мониторинга является применение методов анализа собственных откликов кон-
структивных элементов ССМ на внешнее динамическое воздействие. В этом аспекте представляется перспективным применение мониторинга посредством поверхностных акустических волн. Помимо сдвиговой и изгибной волн в конструктивных элементах ССМ образуются и высшие типы волн. Уникальные свойства последних позволяют анализ акустических сигналов производить в некоторой плоскости, что в принципе даёт возможность при построении систем мониторинга, например, при контроле изгибов балок набора или обшивки корпуса анализировать одну степень свободы.
Синтез моделей, позволяющих решать задачу мониторинга в описанной выше постановке, определяет актуальность темы исследования.
Предмет исследования. Предметом исследования являются средства телекоммуникаций использующие вынужденные колебания элементов корпуса и винторулевой группы современных судов.
Цель исследования. Целью диссертационной работы является повышение уровня технической составляющей безопасности мореплавания за счёт большей точности и меньшей инерционности оценок состояния судовых систем и механизмов при периодическом и непрерывном мониторинге.
Для достижения этой цели необходимо было выполнить следующее:
подтвердить возможность использования в качестве устройств и сетей телекоммуникаций элементов корпуса судна и ССМ;
осуществить анализ составляющих акустического сигнала, измеренного на конструктивном элементе корпуса и винторулевого комплекса;
оценить физические величины, характеризующие акустический сигнал, посредством техники спектрального анализа;
рассмотреть возможность параметрического описания модели колебательной системы (плоскость, балка и т.д.);
на основе теории колебаний найти репрезентативный параметр вынужденных колебаний конструктивного элемента (КЭ) ССМ;
вычислить собственную частоту основного тона системы;
на основе теории устойчивости второго рода предложить метод непрерывного мониторинга КЭ ССМ.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:
-
Показано, что как корпус судна, так и другие ССМ могут помимо своих основных функций играть роль средств телекоммуникаций.
-
Предложена параметрическая модель, описывающая вынужденные колебания конструктивных элементов ССМ на основе частного Рэ-лея.
-
Получена качественная картина распределения стоячих волн, характерная для однотипных агрегатов.
-
Предложен метод непрерывного мониторинга КЭ ССМ в рамках теории устойчивости второго рода при линейной нагрузочной характеристике КЭ ССМ.
Научная достоверность и обоснованность результатов^ представленных в данной работе, состоит в том, что все теоретические исследования, проектные разработки, практические реализации и внедрения основаны на базе известных аналитических средств, теорем, методов анализа, апробированы натурными и стендовыми испытаниями, статистикой измерений и т.д.
Практическая ценность. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при обработке данных периодического контроля за техническим состоянием винторулевого комплекса т/х «Старательный», «Способный», «Бравый» - флот Новороссийского Торгового Морского порта (НТМП), и при стендовых виброакустических испытаниях комплектующего оборудования для перспективных кораблей (реализовано в ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), а также при оценке технического состояния главных дизелей 25ДГМ буксира «Набат».
Метод анализа, предложенный в диссертационной работе, позволяет качественно и количественно оценивать вибрацию, степень демпфирования вынужденных колебаний КЭ ССМ.
Внедрение результатов работы. Научные результаты диссертационной работы реализованы в ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова при стендовых виброакустических испытаниях комплектующего оборудования для перспективных кораблей (договор № 678-64), а также при оценке технического состояния главных дизелей 25ДГМ буксира «Набат» (подтверждается актом реализации научных результатов, см. приложение 2).
. . Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертации докладывались на всероссийских и региональных научных конференциях, опубликованы в 7 докладах и статьях.
Личный вклад соискателя. Научные результаты работы, защищаемые в диссертации, получены соискателем лично.
На защиту вынослшея.следующие научные положения диссертации:
-
Метод непрерывного мониторинга корпуса судна и элементов ССМ.
-
Определение параметра вынужденных колебаний конструктивных элементов судовых систем и механизмов на основе частного Рэлея.
-
Прикладное решение задачи об изогональных траекториях связанных колебаний нелинейного осциллятора (КЭ ССМ).
-
Модель системы на основе алгоритма линейного развёртывания фазы связанных колебаний.
-
Метод анализа связанных колебаний конструктивных элементов судовых систем и механизмов на основе оценки развёртывания фазы параметра комплексных спектральных составляющих.
