<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">gumrf</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2309-5180</issn><issn pub-type="epub">2500-0551</issn><publisher><publisher-name>ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21821/2309-5180-2022-14-5-748-758</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">gumrf-246</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Судостроение и судоремонт</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>SHIPBUILDING AND SHIP REPAIR</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>ДИНАМИКА ВАЛОПРОВОДА ГРЕБНОГО ВИНТА ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>PROPELLER SHAFTING DYNAMICS UNDER IMPULSE ACTION</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Царенко</surname><given-names>Сергей Николаевич</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Tsarenko</surname><given-names>Sergey N.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">tzarenko@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Улитин</surname><given-names>Геннадий Михайлович</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Ulitin</surname><given-names>Gennadiy M.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">gennadiy.ulitin@yandex.ua</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Труднев</surname><given-names>Сергей Юрьевич</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Trudnev</surname><given-names>Sergei Yu.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">trudnev@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Камчатский государственный технический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Kamchatka State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Донецкий национальный технический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Donetsk National Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2022</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>14</day><month>12</month><year>2022</year></pub-date><volume>14</volume><issue>5</issue><fpage>748</fpage><lpage>758</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Царенко С.Н., Улитин Г.М., Труднев С.Ю., 2022</copyright-statement><copyright-year>2022</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Царенко С.Н., Улитин Г.М., Труднев С.Ю.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Tsarenko S.N., Ulitin G.M., Trudnev S.Y.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journal.gumrf.ru/jour/article/view/246">https://journal.gumrf.ru/jour/article/view/246</self-uri><abstract><p>Темой исследования является изучение проблемы динамики гребного и промежуточного валов на морских и речных судах. Отмечается, что основной причиной аварийных ситуаций, связанный с работой валопровода гребного винта, является сильная нагрузка на этот узел судовой энергетической установки. Кроме кручения валопровод испытывает продольную и поперечную нагрузку с динамической и статической составляющими. Исследованию динамики гребного винта и валопровода посвящено большое количество научных работ, однако полностью эта проблема не решена, а увеличение повреждений во время эксплуатации валопровода и его интенсивный износ лишь подтверждают актуальность исследований в данном направлении. Целью работы является определение динамических усилий в валопроводе, которые возникают при импульсном воздействии за счет удара гребного винта о лед. В работе представлена модель двухступенчатого упругого стержня с инертными дисками на торцах, которая позволяет рассматривать различные ситуации динамического воздействия на валопровод и гребной винт. В модели могут быть учтены такие конструктивные особенности, как различная жесткость участков вала, разная скорость упругих волндеформаций (разные плотности и модули упругости на участках вала), приведенная инерционная нагрузка со стороны подвижных частей привода. Исследовано влияние конструктивных параметров механической системы на частоту главной формы колебаний. Сравнение результатов расчетов по предложенной модели с моделью безынерционного ступенчатого вала показало, что упрощенная модель позволяет с достаточной точностью определять углы поворота сечений вала, при этом крутящие моменты имеют существенное различие. Установлено, что для различных сечений ступенчатого вала динамический коэффициент по крутящим моментам может значительно отличатся.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Propeller shafts and countershafts are bent quite often on sea and river vessels. The cause of the curvature is a strong load on this node of the ship’s power plant. In addition to bending, the shafting experiences longitudinal and transverse loads with a dynamic and static component. A large number of scientific papers have been devoted to the study of the dynamics of the propeller and shafting. However, the problem has not been completely solved, and the increase in damages during the shafting operation and its intensive wear only confirm the relevance of further research in this direction. The aim of the work is to determine the dynamic forces in the shafting, which occur during impulse action due to the propeller impact on the ice. A model of a two-stage elastic rod with inert disks at the ends is presented in the paper. It allows considering different situations of dynamic impact on the shafting and propeller. The following design features such as different stiffness of the shaft sections, different speed of elastic waves of deformation (different densities and modules of elasticity on the shaft sections), reduced inertial load from the moving parts of the drive, can be taken into account in the model. It is concluded that the frequency of the main form of oscillations mainly depends on the inertial loads concentrated at the ends and the shaft rigidity. The proposed simplified model of the inertialess shaft makes it possible to determine the angles of rotation of the shaft sections with sufficient accuracy. For different sections of the stepped shaft, the dynamic torque coefficient can differ significantly.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>валопровод</kwd><kwd>математическая модель</kwd><kwd>динамические усилия</kwd><kwd>крутильные колебания</kwd><kwd>собственная частота</kwd><kwd>метод Фурье</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>shafting</kwd><kwd>mathematical model</kwd><kwd>dynamic forces</kwd><kwd>torsional oscillations</kwd><kwd>natural frequency</kwd><kwd>Fourier method</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Han H. S. Estimate of the fatigue life of the propulsion shaft from torsional vibration measurement and the linear damage summation law in ships / H. S. Han, K. H. Lee, S. H. Park // Ocean Engineering. - 2015. - Vol. 107. - Pp. 212-221. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2015.07.023.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Han H. S. Estimate of the fatigue life of the propulsion shaft from torsional vibration measurement and the linear damage summation law in ships / H. S. Han, K. H. Lee, S. H. Park // Ocean Engineering. - 2015. - Vol. 107. - Pp. 212-221. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2015.07.023.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Huang Q. Numerical modeling and experimental analysis on coupled torsional-longitudinal vibrations of a ship’s propeller shaft / Q. Huang, X. Yan, Y. Wang, C. Zhang, Z. Wang // Ocean Engineering. - 2017. - Vol. 136. - Pp. 272-282. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2017.03.017.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Huang Q. Numerical modeling and experimental analysis on coupled torsional-longitudinal vibrations of a ship’s propeller shaft / Q. Huang, X. Yan, Y. Wang, C. Zhang, Z. Wang // Ocean Engineering. - 2017. - Vol. 136. - Pp. 272-282. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2017.03.017.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Huang Q. Coupled transverse and torsional vibrations of the marine propeller shaft with multiple impact factors / Q. Huang, X. Yan, C. Zhang, H. Zhu // Ocean Engineering. - 2019. - Vol. 178. - Pp. 48-58. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2019.02.071.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Huang Q. Coupled transverse and torsional vibrations of the marine propeller shaft with multiple impact factors / Q. Huang, X. Yan, C. Zhang, H. Zhu // Ocean Engineering. - 2019. - Vol. 178. - Pp. 48-58. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2019.02.071.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Murawski L. Shaft line whirling vibrations: effects of numerical assumptions on analysis results / L. Murawski // Marine Technology and SNAME News. - 2005. - Vol. 42. - Is. 2. - Pp. 53-60. DOI: 10.5957/mt1.2005.42.2.53.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Murawski L. Shaft line whirling vibrations: effects of numerical assumptions on analysis results / L. Murawski // Marine Technology and SNAME News. - 2005. - Vol. 42. - Is. 2. - Pp. 53-60. DOI: 10.5957/mt1.2005.42.2.53.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Halyavkin A. Determination of stiffness coefficient of stern shaft bearing / A. Halyavkin, I. Razov, V. Mamontov, G. Kushner // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - IOP Publishing, 2017. - Vol. 90. - Is. 1. - Pp. 012078. DOI: 10.1088/1755-1315/90/1/012078.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Halyavkin A. Determination of stiffness coefficient of stern shaft bearing / A. Halyavkin, I. Razov, V. Mamontov, G. Kushner // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - IOP Publishing, 2017. - Vol. 90. - Is. 1. - Pp. 012078. DOI: 10.1088/1755-1315/90/1/012078.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Коврижных М. Н. Расчет амплитуд свободных колебаний дискретных многомассовых систем / М. Н. Коврижных, С. С. Глушков // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2008. - № 2. - С. 162-164.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Коврижных М. Н. Расчет амплитуд свободных колебаний дискретных многомассовых систем / М. Н. Коврижных, С. С. Глушков // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2008. - № 2. - С. 162-164.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Soni T. Active vibration control of ship mounted flexible rotor-shaft-bearing system during seakeeping / T. Soni, A. S. Das, J. K. Dutt // Journal of Sound and Vibration. - 2020. - Vol. 467. - Pp. 115046. DOI: 10.1016/j.jsv.2019.115046.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Soni T. Active vibration control of ship mounted flexible rotor-shaft-bearing system during seakeeping / T. Soni, A. S. Das, J. K. Dutt // Journal of Sound and Vibration. - 2020. - Vol. 467. - Pp. 115046. DOI: 10.1016/j.jsv.2019.115046.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jee J. Design Improvement of a Viscous-Spring Damper for Controlling Torsional Vibration in a Propulsion Shafting System with an Engine Acceleration Problem /j. Jee, C. Kim, Y. Kim // Journal of Marine Science and Engineering. - 2020. - Vol. 8. - Is. 6. - Pp. 428. DOI: 10.3390/jmse8060428.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jee J. Design Improvement of a Viscous-Spring Damper for Controlling Torsional Vibration in a Propulsion Shafting System with an Engine Acceleration Problem /j. Jee, C. Kim, Y. Kim // Journal of Marine Science and Engineering. - 2020. - Vol. 8. - Is. 6. - Pp. 428. DOI: 10.3390/jmse8060428.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Тхыонг Н. М. Современное состояние вопроса о динамике судовых валопроводов (опыт Вьетнама) / Н. М. Тхыонг // Судовые энергетические установки: научн.-техн. сб. - 1998. - № 2. - С. 95-99.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Тхыонг Н. М. Современное состояние вопроса о динамике судовых валопроводов (опыт Вьетнама) / Н. М. Тхыонг // Судовые энергетические установки: научн.-техн. сб. - 1998. - № 2. - С. 95-99.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шевченко Ф. Л. Механика упругих деформируемых систем / Ф. Л. Шевченко. - К.: ИСИО, 1993. - Ч. 3: Динамическое воздействие нагрузок. - 186 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Шевченко Ф. Л. Механика упругих деформируемых систем / Ф. Л. Шевченко. - К.: ИСИО, 1993. - Ч. 3: Динамическое воздействие нагрузок. - 186 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Филиппов А. П. Колебания механических систем / А. П. Филиппов. - Киев: Наукова думка, 1965. - 716 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Филиппов А. П. Колебания механических систем / А. П. Филиппов. - Киев: Наукова думка, 1965. - 716 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Улитин Г. М. Крутильный удар бурильной колонны при заклинивании режущего инструмента / Г. М. Улитин, Ю. В. Петтик // Науковi працi Донецького нацiонального технiчного унiверситету. Серiя: Гiрнично-геологична. - 2008. - Вып. 110. - С. 104-107.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Улитин Г. М. Крутильный удар бурильной колонны при заклинивании режущего инструмента / Г. М. Улитин, Ю. В. Петтик // Науковi працi Донецького нацiонального технiчного унiверситету. Серiя: Гiрнично-геологична. - 2008. - Вып. 110. - С. 104-107.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Царенко С. Н. Крутильные колебания стержневых конструкций с осевой неоднородностью геометрических характеристик / С. Н. Царенко // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика. - 2019. - Т. 11. - № 1. - С. 50-58. DOI: 10.14529/mmph190107.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Царенко С. Н. Крутильные колебания стержневых конструкций с осевой неоднородностью геометрических характеристик / С. Н. Царенко // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика. - 2019. - Т. 11. - № 1. - С. 50-58. DOI: 10.14529/mmph190107.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Царенко С. Н. Динамика валопровода гребного винта при разгонных режимах / С. Н. Царенко, А. Н. Рак, Б. Н. Безлобенко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2021. - Т. 13. - № 4. - С. 548-558. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-4-548-558.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Царенко С. Н. Динамика валопровода гребного винта при разгонных режимах / С. Н. Царенко, А. Н. Рак, Б. Н. Безлобенко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2021. - Т. 13. - № 4. - С. 548-558. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-4-548-558.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ivanovskaya A. Mathematical Modeling of Operating Modes of Deck Equipment for Fishing Vessels / A. Ivanovskaya, V. Zhukov // Transportation Research Procedia. - 2021. - Vol. 54. - Pp. 104-110. DOI: 10.1016/j.trpro.2021.02.053.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ivanovskaya A. Mathematical Modeling of Operating Modes of Deck Equipment for Fishing Vessels / A. Ivanovskaya, V. Zhukov // Transportation Research Procedia. - 2021. - Vol. 54. - Pp. 104-110. DOI: 10.1016/j.trpro.2021.02.053.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сапига В. В. Совершенствование методов анализа динамики судовых валопроводов / В. В. Сапига, А. Л. Кирюхин, П. В. Черпита // Водный транспорт. - 2014. - № 1 (19). - С. 52-61.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Сапига В. В. Совершенствование методов анализа динамики судовых валопроводов / В. В. Сапига, А. Л. Кирюхин, П. В. Черпита // Водный транспорт. - 2014. - № 1 (19). - С. 52-61.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Улитин Г. М. Изгибные колебания стержня с переменной жесткостью и распределенной массой / Г. М. Улитин, С. Н. Царенко // Прикладная математика и механика. - 2015. - Т. 79. - № 6. - С. 817-823.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Улитин Г. М. Изгибные колебания стержня с переменной жесткостью и распределенной массой / Г. М. Улитин, С. Н. Царенко // Прикладная математика и механика. - 2015. - Т. 79. - № 6. - С. 817-823.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
