ASSESSMENT OF SYNCHRONOUS VIBRATIONS RISKS AS EXEMPLIFIED IN THE SHAFTING TORSIONAL VIBRATIONS ANALYSIS FOR R118 PROJECT PASSENGER SHIP

High requirements for the failure-free operation of the ship propulsion complex dictate the need to assess the risk of resonance torsional vibrations of the shaft line. The methodology for calculating resonant torsional vibrations of a ship shaft line is considered on the example of a passenger ship of P118 project. The technical parameters of the ship and its power plant are given. The calculated discrete mathematical model of the shaft line is presented and its parameters are determined, the main stages of the torsional vibrations calculation are described, and the calculations results for each stage are presented. As a result of computer simulation using a discrete mathematical model, the natural frequency of torsional vibrations of the shaft line and the corresponding potentially dangerous frequencies of the shaft line rotation are determined. For the engine to operate at dangerous frequencies the exciting moments from the engine are calculated and the forced vibrations amplitudes are determined. The calculation of forced vibrations is based on determining the driving torques caused by the engine operation. The engine characteristics necessary to obtain an indicator diagram of its duty cycle are described in the paper. The dependence of the tangential force versus crankshaft rotation angle is obtained as a result of a force analysis of the engine mechanism. For the harmonic analysis of the obtained dependence, a specially written for this purpose program is used. Performing these calculations for all operating modes of the engine makes it possible to establish the dependence of the tangential force harmonic components on the crankshaft rotational speed and construct the corresponding graphs. On the basis of the obtained dependences, the driving moments of the engine are determined. When calculating the driving torques, the well-known empirical formulas are used in the work. Based on the forced vibrations calculation results, the most dangerous section of the shaft line is determined. An analysis of the presented results makes it possible to formulate recommendations both in terms of possible structural changes (during the design or significant modernization of ships), and in terms of restrictions on operational conditions.

ship, engine, shafting, propeller shaft, propeller screw, exploitation, torsional vibrations, assessment, resonance

1. Мартьянов В. В. Условия работы и возможные причины вибрации на прогулочных пассажирских судах под действием крутильных колебаний и поперечных колебаний / В. В. Мартьянов // Материалы 5-й межвузовской научно-практической конференции «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России». - СПб.: Изд-во ГУМРФ, 2014. - С. 131-135.

2. Мартьянов В. В. Теоретические основы определения энергии колебаний валопровода и передачи ее на корпусные конструкции / В. В. Мартьянов, А. И. Каляуш // Сборник научных статей национальной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова». - СПб.: Изд-во ГУМРФ, 2018. - Т. 2. - С. 40-45.

3. Тимошенко С. П. Колебания в инженерном деле / С. П. Тимошенко. - М., 2006. - 440 c.

4. Boonlong K. Numerical study on axial vibration of water-lubricated small thrust bearing considering grooved pad / K. Boonlong, P. Jeenkour // Vibroenineering procedia. - 2017. - Vol. 16. - Pp. 13-18. DOI: 10.21595/vp.2017.19346

5. Троицкий А. В. Крутильные колебания в судовых валопроводах энергетических установках с упругими нелинейными элементами / А. В. Троицкий, А. А. Чернышев, Г. И. Бухарина // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2019. - № S1. - С. 183-188. DOI: 10.24937/2542-2324-2019-1-S-I-183-188.

6. Румб В. К. Упрощенный подход к определению гидродинамических параметров упорных подшипников судовых валопроводов / В. К. Румб, В. Т. Хоанг // Морские интеллектуальные технологии. - 2018. - № 1-4 (42). - С. 144-149.

7. Колыванов В. В. Прогнозирование работоспособности элементов судового валопровода с использованием акустической тензометрии: дис… канд. техн. наук / В. В. Колыванов. - СПб., 2010. - 133 с.

8. Чура М. Н. Прогнозирование начальной стадии усталостного разрушения судовых гребных валов: дис… канд. техн. наук / М. Н. Чура. - Новороссийск, 2011. - 132 с.

9. Мартьянов В. В. Расчет крутильных колебаний судового валопровода прогулочного пассажирского теплохода «Эридан» пр. Р19-1 / В. В. Мартьянов // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 4 (32). - С. 146-153.

10. Пассажирский теплоход для рек и каналов Санкт-Петербурга проект Р118. Программа и методика приемочных испытаний. - СПб.: ООО «ЦИЛ», 2013. - 28 с.

11. Шамаль Н. Л. Двигатели ЯМЗ-236М2, ЯМЗ-238М2: рук. по экспл. / Н. Л. Шамаль. - Ярославль, 2012. - 176 с.

12. Российский речной регистр. Правила классификации и постройки судов (ИКПС). - М., 2019. - С. 451-457.

13. Ефремов Л. В. Теория и практика исследований крутильных колебаний силовых установок с применением компьютерных технологий / Л. В. Ефремов. - СПб.: Наука, 2007. - 276 с.

14. Российский Морской Регистр судоходства. Правила классификации и постройки морских судов. Ч. VII: Механические установки. - СПб., 2020. - С. 62-70.