автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Демпфирование крутильных колебаний в валах судовых дизелей

На правах рукописи

ПОКУСАЕВ Михаил Николаевич

ДЕМПФИРОВАНИЕ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ВАЛАХ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ: МОДЕЛИРОВАНИЕ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Специальность: 05.08.05 - Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Астрахань - 2005

Работа выполнена в Испытательном центре «Marine technology

service» (ИЦ MTS) кафедры «Эксплуатация водного транспорта», Института морских технологий, энергетики и транспорта Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет» (ФГОУ ВПО «АГТУ»),

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Басалыгин Геннадий Михайлович,

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Мышинский Эрнст Леонидович,

доктор технических наук, профессор Тузов Леонид Васильевич.

Ведущая организация - Московский государственный

технический университет им. Н.Э. Баумана.

Защита диссертации состоится 16 февраля 2006 г. в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д.223.002.02 при Государственной морской академии им. адм. С.О. Макарова по адресу: 199106, г. Санкт-Петербург, ул. 21-я линия, 14, СМФ, ауд. №21, телефакс (812)3213680.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной морской академии им. адм. С.О. Макарова.

Автореферат разослан 24 декабря 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Петухов В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Современное научно-техническое и практическое значение проблемы улучшения эффективности функционирования и контроля технического состояния (ТС) демпферов крутильных колебаний (КК) валов судовых дизельных установок (ДУ) обусловлено необходимостью:

1) поддержания безопасности транспортного мореплавания;

2) продления гарантированного (в пределах 25...30 тыс. ч) ресурса демпферов, находящихся в эксплуатации и ремонте;

3) замены вышедших из строя демпферов на другие, зарубежного и отечественного производства;

4) получения достоверной статистической информации об изменении основных физико-химических свойств (ФХС) наполнителя в зависимости от времени эксплуатации демпферов;

5) анализа предлагаемых методов контроля ТС демпферов по качеству наполнителя и проведения испытаний демпферов, регламентированных нормативными документами Российского морского регистра судоходства (РС), Российского речного регистра (РР), классификационными обществами других стран, а также заводами-изготовителями демпферов;

6) создания высокоэффективных демпферов для современных форсированных дизелей на основе адекватных математических моделей;

7) совершенствования методов моделирования средств испытаний и контроля ТС демпферов; создания современных конструкций испытательных стендов, модельных демпферов и методик их испытаний при исследовании, изготовлении, эксплуатации и ремонте;

8) уточнения понятия «характеристика демпфера» - паспортные параметры, количественно определяющие уровень функционирования демпфера;

9) выяснения особенностей процесса подавления КК в демпфере с жидкостным наполнителем при изменении его конструкционных параметров, свойств наполнителя, эксплуатационных факторов и режимов функционирования путем теоретического и экспериментального исследований.

Все это определяет насущную актуальность го^авленной в работе проблемы.

Основание для разработки

Исследование проведено в рамках планов НИР НИИ энергетики Южного научного центра Российской академии наук (ЮНЦ РАН) (2004-2005 гг.) и Лаборатории нетрадиционной энергетики Саратовского научного центра РАН (2000—2005 гг.), действующих на базе ФГОУ ВПО «АГТУ».

Диссертационная работа выполнена в период 1996...2005 г.г. по заказам судовладельческих, судоремонтных и судостроительных предприятий и организаций в структурном подразделении ФГОУ ВПО «АГТУ» ИЦ МТБ, входящем в состав НИИ энергетики ЮНЦ РАН и аккредитованном на техническую компетентность РС (Свидетельство о признании № 05.60396.141 от 14.04.2005 г.) и РР (Свидетельство о признании № 1280 от 06.05.2005 г.) в области проведения испытаний ДУ на КК при их постройке, эксплуатации и ремонте в соответствии с требованиями РС и РР:

Правилами классификации и постройки морских судов. Ч.УН, п.8, 2003 г.;

- Руководством по техническому надзору за судами в эксплуатации. Ч.И, п.16, 2003 г.;

- методикой по диагностированию, оценке надежности и определению остаточного ресурса силиконовых демпферов крутильных колебаний судовых ДВС, НД 2-030101-009, 2003 г., разработанной д-ром техн. наук, проф. Л.В. Ефремовым;

- Правилами классификации и постройки судов внутреннего плавания. Ч.П, п.6, 2003 г.

Область использования результатов исследования - судовые энергетические установки, демпферы главных и вспомогательных дизелей морских и смешанного «река-море» плавания судов.

Объект исследования - демпфирование КК в валах судовых систем двигатель — потребитель.

Предмет исследования - рабочие процессы в жидкостных демпферах судовых двигателей.

Цель работы

Повышение эффективности использования и контроля ТС демпферов на основе теоретических и экспериментальных исследований качественных и количественных характеристик их рабочего процесса.

Научная новизна

1. Установлено, что основными демпфирующими устройствами в составе ДУ судов смешанного «река-море» плавания являются жидкостные демпферы с наполнителями из полиметилсилоксановых жидкостей (ПМС-Ж). Предложены статистические зависимости

<Г20

изменения ФХС ПМС-Ж (плотность, вязкость, температура вспышки, массовое содержание кремния и механических примесей) от наработки в диапазоне 0...60 гыс.ч Установлено, что время эксплуатации оказывает незначительное влияние на ФХС ПМС-Ж.

2. Впервые получена математическая модель жидкостного демпфера, адекватно отражающая процессы подавления КК и позволяющая проводить оценку влияния конструкционных, эксплуатационных и режимных факторов на функционирование демпфера.

3. Определено понятие характеристики демпфера как совокупности изменения основных параметров функционирования демпфера в зависимости от частоты изменения возмущающего момента. В качестве примера приведена характеристика модельного силиконового демпфера (СД).

4. Создан модельный СД для: проведения исследовательских испытаний, позволяющих оценивать показатели качества функционирования демпфера в определенных условиях применения, выбора наилучших режимов использования и наилучших характеристик; контроля и уточнения математической модели функционирования; отбора факторов, существенно влияющих на показатели качества функционирования (вязкости и количества наполнителя, моментов инерции корпуса и маховой массы, зазоров между корпусом и маховой массой, заклинивания маховой массы и др.); подтверждения отработанной математической модели демпфирования К К в СД.

5. Предложена конструкция электромеханического стенда изменяемой архитектуры, моделирующего КК систем двигатель - потребитель, позволяющая проводить различные виды и категории испытаний как демпферов при их исследовании, изготовлении, эксплуатации и ремонте, так и систем двигатель - потребитель при изменении схемных, конструкционных, эксплуатационных и режимных факторов.

6. На стенде получены амплитудно-частотные характеристики модельного СД при изменении динамической вязкости ПМС-Ж в диапазоне 0,001...400 (Па • с). Показано влияние количества ПМС-Ж с различной вязкостью на качество функционирования модельного СД.

7. С помощью скоростной киносъемки в условиях испытания модельного СД на стенде установлено, что при резонансе между угловыми перемещениями основных подвижных элементов демпфера в зависимости от вязкости ПМС-Ж изменяются как амплитуды колебаний корпуса и маховой массы, так и сдвиг фаз между ними, при этом частоты колебаний последних остаются одинаковыми. Наилучшее демпфирование наблюдается тогда, когда корпус и маховая масса движутся со значтельным сдвигом фаз, а отношение

их амплитуд колебаний стремится к единице при вязкости наполнителя -4,0...&,0 (Па • с). 8. Разработана, изготовлена и испытана конструкция съемного тензометрического датчика-торсиографа с бесконтактной передачей сигнала для работы в составе ротативной системы телеметрии фирмы «Astech Electronics» (Англия), позволяющая регистрировать амплитуды и частоты КК, как при исследовательских испытаниях демпферов на стенде, так и при проведении опытных натурных испытаний ДУ судов на КК.

Достоверность и обоснованность научных положений работы обусловливается:

1) Использованием фундаментальных уравнений гидромеханики, теории колебаний, а также их соответствием выявленным особенностям протекания физических процессов в демпферах;

2) применением высокоточных автоматизированных средств измерения параметров КК, произведенных ведущими фирмами мира, сертифицированных средств испытаний двигателей, дублированием способов измерения КК и удовлетворительным уровнем их воспроизводимости;

3) удовлетворительным совпадением результатов расчетов с данными, полученными при стендовых и натурных испытаниях демпферов;

4) отсутствием противоречий между полученными результатами и известными закономерностями и результатами исследования демпферов;

5) Заключениями по результатам сертификационных испытаний ДУ судов на КК, одобренными Инспекциями PC и РР и принятыми заказчиками.

Методы исследований

В работе использованы методы математического моделирования, системного и регрессионного анализа, сплайн-методы аппроксимации экспериментальных данных, моделирование на ЭВМ с использованием пакета MathCad 11, специализированных программных продуктов Statgraphics Plus 3.0 и EXCEL 10.

На защиту выносятся:

1. Новые формулы, понятия и физические представления, введенные автором по результатам обработки экспериментальных данных и теоретических исследований.

2. Эмпирические зависимости старения ПМС-Ж демпферов в процессе их эксплуатации.

3. Математическая модель жидкостного демпфера, учитывающая влияние конструкционных, эксплуатационных, режимных факторов и наполнителя демпфера на его функционирование.

4. Конструкции электромеханического стенда для испытания демпферов и модельного жидкостного демпфера как объекта для проведения исследовательских испытаний.

5. Характеристика демпфера - как совокупность параметров, объективно определяющих его функционирование.

6. Кинематика движения корпуса и маховой массы для различных вязкостей наполнителя СД, раскрывающая механизм процесса подавления КК в жидкостном демпфере в зависимости от вязкости наполнителя.

7. Тензометрический датчик-торсиограф с бесконтактным съемом сигнала в составе ротативной системы телеметрии фирмы «Astech Electronics» (Англия) в стендовых и натурных условиях применения.

8. Результаты контроля ТС демпферов, отработавших установленный нормативными документами ресурс, полученные при проведении сертификационных испытаний ДУ судов в натурных условиях.

Практическая значимость работы

Результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований являются научной основой новых технических и технологических решений в подавлении КК ДУ судов. Полученные аналитические и эмпирические соотношения послужили надежной базой для разработки методик расчета и оптимизации жидкостных демпферов КК. Разработаны оригинальные конструкции модельных демпферов, электромеханического стенда, датчика-торсиографа, новизна которых защищена патентами на полезную модель.

Материалы диссертации внедрены в практику работы ИЦ MTS при проведении более сотни сертификационных испытаний ДУ судов на КК и оценке ТС демпферов; данные исследований одобрены Астраханской инспекцией PC и Нижневолжской инспекцией РР; технология испытаний демпферов на моторном (заводском) стенде используется ЗАО «ССЗ им. Ленина», группой компаний пароходства «Волготанкер». Результаты внедрены в учебный процесс в подготовке бакалавров и дипломированных специалистов специальностей «Судовые энергетические установки», «Эксплуатация судовых энергетических установок» и направления «Кораблестроение и океанотехника», при чтении курсов «Сертификация средств морской техники», «Техническая эксплуатация судовых ДВС», а также в учебно-исследовательских лабораторных работах, в курсовом и дипломном проектировании в ФГОУ ВПО «АГТУ».

Личный вклад автора

В диссертацию включены только результаты исследовательской работы, принадлежащие лично автору. Они заключаются непосредственно в следующем:

постановке задач исследования и методике их решения;

разработке конструкции и изготовлении испытательного оборудования и средств измерений;

организации, планировании и проведении экспериментальных исследований и теоретических обобщений; обосновании физических и математических моделей и формул; проведении теоретических и экспериментальных исследований, выявлении и формулировке основных закономерностей процессов КК и демпфирования;

разработке рекомендаций по использованию полученных результатов. Автор выражает благодарность сотрудникам возглавляемого им коллектива ИЦ MTS за помощь и поддержку, которую они оказали при выполнении данной работы.

Апробация работы

Основные научные положения и результаты работы докладывались, и обсуждались и выставлялись на международных, всероссийских, межвузовских, внутривузовских конференциях, симпозиумах, салонах и семинарах:

научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО «АГТУ» (1996-2005); международной научной конференции, посвященной 70-летию ДГТУ (Астрахань, 2000);

ежегодном научно-техническом семинаре, проводимом под эгидой Института проблем машиноведения РАН (ИПМаш РАН) (Астрахань, 2001-2005);

научно-технической конференции Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова (Магнитогорск, 2000); '

Всероссийской научно-технической конференции, посвященной памяти первого выпускника кораблестроительного факультета Hl ГУ /

специальности «Речное судостроение», лауреата гос. премии СССР, гл. конструктора з-да «Красное Сормово», зав. кафедрой «Судостроение» ГПИ, проф В М. Керичева (Н. Новгород, 2002); 1-й и Н-й научных конференциях «Проблемы динамики и прочности исполнительных механизмов и машин», проходивших под эгидой научного совета РАН по проблемам машиноведения и технологических процессов, Российского фонда фундаментальных исследований, института машиноведения РАН им. A.A. Благонравова, Администрации Астраханской области (Астрахань, 2002, 2004); 14-м международном технологическом конгрессе «Новые высокие технологии газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи» «CITOGIC» 2004. Астрахань. Круглый стол «Кардинальные проблемы энергетики»;

IV-м и V-м Московском международном салоне инноваций и инвестиций (ВВЦ, Москва 2004,2005);

научно-технической конференции «П-е Луканинские чтения. Пути решения энергоэкономических проблем в автотранспортном комплексе» (Москва, МАДИ (ГТУ), 2005);

научно-методической конференции по проблемам инженерного образования (Москва, МЭИ (ТУ), 2005);

международном симпозиуме «Образование через науку» (Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005).

Отдельные части работы докладывались и обсуждались в ГМА им. адм. С.О. Макарова, ГНЦ РФ - ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, ИПмаш РАН, Астраханской инспекции РС и Нижневолжско й инспекции РР.

На V-м Московском международном салоне инноваций и инвестиций (ВВЦ, Москва, 2005) «Стенд для испытания демпферов крутильных колебаний двигателей внутреннего сгорания» был отмечен бронзовой медалью Министерства образования и науки РФ.

Издания

Результаты работы отражены в 44 изданиях, из которых основное содержание диссертации опубликовано в 26 статьях и материалах конференций и симпозиумов, в том числе 21 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях по перечню ВАК и учебном пособии с грифом УМО в области кораблестроения и океанотехники. Разработка защищена 3 патентами на полезную модель. Результаты натурных исследований отражены в 14 отчетах по хоздоговорным НИР, выполненным под руководством и при ведущем участии автора.

Структура и объем работ ы

Диссертация состоит из введения; четырех глав; заключения; библиографического списка, включающего 183 наименования; 5 приложений, изложенных на 345 е., включая 55 рисунков, 27 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика исследуемой проблемы и полученных автором результатов.

В первой главе описан и проанализирован почти весь опыт эксплуатации СД КК на судах класса «река-море». Большая статистическая часть материала систематизирована в графиках и вынесена в Приложение А к диссертации. Рассмотрено современное состояние проблемы, требования нормативных документов PC, РР и других классификационных обществ к демпферам, выполнен анализ конструкций и эксплуатации демпферов (на примере ДУ судов Волго-Каспийского региона) по материалам исследований ИЦ MTS, дана классификация ДУ судов Волго-Каспийского региона и рассмотрены особенности развития КК в них, сформулированы задачи исследования.

Данное исследование базируется на основных положениях теории и практики создания и эксплуатации демпфирующих устройств судовых систем двигатель - потребитель, получивших постановку, теоретическую и прикладную проработку в трудах российских и зарубежных ученых: Дена Гартога, Нейгебауэра, Ланчестера, Л.И. Тимошенко, В.ГТ. Терских, П.А. Истомина, В.В. Алексеева, Л.В. Ефремова, Л.В. Тузова, А.Б. Сахарова, Г.И. Бухариной, Н.Е. Жадобина, А.Г. Агуреева, Ю.С. Баршая, П.Т. Родина, В.К. Румба, К.Е. Хафнера, X. Маасса и др.

Обзор публикаций и его анализ показал, что несмотря на несомненную ценность выполненных фундаментальных работ по проблемам демпфирования КК, актуальными остаются:

- решение задач продления ресурса демпферов, находящихся в эксплуатации и ремонте;

- замещение демпферов, вышедших из строя;

- создание адекватных математических моделей демпфирования;

- разработка нового испытательного оборудования, модельных демпферов и средств измерений для проведения испытаний и контроля демпферов при их создании, эксплуатации и ремонте;

- проведение исследований по повышению эффективности функционирования демпферов на основе изучения процесса демпфирования, качественных и количественных характеристик при изменении конструкционных параметров, свойств наполнителей и воздействии эксплуатационных факторов и режимов функционирования.

Наряду с этим в главе выполнен обзор большого ряда разнообразных теоретических и экспериментальных исследований в области КК в судовых валах, методы и инструментальные средства этих исследований.

Анализ изученного материала позволил сформулировать объективную научно-техническую цель диссертационной работы как всестороннее обоснование выбора характеристик демпфера КК при проектировании судового пропульсивного комплекса, обеспечивающего его высокую эффективность и адекватные контроль и перспективную диагностику в эксплуатации.

Достижение поставленной цели обеспечивается решением научно-технической проблемы всестороннего изучения процесса агрегатного демпфирования КК, в частности, демпфером с жидкостным наполнителем.

Первоочередной задачей в проблеме является теоретический анализ процесса в виде решения гидромеханической задачи взаимодействия корпуса и маховика демпфера, разделенных слоем вязкой жидкости.

Второй, дополняющей и контролирующей первую, возникает задача создания системы экспериментального исследования феномена демпфирования КК в условиях специально созданного стенда, оборудованного современной измерительной и регистрирующей аппаратурой.

Решение третьей задачи состоит в соединении результатов теоретического и экспериментального исследований с актуальными практическими задачами повышения эффективности и надежности технической эксплуатации флота в части обеспечения его дееспособным парком жидкостных демпферов на всех стадиях от выбора характеристик при проектировании пропульсивного комплекса до организации надлежащего, методически и инструментально обеспеченного контроля за ТС в эксплуатации.

Эта практическая часть общей проблемы решается в процессе использования действующих и находящихся в ремонте судовых демпферов путем натурных испытаний с регистрированием максимального числа параметров, как обусловливающих уровень КК, так и характеризующих эффективность работы демпфера.

Во второй главе разработан теоретический аспект демпфирования КК в валах судового пропульсивного комплекса, представлена механико-математическая модель процессов, протекающих в динамическом гасителе колебаний с жидкостным наполнителем.

В основу выполненного анализа положен общий принцип динамического гашения колебаний в механической системе «переброской» колебательной энергии с основной степени свободы, определяющей кинематику и динамику основного объема на энергию движения вспомогательных элементов.

Таковым в нашем случае является гидромеханический демпфер, модельная схема конструкции которого приведена на рис. 1.

В корпусе демпфера / установлен свободный маховик 2 с кольцевыми зазорами 3 и 4 и торцевыми зазорами 5, заполненными ПМС-Ж. Величина зазоров А/ и И2 много меньше характерных размеров корпуса демпфера и маховика.

Рис 1 Расчетная схема демпфера

Под действием возмущающего момента от вала корпус и маховик совершают связанные колебательные движения в плоскости х-у, описываемые системой уравнений:

(7,0, =М, + т, + 2Мкор-Сф,-С<р1 + М(1)

гфг = Мг + ГПг+ 2 М ^ где J\ и ,/2 - моменты инерции корпуса и маховика, кг • м2; <р1 и ЧЬ. - углы поворота корпуса и маховика, рад.; М\, т\, Мкар - моменты вязких сил трения, действующих на корпус в наружном кольцевом зазоре, во внутреннем кольцевом зазоре и торцевом зазоре соответственно, (кг • м2)/с2;

М2, т2, А/„<„ - моменты вязких сил трения, действующие на маховик в наружном кольцевом зазоре, во внутреннем кольцевом зазоре и торцевом зазоре соответственно, (кг • м2)/с2;

С - коэффициент конструкционного демпфирования (затухания основной системы), (кг ■ м2)/с;

й - жесткость упругого элемента, (кг • м2)/с2; МО) - возмущающий момент, (кг ■ м2)/с2.

Моменты вязких сил трения, действующие на корпус и маховик, определяются действием на соответствующие поверхности касательных напряжений, возникающих в слое силиконовой жидкости. Для определения напряжений рассмотрим течение жидкости в кольцевых и торцевых зазорах демпфера (рис. 1), вызванные колебаниями корпуса и маховика в плоскости х-у. Жидкость считаем вязкой, несжимаемой и соответствующей реологической модели Ньютона. Кроме того, процесс

течения оудем предполагать изотермическим: вязкость силиконовой жидкости мало меняется с изменением температуры, относительно незначительным в условиях работы судовых демпферов. В силу малости величины зазоров (порядка 10"3 м), малости скоростей относительных перемещений корпуса и маховика, а также большой вязкости силиконовой жидкости числа Рейнольдса, рассчитанные по величине зазора, оказываются весьма малыми. Поэтому течение жидкости будем полагать ламинарным и независимым от угловой координаты <р в связи с относительно абсолютной жесткостью элементов, образующих пространство движения жидкости.

Тогда система уравнений Навье-Стокса примет вид:

г дv до Зо и2

--И>-----

д1 дх дг х

I ^Е

р дх

+ V *

д2 и а2о 1

-Г- +-_- + -

дх дг

ди да ди ии

--1-й--1- уу--I--= V

дх дх дг х

(

д м д хх 1

дг2 дг/

г

ди дг'

г дг \

и

~~2

д\у д\у дч/

— + и—+ w — д1 дт дг

ди ды и .

— +-+ —= 0,

дг дг г

I ар =----£•+ у

) дг

д V/ д V/ 1

дх2 дг2 х

у

ды ~дт

(2)

\

где и,и,м/ - скорости частиц жидкости в радиальном, окружном и осевом направлениях, м/с;

р - давление, Па = кг/(м • с2); р - плотность жидкости кг/м3; V - кинематическая вязкость, м2/с.

В силу малости зазоров ири описании течения жидкости пренебрегаем взаимным влиянием течений в кольцевых и торцевых зазорах и не рассматриваем течение в угловых областях А (рис. 1).

Течение в кольцевых зазорах рассматривается как плоское и независящее от осевой координаты г. Тогда компонента осевой скорости м> исключается из рассмотрения, и уравнения Навье-Стокса и уравнение неразрывности упрощаются и принимают вид:

ди ди и2

- + о-- -

Ы дг г

ди ди + и— + ш

а? дг г

до + 0.

дг г

1. Р

= У-

др дг

д2и

дг2+г'

д2о

дг2+г'

дг '

V

~~2

ди дг

(3)

'Течение удовлетворяет граничным условиям:

Un = 0; uri = 0; и^ = 0; uRi =0; (4)

uri =фггг; мЛ] иЛа (5)

Уравнение неразрывности представим в виде: ди и 1 д t \ п or г г or

Отсюда Следует, что иг = сода/ при любом г. Тогда из граничных условий (4) следует, что скорость жидкости в радиальном направлении равна 0 (и = 0).

Таким образом, движение частиц в кольцевом зазоре происходит по окружностям с центрами по оси z. Поэтому рассматриваемое течение будет характеризоваться только окружной скоростью. В этом случае система уравнений (3) сводится к одному уравнению: ди

- = V dt

2" ' ..... (6)

д2и, 1 ди, и + —

дг г дг г В этом уравнении и ниже индекс /= 1 соответствует наружному кольцевому зазору, \-1 - внутреннему. Распределение давлений по высоте зазора не учитывается.

На подвижных поверхностях задаются граничные условия (5), которые получают вид:

«i,«, = (7)

игл=Ф\гЛ и2,Г1=Ф2^2-

В начальном состоянии жидкость находится в покое, то есть и, = 0 при í = 0.

Определив из решения задачи (6), (7) значения окружной скорости и, в кольцевых зазорах, можно затем определить искомые касательные напряжения а, по формуле:

<8'

где /л - динамическая вязкость (ц = pv), кг/м • с = Па • с.

Аналогичный анализ, проведенных для течения в торцевых зазорах приводит к уравнению:

ди (1 - N

■ = v-dt

д и д и 1 ди и

(9)

с граничными условиями и2=н1 = Фгг■ 00)

Касательные напряжения в торцевых зазорах определяются по формуле:

<г=А[|0. (П)

Решение уравнений (6) и (9) осуществляется интегральным преобразованием Лапласа самих уравнений и граничных условий с последующими операциями обратного перехода от решений в изображениях с модифицированными функциями Бесселя и Ханкеля к оригиналам в виде выражений, всесторонне определяющих характеристики процесса гашения КК в жидкостном демпфере. К таковым отнесены значения скоростей жидкости в кольцевых и торцевых зазорах, относительные перемещения (их амплитуды) корпуса и маховика, касательные напряжения, действующие в жидкости и на поверхностях зазоров, моментов вязких сил трения, действующих на корпус и маховик в этих зазорах. Понятно, что все эти характеристики взаимосвязаны между собой. Например, на элемент поверхности корпуса и маховика в торцевом зазоре действует в касательном направлении сила оХ1<1г(1<р-

Соответственно в торцевых зазорах момент вязких сил трения, действующих на корпус и маховик определяется формулой:

я

=2л-$г2(т11с1г,

г

в которой <7| 2 - касательные напряжения, действующие со стороны жидкости.

В асимптотических представлениях функций Бесселя и Ханкеля решениях для а с учетом смысла параметра в интегральных преобразованиях как частоты колебаний (в пределах порядка .V

~ 100...200 с'1 при значениях кинематической вязкости V ~ (1 ...500)-10"3 м2/с) значения касательных напряжений на соответствующих поверхностях определяются формулами:

о". = = ~ эМУгс^уИ, \р[

= = ~ яцугсЛ^ )ср'г,

где у=(£/у)0,5.

Например, моменты сил трения, действующие на корпус и маховик в торцевых зазорах, представляются формулами:

/ \

(я24 - Г* )■ *ср\ + зцус1И(уЬг у2 2 {

На основе полученных решений разработан метод расчета амплитудно-частотных характеристик с использованием представления гармонического возмущения в комплексной форме М{{) = М0е"а', где

ш - угловая частота колебаний; М0 - заданная амплитуда возмущения, как существенно положительная величина. Решения получены в виде:

^ =_М0(с + /йл/2) ^_

10 сС - £•(./, +J1)coг + 1аЗ2(б - У,й>2)

= _^_

0 сС - с(у, + У2 2 + Ш2 (с - У,®2)'

Отсюда определяется сдвиг фаз между колебаниями корпуса и маховика. Приведены расчеты сдвига фаз на резонансных частотах при различных значениях вязкости наполнителя (// = 1;3;10 Па • с) и Дф = 77,3я; 50,5";20,3" соответственно.

Эксперименты показывают, что амплитудные кривые имеют по одному максимуму и что все кривые пересекаются приблизительно в одной точке. Такое поведение характерно для гасителя колебаний, у которого отсутствует упругая связь и который является чисто фрикционным. Это дает основания использовать гидродинамическую модель Ньютона для адекватного теоретического анализа динамики демпфера при оценке сил вязкостного сопротивления.

В теоретическом анализе обоснован также энергетический подход к определению характеристик демпфера. В частности, получена формула, связывающая энергию затухания гасителя за период с амплитудой колебаний корпуса (<р\о)\

IV = -J1(oг 2 2

2c|aJг

1 + (с/й)У2)2 '

На рис. 2 приведены результаты расчетов* по разработанной в

--теория; - эксперимент

Рис. 2. Зависимость максимальных амплитуд колебаний корпуса модельного демпфера от динамической вязкости ПМС-Ж

*

Результаты расчетов, показанные на рис 2, проведены на ПЭВМ с использованием Ма№сас111 16

главе методике зависимости максимальных амплитуд колебаний корпуса демпфера от динамической вязкости ПМС-Ж и их сравнение с экспериментальными данными, полученными при испытаниях модельного СД на электромеханическом стенде с вращающимся валом, из которых видно удовлетворительное совпадение теории и эксперимента.

Описание экспериментальной установки, измерительной и регистрирующей аппаратуры, методика проведения экспериментов и анализ результатов даются в третьей главе работы.

Первоначально глава была посвящена решению задачи установления адекватности всей линии и аспектов теоретического анализа процессов гашения КК. В ходе комплектации экспериментального стенда, его энергетического и аппаратурного оборудования, а также в первых экспериментах сформировалась более амбициозная и содержательная цель - создать экспериментальный стенд физического моделирования КК в вале и работы демпфера на нем в различных схемных, конструкционных и эксплуатационных условиях с применением современной электронной измерительной и регистрирующей аппаратуры. При этом важной целью создания стенда было достижение его полезности в решении актуальных практических задач в части осуществления контроля и прогностической диагностики существующих демпферов, как они поставлены и сформулированы в Правилах и требованиях классификационных обществ, в частности, РС и РР. Именно такой стенд (рис. 3) под руководством и при личном исполнительском участии автора настоящей работы был осуществлен, развит, одобрен инспекциями РС и РР и продолжает функционировать, выполняя промышленные заказы в рамках ИЦ МТБ.

4 5 6 7 в 9 10 11 12 13 %

Рис 3 Принципиальная схема электромеханического стенда

На рис. 3 приведена схема электромеханического стенда* для моделирования КК судовых машино-движительных комплексов. На общем столе /, который имеет шесть амортизационных опор, установлен электродвигатель постоянного тока 2 фирмы «Galvanotechnik». В диаметральной плоскости, но с другой стороны стола 1 устанавливается генератор постоянного тока 3 марки П22М101. Электродвигатель 2 и генератор 3 соединены с помощью вала 5 и жестких фланцевых муфт 8, напрессованных на вал 5. Вал 5 уложен в подшипники скольжения 6. Примерно на середине вала 5 напрессовывается жесткая фланцевая полумуфта, на которую устанавливается маховая масса 7. Исследуемый агрегат - модельный СД 9, закреплён на свободном конце электродвигателя 2 с помощью напрессованной на вал ротора электродвигателя полумуфты. На столе 1 также установлены электрический тахометр «ТЭСА» 4, тензометрический датчик-торсиограф 10, скоростная кинокамера СКС-1м 11 и ротативная система телеметрии с бесконтактной радиальной трансмиссией данных английской фирмы «Astech Electronics» 12. Управляющий сигнал, подаваемый на электродвигатель 2 и генератор 3, формируется в блоке управления 13 и контролируется осциллографом «ScopeMeter» голландской фирмы «Fluke Corporation» 14.

В работе применен оригинальный способ регистрации демпфирования КК в жидкостных демпферах. Был изготовлен модель-ный СД (рис. 4) с прозрачной крышкой из

органического стекла с нанесенной на нее градуировкой через 1° и с градуировкой на поверхности маховика

Рис 4 Измерительные шкалы модельного демпфера. Конструкция

силиконового демпфера обеспечивает возмож-

ность наблюдения и

регистрации процессов, происходящих в демпфере. Точность определения перемещений маховика и корпуса (по нониусу) составляет ±0,1°. Параметры колебательного движения корпуса и маховика

На обложке автореферата показаны общий вид стенда для испытаний демпферов КК судовых двигателей и модельный жидкостной демпфер с тензометрическим датчиком-торсиографом и скоростной кинокамерой СКС-1м (рис 22 и 23) 18

регистрировались скоростной кинокамерой СКС-1м (до 4000 кадр/с и 8000 кадр/с при кратковременном режиме работы). По принципу, положенному в основу конструкции, она относится к группе кинокамер с оптической компенсацией и рассчитана на работу с пленкой, шириной 16 мм. Кадр кинограммы представлен на рис. 5.

Принцип построения измерительной шкалы, по сути, позаимствован из конструкции обычного штангенциркуля. Неподвижный угловой нониус является отсчетным устройством демпфера, позволяющим определять дробные доли интервала одной из шкал -корпуса демпфера или маховика.

Шкала углового нониуса имеет 10 делений. Первый штрих нониуса считается нулевым и служит указателем значения углового перемещения при измерении.

Демпфер был установлен на экспериментальном электромеханическом стенде вращения, создающим вынужденные КК многомассовой системы с заданными параметрами.

Цель испытаний заключалась в определении характера движения маховой массы и корпуса демпфера и количественного описания их движения при различных вязкостях наполнителя. В качестве наполнителя применялись ПМС-Ж марок ПМС-500, ПМС-2000, ПМС-5000, ПМС-8000 с коэффициентами динамической вязкости ц = 0,5; 2; 5; 8; Па-с, изготовленные по специально разработанной технологии ООО МП «Ксе-росил» ГНЦ РФ - «Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений» (г. Москва) по заказу ИЦ МТ8 ФГОУ ВПО «АГТУ» по ГОСТ 13032-77 «Жидкости полиметилсилоксановые. Технические условия.» и ТУ 6.02-737-78.

Результаты обработки кинограмм представлены на рис. 6.

При наполнителе ПМС-8000 (рис. 6 а) движение между корпусом и маховой массой практически не наблюдаются. Амплитуды колебаний корпуса достигают 0,55 град. При наполнителе ПМС-5000 (рис. 6 б) происходит смещение фаз колебаний между корпусом и маховой массой. Амплитуды колебаний корпуса снижаются до 0,42 град - начинается демпфирование. При наполнителе ПМС-2000 (рис. 6 в) корпус и маховой

Рис 5 Кадр кинограммы работы модельного силиконового лемпбеоа

масса движутся со значительным сдвигом фаз, значения амплитуд близки по модулю и достигают минимального значения - 0,25 град. При наполнителе ПМС-500 (рис. 6 г) корпус и маховая масса продолжают движения со значительным сдвигом фаз, но амплитуды взаимных колебаний в 2 раза отличаются по модулю, при этом амплитуды колебаний корпуса опять возрастают до 0,40 град.

С помощью скоростной киносъемки в условиях испытаний модельного СД на стенде установ-лено, что при резонансе между угловыми переме-

щениями корпуса и маховика в зависимости от вязкости ПМС-Ж изменяется как амплитуда колебаний корпуса и маховика, так и угол сдвига фаз между ними. При этом частоты колебаний последних остаются одинаковыми. Наилучшее демпфирование наблюдается, когда корпус и маховик движутся с большим сдвигом фаз, а отношение их амплитуд стремится к единице, что соответствует вязкости наполнителя 4-8 Па-с. Оба эти экспериментально полученные положения подтверждают теоретические результаты исследования, описанного во второй главе. Созданный модельный СД для проведения исследовательских испытаний позволяет определять и оценивать показатели качества его функционирования.

1 —1 1 л 1 1

Л 1 [Ч А

—(/ ' >

* шд /пс

и 1 1 1 -

Корпус,

■ Маховик

Рис 6 Колебания корпуса и маховой массы при различных наполнителях а) ПМС-8000, 6) ПМС-5000, в) ПМС-2000, г) ПМС-500

На основании представленных материалов возможно осуществлять построение математической модели функционирования демпфера, осуществлять отбор факторов, влияющих на показатели качества его работы (вязкость и количество наполнителя, моментов инерции корпуса и маховика, зазоров между корпусом и маховиком), моделировать заклинивание демпфера и изучать «сухое» трение в нем.

В работе выполнен сравнительный анализ тензометрического и магнитоупругого преобразователей (МУП) - датчиков деформации скручивания вала (главных напряжений, крутящего момента). МУП могут быть использованы при измерениях средних, переменных и случайных составляющих крутящего момента для непрерывного и выборочного контроля, в том числе КК. Однако сложность электрической схемы и необходимость ее вариаций в зависимости от объекта исследования, а также несравнимо больший опыт в использовании тензометрических преобразователей определили выбор последних в нашем моделирующем стенде с отработанной технологией установки тензорезисторов на валу.

На рис. 7 приведена схема созданного тензометрического торсиографа для работы в составе ротативной системы телеметрии фирмы «Astech Electronics». Он состоит из корпуса 2, который жестко крепится к валу /. Вал I своим свободным концом при помощи соединительной муфты крепится к свободному концу двигателя. Внутри корпуса 2 находится инерционная маховая масса 3, свободно сидящая на валу 1 на шарикоподшипниковых опорах. Инерционная маховая масса 3 соединяется с валом плоской пружиной 4, на которую наклеиваются четыре фольговых тензодатчика. Тензодатчики соединены в мост Уинстона.

Устройство работает следующим образом: относительное смещение вала 1 и инерционной маховой массы 3, представляющее собой колебательное движение вала, вызывает деформацию пружины 4. Вместе с пружиной деформируются наклеенные на нее тензодатчики и изменяется величина тока, проходящего через тензометрический мост, пропорционально изменению деформации пружины.

В данном устройстве применен бесконтактный съем сигнала. Во вращающемся корпусе в полости 6 устанавливается трансмиттер 5 с питающей батарейкой 7 (9 В), который, получая электрический сигнал от тензодатчиков (дисбаланс тензометрического моста) и преобразуя его в

Рис 7 Конструкционная схема тензометрического торсиографа

радиосигнал, передает через круговую антенну, встроенную в пластмассовой крышке 8. Сигнал с частотой 10,7 МГц принимается индуктивной головкой 9 и передается на демодулятор-декодерный блок 10 (АЦП). Воздушный зазор между круговой антенной и индуктивной головкой 9 может быть до 200 мм.

На выходе АЦП получаем аналоговый сигнал, соответствующий измеряемому. Серия I/O модуля (интерфейсная карта) -этот модуль осуществляет RS232- или Я8485-связь с компьютером 11 (ПК) через серийный кабель.

Стандартный программный продукт фирмы «Astech Electronics» позволяет одновременно выводить на дисплей информацию по обоим каналам и сохранять полученные данные в cls-файле. Далее производится гармонический анализ полученных тензо- и торсиограмм, вычисляются частоты и амплитуды гармонических составляющих. При необходимости рассчитывается крутящий момент и эффективная мощность, передаваемая на вал. На рис. 8 приведены тензо- и торсиограммы в условных единицах измерения, переводимых в значения параметров в соответствии с тарировкой.

Рис 8 Результаты тензометрирования и торсиографирования с использованием усовершенствованного измерительного комплекса

На стенде была проведена серия испытаний модельного СД. Цель испытаний заключалась в определении его демпфирующей способности при различных вязкостях ПМС-Ж от 0,001 до 400 Па с, а также без наполнителя и маховика. Результаты приведены на рис. 9. Для демпфера в составе стенда определена оптимальная вязкость 4...8 Пас.

На рис. 10 в качестве примера показана экспериментальная скоростная (частотная) характеристика модельного СД с ПМС-Ж вязкостью 1 Па-с., построенная на основе результатов обработки данных испытаний по предложенной методике.

■Без маховика

"Сухой свободный (сухое трение) -ПМС-10(0,01 Па*с) ПМС-1000(1 Па*с) ■ПМС-3000 (ЗПа*с) ■ПМС-8000 (8 Па*с) "ПМС-50000 (50 Па*с)

"Сухой застопоренный ■ПМС-1Р (0,001 Па*с) -ПМС-1000(1 Па*с)застопор ■ПМС-2000 (2 Па'с) ■ПМС-4000(4 Па»с) - ПМС-10000 (10 Па*с) "ПМС-400000 (400 Па*с)

Рис 9 Амплитудно-частотная характеристика жидкостного демпфера (стенд с вращающимся валом)

Введенное понятие - характеристика демпфера позволит приближенно производить выбор демпфера для ДУ судов, сравнивать между собой демпферы различных типов и марок, определять перспективность демпферов и их ТС, и однообразно оценивать функционирование демпфера при проведении различного вида испытаний и контроля на стадиях его создания, производства, эксплуатации и ремонта.

А \0\ рад

Амплпуда колебаний корпуса ^ радд.

IV, Дж

35 т--

3 |

25 1 ---Г

1 5

1

05 0 1 Ю 140

Работа демпфирования |

- ] т

Рис. 10. Экспериментальная скоростная (частотная) характеристика модельного

СД

В четвертой главе приводятся и рассматриваются результаты натурных испытаний и исследования (анализ) работы СД КК в условиях эксплуатации судов.

С целью реализации предложений РС и РР, а также развития в образовательных учреждениях инновационных видов деятельности еще в 2000 г. приказом ректора ФГОУ ВПО «АГТУ» под руководством автора и при его личном участии практически на всех уровнях и стадиях работы был создан ИЦ МТв для производства испытаний средств морской техники.

ИЦ МТ5 располагает самыми современными средствами измерений. За пять лет он провел более ста испытаний на КК на судах и моторных (заводских) стендах (рис. 11), выдал соответствующие заключения и рекомендации по расчету установок на КК, оценке ТС, возможности продления ресурса или выбраковки судовых демпферов. Накоплен обширный статистический материал (см. Приложения А,В,Г к диссертации) по речным, морским и рыбопромысловым судам.

Рис 11 Гистограмма распределения проведенных испытаний по типам судов

1 - сухогрузы, 2 - танкеры и нефтерудовозы, 3 - буксиры, 4 - рыбопромысловые суда, 5 - заводские стенды

80 70 1 60 50 40 30 20 10 0

67%

23%

4%

1

6%

Рис 12 Гистограмма распределения проведенных испытаний по результатам заключений о состоянии демпферов

1 - суда с неработоспособными демпферами,

2 - суда, имеющие новые запретные зоны,

3 - суда, имеющие построечные запретные зоны, 4 - суда с полностью работоспособными

демпферами

Данные рис. 12 показывают, что 4 % демпферов вышли из строя, а 6 % ДУ судов получили новые запретные зоны (т.е. диапазоны частот вращения запретные для длительной эксплуатации) либо были скорректированы старые. Фактически же, это означает, что из строя вышли 10 % демпферов, но их замены удалось избежать путем наложения новых запретных зон в рабочем диапазоне частот вращения установок. К числу таких судов относятся либо субстандартные суда (30-35 лет и более

в эксплуатации), либо суда, имеющие, так называемую, «низкую» надежность демпферов ДУ.

В частности, анализ опыта эксплуатации СД показал, что потеря их демпфирующих свойств обусловливается утечкой наполнителя, отсутствием относительного вращения маховика внутри корпуса (самопроизвольная заклинка) и изменением ФХС ПМС-Ж.

Показано, что утечка наполнителя происходит вследствие разгерметизации СД из-за нарушения уплотнения между крышкой и корпусом или в местах технологических отверстий демпфера (рис. 13).

о

Рис 13 Забракованный демпфер В-790 двигателя 8НУ048Аи Меловая проба

Для оценки влияния потери наполнителя в демпфере были проведены испытания при его полном отсутствии и 10,20,40,60,80,100% заполнении. В качестве наполнителя применялась ПМС-Ж с коэффициентом динамической вязкости ц = 5 Па-с.

Результаты представлены на рис. 14, 15, 16 (под коэффициентом

снижения амплитуды к понимается отношение амплитуд застопоренного СД и свободного с различным объемом заполнения Q (в процентах от полного).

_ <

Количество наполнителя %

Рис 14 Зависимость максимальных амплитуд колебаний свободного конца вала стенда от количества наполнителя О

и «

2 X

Р

§

я

аг

100

Количестю наполнителя О, % Рис 15 Изменение резонансной частоты колебаний корпуса демпфера в зависимости отколичества наполнителя £7

Данные на рис. 14 и 16 показывают, что в диапазоне 60... 100% заполнения демпфер продолжает эффективно гасить КК вала стенда и его свойства стабильны. В диапазоне 40...60% заполнения свойства СД ухудшаются в среднем на 15... 20%. Резкое снижение демпфирующих свойств начинается при 40% заполнении и ниже. При эксперименте также наблюдалось изменение резонансной частоты колебаний корпуса демпфера (рис. 15). В диапазоне 0...20% заполнения частота колебаний сохранялась практически постоянной и соответствовала «сухому» демпферу. При 20...60% - частота колебаний начала возрастать, что объясняется вовлечением маховой массы в колебательный процесс (т.е. уменьшение инерционности демпфера) через

вязкостное трение в наполнителе. В диапазоне 60... 100% - частота колебаний несколько уменьшается. Из приведенных выше данных можно сделать следующий вывод: при потере наполнителя до 40% существенного ухудшения свойств демпфера не наблюдается: амплитуды колебаний возрастают не более чем на 15%, при этом частота колебаний демпфера изменяется менее чем на 5%.

5

£

£

я

•е*

40 60 80 100

Количество наполнителя (2, %

Рис 16. Зависимость коэффициента снижения амплитуд колебаний корпуса демпфера к от количества наполнителя (?

В основу исследования изменения ФХС ПМС-Ж положены принципы, методики, разработанные Б.М. Гореликом, В.О. Рейхсфель-дом, O.A. Музовской, Г.С. Попелевой, Н.П. Харитоновым и др.

Выбран способ установления сроков службы ПМС-Ж по измерениям ФХС ПМС-Ж через определенные промежутки времени эксплуатации СД.

Основные ФХС ПМС-Ж определялись на испытательной установке ТСМ-1, предоставленной Астраханским научно-исследовательским и проектным институтом газа с использованием термостатирующих устройств, обеспечивающих погрешность измерений 0,25% при температуре испытуемой ПМС-Ж 20...330°С, а также применением вискозиметров VST-5755 с погрешностью измерений 0,5%.

При проведении анализа изменения ФХС ПМС-Ж подбирались жидкости, применявшиеся в СД типа В-790, выведенные из эксплуатации и представленные для испытаний ЗАО «ССЗ им. Ленина», Представительства пароходства «Волготанкер» в Астрахани. Объем выработки составляет 15 отборов проб ПМС-Ж с величиной наработки 0...60 тыс. ч.

В предположении определенного соответствия между изменением ФХС У, (вязкость, плотность, содержание механических примесей, содержание кремния, температура вспышки ПМС-Ж в соответствии с ГОСТ 33-2000, ГОСТ 20841.1-75, ГОСТ 20842.2-75, ГОСТ 4333-87, ГОСТ 13032-77) и величиной наработки Т составлена детерминированная диагностическая модель У, = ДТ). Зависимость изменения показателя ПМС-Ж во всем диапазоне наработки (0...60 тыс.ч) задается уравнением, правая часть которого представляется в виде квадратичного полинома. В модели установлено влияние одного фактора Т (тыс.ч) - фактического значения наработки СД.

По данным анализа ПМС-Ж получены эмпирические зависимости изменения ФХС от величины наработки, показанные на рис. 17-21*.

Результаты проведенных исследований ФХС ПМС-Ж в диапазоне наработки жидкости от 0 до 60 тыс.ч показали, что основные ФХС изменились следующим образом:

* При проведежи регрессионного анализа был использован программный продукт Statgraphics Plus 3 0 28

v.cCt

v = 730+10 ® T2-0,0002T

Ш

и

Т,ч

_>_ j_j

нормируемые значение вязкости, составляющие соответственно 75 и 125 % от номинального при данной температуре, т е 600 и 938 сСт

экспериментальные значение вязкости, определенные для ПМС-Ж с различными величинами наработки при данной температуре

1) во всем диапазоне фактической наработки ПМС-Ж наблюдается изменение вязкости на 188 сСт, что составляет 12,6% от номинальной вязкости ПМС-Ж (1500 сСт) при допускаемом уровне по ГОСТ 13032-77 изменения вязкости жидкости на ±25% от номинального значения (рис. 17);

Рис. 17 - Зависимость вязкости V от величины наработки ПМС-Ж в СД при рабочей температуре 50°С

Рис. 18. Зависимость плотности р от величины наработки ПМС-Ж в СД

2) не четко прослеживается зависимость изменения плотности ПМС-Ж от величины наработки, значение ее варьируется в пределах 960...984 кг/м (рис. 18), т.е. 2,5%.

Регламенти-руемые ГОСТ 13032-77

верхняя и нижняя границы значения плотности 910... 980 кг/м3 практически полностью охватывают весь диапазон данных исследований этого параметра;

I ЦТ I 'М ! N и I ЦП 3) обнаруженные в

X, = 0,0018 +10''"т2 + 10'7Т __1 ПМС-Ж механи-

' ческне примеси свидетельствуют об износе основных поверхнос-тей СД. Содер-жание механи-ческих примесей изменяется в зависимости от величины наработки от 0% при Т=0 ч до максималь-ного значения 0,4% при Т=60000 ч (рис. 19). Характер

изменения содержания механических примесей в ПМС-Ж имеет тенденцию к росту;

Рис. 19. Зависимость содержания механических примесей Х\ от величины наработки ПМС-Ж в СД

^ Т о ^

/вел,

-;

ш

Ч+Н1 14+

ПТН гМШ.

Т, ч

10000 20000 ЭОООО 40000 90000 60(0

Рис. 20. Зависимость температуры вспышки Гвсп от величины наработки ПМС-Ж в СД

4) температура вспышки ПМС-Ж, исследованная в данной работе, изменяется по более определенной зависимости (рис. 20). Увеличение данного показателя с 203°С (Т=0 ч) до 330°С (Т=34400 и 60000 ч) характерно для всех проб ПМС-Ж. С ростом наработки ПМС-Ж происходит рост температуры вспышки ПМС-Ж на 50%;

6) в ходе исследования установлено, что в процессе эксплуатации массовое содержание БЮ2 в пределах наработки изменяется с 36% до 38,9% (рис. 21);

Рис. 21. Зависимость содержания кремния Х2 от величины наработки ПМС-Ж в СД

Достаточно большой объем выборки показывает, что практически все показатели, характеризующие ТС ПМС-Ж, изменяются незначительно, либо данное изменение нельзя интерпретировать иначе, как неопределенность механизма и направленности данных изменений ФХС ПМС-Ж, используемых в СД. Следовательно, при отборе проб ПМС-Ж из СД с целью оценки его работоспособности по ФХС ПМС-Ж данные такого анализа не могут являться исчерпывающими для принятия решения о дальнейшей эксплуатации СД.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании полученных в работе результатов можно сделать следующие основные выводы и дать соответствующие рекомендации:

1 Анализ конструкций и эксплуатации демпферов ДУ судов класса «река-море» и материалов исследований ИЦ МТБ показал, что основными демпфирующими устройствами в составе ДУ данных судов являются жидкостные демпферы, содержащие силиконовые жидкости в качестве наполнителя. Более 50% СД из ныне эксплуатируемых полностью выработало установленный ресурс (25...30 тыс. ч), часть из них превысила его вдвое (10%), а оставшиеся СД достигнут установленного ресурса в ближайшие годы.

2 Проведенные статистические исследования старения ПМС-Ж демпферов для диапазона наработки до 60 тыс. ч показали, что основные ФХС (вязкость, плотность, массовое содержание кремния и механических примесей, температура вспышки), характеризующие

ТС СД стабильны и соответствуют нормам, регламентированным ГОСТ 13032-77 - Жидкости полиметилсилоксановые. Технические условия, М.: Изд-во стандартов. - 1978 (изм. 01.10.94). - 13 с. Проверка ТС жидкостных демпферов, выработавших установленный ресурс, регламентированный нормативными документами путем отбора проб ПМС-Ж как альтернативный вариант непосредственному измерению КК ДУ судов, не может считаться исчерпывающим для принятия решения об их дальнейшей эксплуатации. Параграф 5.2.2.7 (С. 85) Правил классификационных освидетельствований судов PC 2004 г. в этой части следует изъять.

3 Разработанная математическая модель демпфирования КК на основе решения фундаментальных уравнений Навье-Стокса для условий функционирования жидкостного демпфера судового дизеля позволила установить основные влияющие на эффективность демпфера его конструкционные параметры и свойства наполнителя и связать их в единую, графически представленную характеристику демпфера в виде зависимости от частоты возмущающего момента амплитуды, работы (мощности) КК, эффективного КПД демпфера при различных значениях вязкости наполнителя. Характеристика как совокупность изменения основных параметров демпфера в зависимости от частоты возмущающего момента позволяет осуществлять приближенно оптимальный выбор демпфера для ДУ и прогностически оценивать уровень его функционирования на стадиях проектирования, производства, эксплуатации и ремонта.

4 Разработанный и внедренный для стендовых и в эксплуатационных условиях натурных испытаний тензометрический (с бесконтактной коммуникацией сигнала) датчик-торсиограф, адаптированный к ротативной системе телеметрии фирмы «Astech Electronics» позволяет с высокой точностью определять амплитуды и частоты КК валов в системах двигатель-потребитель.

5 Спроектированный, изготовленный и обеспечивший экспериментальные исследования электромеханический стенд адекватно моделирует работу жидкостного демпфера в составе реальных ДУ судов, обеспечивая получение необходимых характеристик последнего при проведении различного вида испытаний. Разработанная конструкция модельного жидкостного демпфера позволяет проводить экспериментальные исследования процессов демпфирования с целью конструкционной оптимизации и выбора характеристик наполнителя для соответствующих условий эксплуатации с целью создания демпферов с высокой эффективностью.

6 Анализ кинограмм кинематики модельного СД показал, что наилучшее подавление КК происходит тогда, когда корпус и маховая масса демпфера движутся со значительным сдвигом фаз, одинаковой частотой и отношением амплитуд их колебаний близким к единице при вязкости наполнителя 4...8 Па с.

7 Созданные программы расчетов демпферов могут применяться при проектировании, а методы и методики их испытаний, средства измерений, регистрации - в любого вида испытаниях демпферов в условиях их эксплуатации, а также в системах контроля и регулирования режима нагружения дизелей.

8 Разработанная и согласованная с Инспекциями РС и РР правовая, нормативная и организационно-методическая документация, обязательная к выполнению, устанавливающая цели, виды, категорию, последовательность, объем, порядок, условия, место и сроки проведения испытаний демпферов в натурных условиях и условиях моторного (заводского) стенда, обеспечение отчетности по испытаниям, а также ответственность за обеспечение и проведение испытаний (содержится в Приложениях В и Г к диссертации), рекомендуется к использованию при контроле ТС с целью определения допустимого срока их дальнейшей эксплуатации.

Общим итогом выполненной работы является разработка и применение современных методов математического и натурного физического моделирования, испытательного оборудования и средств измерений, обеспечившее возможности создания высокоэффективных демпферов, улучшение контроля качества при производстве, эксплуатации и ремонте с использованием качественных и количественных характеристик на основе совершенствования процессов демпфирования, более полного использования ресурса и снижения вероятности отказов.

В ходе выполненных исследований автором реализован механизм синергии бизнеса, науки и образования для привития студентам и аспирантам технических университетов навыков инновационной научно-технической деятельности.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах: - в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях по перечню ВАК:

1. Степанов Д.В. Анализ возможности использования отечественных силиконовых жидкостей в демпферах крутильных колебаний БТЕ / Степанов Д.В., Покусаев М.Н. // Вестник АГТУ: Сб. трудов АГТУ. 1997. С.87-88.

2. Стендовые испытания модельного демпфера крутильных колебаний /

Покусаев М.Н., Глухо!

А.Н Опрт.ов П.Г. и др. // Вестник

Г*С. НАЦИОНАЛЬНА« ,

МВД ПОТЕКА |

В оронежского государственного технического университета. Энергетика. 2004. № 7/4. С. 143-146.

3. Покусаев М.Н. Гидродинамическая модель процесса работы жидкостного демпфера крутильных колебаний / Покусаев М.Н., Алексеев В.В., Одинцов Д.Г. // Вестник Воронежского государственного технического университета. Энергетика. 2004. № 7/4. С. 156-159.

4. Покусаев М.Н. Интегральная экономическая оценка синергетического слияния образования, науки и бизнеса в техническом университете / Покусаев М.Н., Минева O.K. // Вестник Воронежского государственного технического университета. Серия «Организатор производства». 2004. № 2(25). С. 104-105.

5. Покусаев М.Н. Основы математической модели судового демпфера крутильных колебаний ДВС с наполнителями с изменяемыми реологическими свойствами / Покусаев М.Н., Горбачев М.М. // Вестник АГТУ. 2004. №1(20). С.110-112.

6. Пат. 41171 Российская Федерация, МПК7 G 06 G 7/70. Электромеханическое устройстео (стенд) для моделирования крутильных колебаний судовых машино-движительных механизмов / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Сибряев К.О.; заявитель и патентообладатель Астрахан. гос. техн. ун-т. - №2004105493/22; заявл. 27.02.2004; опубл. 10.10.2004. Бюл. № 28 - 4 е.: ил.

7. Пат. 42871 Российская Федерация, МПК7 F 16 F 11/00. Моделирующий демпфер фрикционного типа / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Золин О.П.; заявитель и патентообладатель Астрахан. гос. техн. ун-т. - №2004121556/22; заявл. 16.07.2004; опубл. 20.12.04 Бюл. № 35 - 4 е.: ил.

8. Пат. 46322 Российская Федерация, МПК7 F 16F 9/53. Гидравлический демпфер / Горбачев М.М., Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Сибряев К.О.; заявитель и патентообладатель Астрахан. гос. техн. ун-т. -№20004127349/22; заявл. 13.09.2004; опубл. 27.06.2005 Бюл. № 18 -4 е.; ил.

9. Стенд испытаний демпферов судовых двигателей / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Золин О.П. и др. // Известия вузов. Машиностроение. 2005. № 5. С. 54-60.

10. Итоги работы испытательного центра «Marine technology service» по сертификации средств морской техники / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Золин О.П. и др. // Известия вузов. Машиностроение. 2005. № 6. С. 48-52.

И. Покусаев М.Н. Результаты работы испытательного центра «Marine technology service» (2000-2005 гг.). // Известия вузов. СевероКавказский регион. Технические науки. 2005. Прил. № 2. С. 120-122.

12. Покусаев М.Н. Синергия образования, науки и бизнеса в современном техническом университете / Покусаев М.Н., Минева O.K. // Известия

34 ,

вузов Северо-Кавказский регион Технические науки. 2005. № 2.С. 122-123.

13. Покусаев М.Н. Математическая модель работы жидкостного демпфера крутильных колебаний / Покусаев М.Н., Алексеев В.В., Одинцов Д.Г. // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2005. Прил.№2. С. 127-131.

14. Некоторые результаты стендовых испытаний модельного демпфера крутильных колебаний / Покусаев М.Н., Глухов А Н., Одинцов Д.Г. и др. // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2005. Прил. № 2. С. 123-127.

15. Моделирование работы демпфера крутильных колебаний / Ефремов Л.В., Алексеев В.В., Сергеев К.О., Покусаев М.Н. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2005. №6. С. 139-143.

16. Покусаев М.Н. Влияние потери наполнителя на характеристику силиконового демпфера крутильных колебаний / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Золин О.П. // Транспортное дело России. 2005. Спецвыпуск №4. С. 10-11.

17. Покусаев М.Н. Некоторые результаты экспериментального исследования кинематики модельного силиконового демпфера / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Одинцов Д.Г. // Транспортное дело России. 2005. Спецвыпуск №4. С.23-24.

18. Покусаев М.Н. Опыт оценки работоспособности силиконовых демпферов главных двигателей судов Волго-каспийского региона / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Одинцов Д.Г. // Транспортное дело России. 2005. Спецвыпуск №4. С.24-25.

19. Покусаев М.Н. Эффективность демпфирования крутильных колебаний судового двигателя при совмещении функций маховика и демпфера / Покусаев М.Н., Сибряев К.О. // Транспортное дело России. 2005. Спецвыпуск №4. С.25-26.

20. Покусаев М.Н. Расширение возможностей тензометрического комплекса «Astech Electronics» по замерам параметров крутильных колебаний дизельных установок судов / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Золин О.П.// Транспортное дело России. 2005. Спецвыпуск №4. С. 32-33.

21. Будников А.П. Расчет электромагнитных моментов электрических машин лабораторной установки для испытаний силиконовых демпферов / Будников А.П., Покусаев М.Н. // Транспортное дело России. 2005. Спецвыпуск. №4 С. 5-7.

-в других изданиях, из них:

- материалах внутривузовских, конференций и симпозиумов:

всероссийских и международных

22. Степанов Д.В., Покусаев М.Н. Анализ эксплуатации демпферов крутильных колебаний // Тез. докл. 39 науч. конф. ППС АГТУ, апрель 1996 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 1996. С.134-135.

23. Степанов Д.В., Покусаев М.Н. Полиметилсилоксановая жидкость. Определение физико-химических свойств // Тез. докл. 41 науч. конф. ППС АГТУ, апрель 1997 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 1997. С. 198-199.

24. Степанов Д.В., Покусаев М.Н. Использование демпферов крутильных колебаний в установках с двигателями внутреннего сгорания судов Волго-Каспийского бассейна // Тез. докл. науч. конф. ППС АГТУ, посвященная 300-летию Российского флота, 1997 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 1997. С.32-33.

25. Степанов Д.В., Покусаев М.Н. Некоторый результаты сертификационных испытаний судна типа «Днепр» // Тез. докл. 43 науч. конф. ППС АГТУ, 26-30 апреля 1999 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 1999. С.112-113.

26. Степанов Д.В., Покусаев М.Н., Будников А.П. Электродинамическая модель крутильного стенда // Тез. докл. 43 науч. конф. ППС АГТУ, 26-30 апреля 1999 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 1999. С.112-113.

27. Хохлов В.В., Покусаев М.Н. Анализ методов классификации и прогнозирования объектов судовой техники // Тез. докл. международ, науч. конф., посвященная 70-летиЮ' АГТУ, 24-27 апреля 2000 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2001. С.209-210.

28. Покусаев М.Н., Горбачев М.М. Перспективность использования магнитных жидкостей в судовых демпферах крутильных колебаний // Проблемы динамики и прочности исполнительных механизмов и машин: Тез. докл. науч. конф., октябрь 2002 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2002. С. 252-255.

29. Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Золин О.П. Итоги работы Испытательного центра «Marine technology service» по сертификации средств морской техники // Образование через науку: Тез. докл. международ, симпоз., 17-19 мая 2005 г., Москва. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. С. 536.

30. Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Золин О.П., Одинцов Д.Г. Стенд для испытаний демпферов судовых двигателей // Образование через науку: Тез. докл. международ, симпоз., J 7-19 мая 2005 г., Москва. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. С. 410.

31. Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Золин О.П. Стенд для испытаний демпферов крутильных колебаний двигателей внутреннего сгорания // Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса: Тез. докл. науч.-техн. конф., 2004 г. Москва. М.: Московский автомобильно-дорожный институт (ГТУ), 2005. С. 74-75.

32. Покусаев М.Н., Минева O.K. Проникновение научно-инновационных аспектов в образовательную деятельность при подготовке студентов морских специальностей в техническом университете // Тез. докл науч -методич конф по проблемам инженерного образования, 2005, г Москва М - Московский энергетический институт (ТУ), 2005. С. 70-71.

учебном пособии-

33. Теренин И.Н., Влагометрия судового топлива: Учебное пособие / Теренин И.Н., Покусаев М.Н. Астрахань: Изд-во «Нова», 2002.173 с.

отчетах о научно-исследовательских работах:

34. Оценка работоспособности силиконовых демпферов главных двигателей Сухогруза «Каспий» пр. 19610. отчет о НИР (х/д №66/2004 от 10.07.2004 заключительный) / ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»; рук. Покусаев М.Н. -М., 2004. - 28 с. - Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г., Золин О.Г. - №ГР0120.0501431.- Инв.№0220.0501089.

35. Измерение параметров крутильных колебаний машино-движительного комплекса теплохода «Фалестина-2» пр. 326.1: отчего НИР (х/д № 71/2004 от 03.09.2004 заключительный) / ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»; рук. Покусаев М.Н. - М., 2004. - 28 с. - Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г., Золин О.Г. - № ГР0120.0501434. -Инв№ 0220.0501092.

36. Тензометрирование валопровода теплохода «Александр» пр. 1677Т: отчет о НИР (х/д № 67/2004 от 26.07.2004 заключительный) / ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»; рук. Покусаев М.Н. - М., 2004. - 34 с. - Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г., Золин О.Г - №ГР0120.0501436. -Инв.№0220.0501094.

37. Послеремонтные испытания пропульсивной установки танкера «Анна» проекта 621: отчет о НИР (х/д № 65/2004 от 25.06.2004 заключительный) / ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»; рук. Покусаев М.Н. - М., 2004. - 28 с. -Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г., Золин О.Г. -№ГР0120.0501438. - Инв.№0220.0501096.

38. Расчет и торсиографирование машино-движительного комплекса сухогруза «Богсан-4» пр. 19620: отчет о НИР (х/д № 68/2004 от 20.08.2004 заключительный) / ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»; рук. Покусаев М.Н. -М., 2004. - 28 с. - Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г., Золин О.Г. -№ ГР 0120.0501439. - Инв. № 0220.050109.

39. Уточнение расположения запретных зон рабочего диапазона главных двигателей танкера «Владимир Правик» пр. 1677М-ЛМПП: отчет о НИР (х/д № 69/2004 от 25.08.2004 заключительный) / ФГОУ ВПО

« Астраханский государственный технический университет»; рук. Покусаев М.Н. - М., 2004. - 29 с. - Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г., Золин О.Г.- №ГР0120.0501442. -Инв№0220.0501100.

40. Замеры эффективной мощности и крутильных колебаний главных двигателей танкера «Ленанефть-2070» методом тензометрирования валопровода и оценка результатов: Отчет по НИР (х/д № 83/2005 от 08.02.2005 заключительный) / ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»; рук. Покусаев М.Н. -М., 2005. - 29 с. - Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г., Золин О.Г.- №ГР0120.0508108. - Инв. №0220.0 505392.

41. Измерение фактических мощностных показателей пропульсивной установки и крутильных колебаний главных двигателей танкера «Ленанефть-2069» после капитального ремонта и оценка результатов: Отчет по НИР (х/д № 84/2005 от 29.03.2005 заключительный) / ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», рук. Покусаев М.Н. - М., 2005. - 27 с. - Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г., Золин О.Г. - № ГР 0120.0508104. - Инв. №0220.0 505388.

42. Оценка технического состояния демпферов крутильных колебаний машино-движительного комплекса РДОС «Камызякский»: Отчет по НИР (х/д № 88/2005 от 17.03.2005 заключительный) / ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»; рук. Покусаев М.Н. - М., 2005. - 25 с. - Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г, Золин О.Г. - № ГР 0120.0508105. -Инв№0-220.0 505389.

43. Очередное освидетельствование на предмет оценки технического состояния демпферов крутильных колебаний главных двигателей т/х «Нефтерудовоз-31М»: Отчет по НИР (х/д № 93/2005 от 08.04.2005 заключительный) / ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»; рук. Покусаев М.Н. - М., 2005. - 24 с. -Исполн • Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина ЕХ., Золин О.Г. -№ГР0120.0508106 - Инв. №0220.0 505390.

44. Торсиографирование машино-движительного комплекса судна «Игорь Асеев» пр.81200 с целью подтверждения расчета крутильных колебаний валопровода с дизель-редукторным агрегатом ДРР 550/1000: Отчет по НИР (х/д № 95/2005 от 14.04.2005 заключительный) / ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»; рук. Покусаев М.Н. - М., 2005. - 27 с. -Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г., Золин О.Г. -№ГР0120.0508107. - Инв. №0220.0 505391.

Рис. 22. Стенд для испытаний демпферов крутильных колебаний двигателей внутреннего сгорания

Рис. 23. Модельный жидкостной демпфер, тензометрический датчик-торсиограф и скоростная камера СКС-1м.

•6-850

Покусаев Михаил Николаевич

Демпфирование крутильных колебаний в валах судовых дизелей: моделирование, экспериментальные и натурные исследования

Подписано к печати 23.12.2005 г.

_Формат 60 х 84 /16. Уч. изд. л.2,0. Тираж 120 экз._

Отпечатано в типографии ФГОУ ВПО «АГТУ». Заказ № 795. г. Астрахань, ул. Татищева 16

Введение.

ГЛАВА 1. Конструкции и анализ эксплуатационных характеристик современных демпферов крутильных колебаний в судовых ф пропульсивных комплексах.

1.1 Основы практического выбора демпфера в современном проектировании судовых дизельных установок.

1.2 Режимы работы и основные динамические параметры среднеоборотных дизелей судов Волго-Каспийского бассейна.

1.3 Полиметилсилоксановые (силиконовые) демпферы крутильных колебаний.

1.3.1 Классификация демпферов, используемых в судовых энергетических установках.

1.3.2 Типы и конструкции судовых демпферов.

1.4 Полиметилсилоксановая жидкость как наполнитель демпфера в пропульсивном комплексе.

1.4.1 Общие сведения. Выбор демпфирующей жидкости.

1.4.2 Физико-химические свойства полиметилсиколсановой жидкости.

1.4.3 Методы определения физико-химических свойств ф полиметилсилоксановой жидкости.

1.5 Современное состояние проблемы гашения крутильных колебаний.

1.6 Инструментальное обеспечение экспериментальных исследований крутильных колебаний.

1.6.1 Датчики механических напряжений в судовых валах.

1.6.2 Датчики крутящего момента с магнитоупругими преобразователями.

1.7 Экспериментальные исследования крутильных колебаний.

1.8 Цель и задачи диссертационной работы.

ГЛАВА 2. Теоретический аспект демпфирования крутильных колебаний в валах судового пропульсивного комплекса. (Механико-математическая модель процессов, протекающих в динамическом гасителе колебаний с жидким наполнителем).

2.1 Гидродинамическая модель вязкого трения в слое силиконовой жидкости в зазорах демпфера крутильных колебаний.

2.2 Течение в кольцевых зазорах.

2.3 Определение реакции жидкости в кольцевых зазорах.

2.4 Асимптотическое представление решения.

2.5 Определение моментов вязких сил трения, действующих на корпус и маховик в кольцевых зазорах.

2.6 Течение в торцевых зазорах.

2.7 Определение реакции жидкости в торцевых зазорах.

2.8 Определение моментов вязких сил трения, действующих на корпус и маховик в торцевых зазорах.

2.9 Динамические уравнения демпфера крутильных колебаний.

2.10 Расчет амплитудно-частотных характеристик демпфера крутильных колебаний.

2.11 Энергетические характеристики.

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования демпфирования крутильных колебаний.

3.1 Цель и задачи экспериментального исследования.

3.2 Стенд испытаний и исследований демпферов судовых дизелей.

3.3 Электронное оборудование стенда для испытания демпфера.

3.4 Результаты экспериментального исследования модельного силиконового демпфера.

3.5 Измерение параметров крутильных колебаний на валах дизельных установок судов усовершенствованным комплексом «Astech Electronics».

3.6 Сертификационная документация по испытательному стенду

3.7 Характеристики демпфера.

ГЛАВА 4. Натурные испытания и исследования работы силиконовых демпферов крутильных колебаний в условиях эксплуатации судов.

4.1 Значение и организация испытаний и исследований демпфирования крутильных колебаний в судовых валах в условиях эксплуатации.

4.2 Натурные испытания силиконовых демпферов главных двигателей судов Волго-Каспийского бассейна и оценка их перспективной работоспособности.

4.3 Причины снижения эффективности демпфера.

4.3.1 Влияние утечки наполнителя.

4.4 Изменение физико-химических свойств демпфирующей жидкости в эксплуатации.

4.4.1 Экспериментальные исследования.

4.4.2 Результаты экспериментальных исследований изменения физико-химических свойств полиметилсилоксановых жидкостей.

4.5 Интеграция образования, науки и бизнеса в современном техническом университете.

Водоизмещающее судно в целом представляет собой сложнейшую конструкционную систему, многочисленные составляющие элементы которой находятся в постоянной внутренней взаимозависимой механической связи и взаимодействии с окружающей средой. Большие габариты современных транспортных судов, высокое и многообразное их насыщение различным технико-энергетическим оборудованием доводит построечную стоимость до многих миллионов американских долларов. Например, цена нового морского газовоза класса LNG вместимостью 150.200 тыс.м"* составляет $ 200 млн. Высокая цена судна обусловливает необходимость всестороннего обеспечения его высокого ресурса - обычно не менее 25 лет. Современные большегрузные танкеры - перевозчики сжиженного газа проектируются и строятся на 40-летний ресурс для обеспечения их привлекательной рентабельности. Понятно, что надежная реализация столь длительного ресурса габаритной металлоконструкции (длина морских судов 100.300 м, ширина до 50 м, осадка в грузу 10.20 м) требует особенно глубокой проработки проблемы усталостной прочности элементов судового набора во всех его частях и, особенно, в конструкционных элементах линии пропульсивного комплекса от главного двигателя до дейдвудного яблока и гребного винта. Здесь основной источник внутреннего динамического нагружения судового набора - трансмиттер этого нагружения - вал во всех его частях от упорного подшипника до гребного вала.

Повторно-переменный характер и динамика передаваемого валом крутящего момента обуславливается многими факторами: как внутренними для рассматриваемого пропульсивного комплекса, так и внешними по отношению к нему (режим работы судна, состояние моря и положение судна в нем).

Основным внутренним фактором, всесторонне обусловливающим характер нагружения пропульсивного вала является главный двигатель со всеми его схемными, конструкционными и энергогенерирующими особенностями.

В настоящее время более 95% водоизмещающих транспортных судов мирового флота имеет в качестве главных двигателей дизели. Принципиальной конструкционной и энергогенерационной особенностью дизеля является его шатунно-поршневая схема и, связанный с ней циклически, прерывистый процесс сжигания топлива. Она обеспечивает дизелю с одной стороны максимальную для тепловых двигателей топливную экономичность (rje = 0,50), с другой - циклическую неравномерность крутящего момента на коленчатом валу. Многоцилиндровый дизель вместе со всеми валами, включая гребной, образует упругую систему, передающую циклически переменный в установившемся режиме работы крутящий момент, определяющий также циклически меняющуюся деформацию закручивания вала во всех его частях. Эти деформации из-за их цикличности называются крутильными колебаниями. Они характеризуются частотой и амплитудой деформации закручивания или соответствующей ей величины касательного или главного (нормального) напряжения на поверхности вала.

Естественно, что пропульсивная линия валов, включая коленчатый вал дизеля, как всякая упругая система, имеет определенные характеристики собственных крутильных (равно как осевых и изгибных) колебаний. В отличие от них крутильные колебания, развивающиеся в судовых валах в процессе их рабочего нагружения, называются вынужденными. Совпадение частот собственных и вынужденных колебаний на определенных (резонансных) режимах работы пропульсивного комплекса чревато превышением допускаемых напряжений в вале и даже его возможным разрушением.

Определение характеристик собственных крутильных (равно как изгибных и осевых) колебаний в теоретическом анализе и в проектных расчетах пропульсивного комплекса представляет собой огромную по объему влияющих факторов и трудностям количественных оценок их характеристик физико-математическую проблему. По существу это комплексная проблема, состоящая из ряда отдельных проблем, которые не только могут, но и должны рассматриваться самостоятельно как отличные по своему физическому содержанию и как относящиеся к различным конструкционным объектам, входящим вместе в пропульсивный комплекс. Соединение решений этих проблем при условии их обоснованности и правильности также представит собой итоговую научно-техническую проблему, решение которой составит теоретическую основу создания метода полного проектного расчета крутильных колебаний в судовых дизельных пропульсивных установках и надежных методов конструкционного подавления их запредельного развития.

Одним из существующих методов подавления чрезмерных амплитуд (по деформациям и напряжениям) является демпфирование крутильных колебаний.

Эта проблема в целом составляет предмет настоящей диссертационной работы. В ее четырех главах рассмотрены:

1 Демпфирование крутильных колебаний в дизельных пропульсивных установках. Современные демпферы: конструкции, эксплуатационные характеристики. Сравнительный анализ вариантов, преимущества, недостатки, эффективность. Демпферы в свете документов и инструкционных писем Классификационных обществ и МАКО -Международной Ассоциации Классификационных Обществ (IACS -International Association of Classification Societies). Постановка проблемы и отдельных задач диссертационной работы.

2 Общая теория гидромеханического демпфера с полиметилсилоксановыми (в дальнейшем силиконовыми) наполнителями. Решается общая задача о движении жидкости в краевых условиях, адекватных конструкционным решениям в патентах Geislrnger, Holset, TSE и др. На основе полученного решения разработана программа расчета развития и подавления амплитуд характеристик крутильных колебаний. Выводы и результаты расчетов.

3 Экспериментальное стендовое исследование крутильных колебаний. Экспериментальный стенд. Оборудование. Измерительная и регистрирующая аппаратура. Методика экспериментального исследования. Погрешность измерений. Результаты экспериментального исследования. Сравнение данных расчета и экспериментов. Анализ. Выводы. Отметим, что в стендовых экспериментах и далее в натурных испытаниях на судах использовалась современная уникальная измерительная и регистрирующая техника, включая скоростную киносъемку. Получен ряд новых данных о поведении силиконового демпфера и его эффективности, химико-физических свойствах полиметилсилоксановых (силиконовых) жидкостей в специфических условиях эксплуатации демпферов.

4 Натурные испытания силиконовых демпферов на судах класса «река-море». Натурные испытания демпферов работающих в условиях рейсов и промысла были выполнены на судах проектов (№№ 326.1, 550А, 630, 787, 1577, 1570, Н-3291, 3290, 12911, 19610, 19620, 81200, СМ377) в основном с использованием стендовой аппаратуры. В ходе испытаний были сделаны важные в практическом отношении обнаружения и отработаны соответствующие рекомендации по поводу организации текущих (плановых) ревизий демпферов и их ресурсных сроков.

Основные положения и выводы по работе сформулированы в 8 пунктах «Заключения».

Выводы по параграфу 4.4.2

Достаточно большой объем выборки показывает, что практически все показатели, характеризующие текущее ТС ПМС-Ж, изменяются незначительно. Следовательно, при отборе проб ПМС-Ж из СД с целью определения его работоспособности по ФХС ПМС-Ж данные такого анализа не могут являться исчерпывающими для принятия решения о его дальнейшей эксплуатации. Результаты проведенных исследований ФХС ПМС-Ж в диапазоне наработки жидкости от 0 до 60 тыс. ч показали, что основные ФХС изменились следующим образом:

1) во всем диапазоне фактической наработки ПМС-Ж наблюдается изменение вязкости на 188 сСт, что составляет 12,6% от номинальной вязкости ПМС-Ж (1500 сСт) при допускаемом уровне по ГОСТ13032-77 изменения вязкости жидкости на ±25% от номинального значения;

2) не четко прослеживается зависимость изменения плотности ПМС-Ж от величины наработки жидкости, значение ее варьируется в пределах 960.984 кг/м3, т.е. 2,5%. Регламентируемые ГОСТ 13032-77 верхнее и нижнее значения плотности 910.980 кг/м практически полностью охватывают весь диапазон данных исследования этого параметра;

3) обнаруженные в ПМС-Ж механические примеси свидетельствуют об износе основных поверхностях СД. Содержание механических примесей изменяется в зависимости от величины наработки от 0% при Т = 0 часов до максимального значения 0,4% при Т = 60000 ч. Характер изменения содержания механических примесей в ПМС-Ж имеет тенденцию к росту;

4) температура вспышки ПМС-Ж, исследованная в данной работе, изменяется по более определенной зависимости. Увеличение данного показателя с 203 °С (Т = 0 ч) до 330 °С (Т= 34400 и 60000 ч) характерно для всех проб ПМС-Ж. С ростом наработки ПМС-Ж происходит рост температуры вспышки ПМС-Ж на 50%;

5) в ходе исследования установлено, что в процессе эксплуатации массовое содержание Si02 в пределах наработки изменяется с 36 до 38,9%;

6) исследованная зависимость вязкости от температуры показывает, что при изменении температуры для всех жидкостей, имеющих различные значения наработки, вязкость изменяется по степенной зависимости при удовлетворительных статистических параметрах анализа.

Таким образом, величина наработки ПМС-Ж на изменение ее ФХС до 60 тыс. ч практически не влияет. ПМС-Ж, используемые в течение всего срока службы, стабильны и проведение отбора проб (как альтернативный способ торсиографированию) и анализ ПМС-Ж не является информативным для определения работоспособности СД в составе МДК.

4.5 Интеграция образования, науки и бизнеса в современном техническом университете [143,151,171]

В сфере образования формируется основа современной экономики -экономики знаний, которая строится, прежде всего, на интеллектуальном труде. Свойство хозяйствующего субъекта, приводящее к приросту дополнительной выгоды, превышающей сумму индивидуальных усилий его участников возникает как результат интеграции образования, науки и бизнеса. Именно такую интеграцию мы называем синергией. Она составила единственный и существенный предмет дискуссии на недавней российско-американской конференции руководителей ряда мировых образовательных и научно-исследовательских центров России с участием министра науки и образования России и США [47].

Если обратиться к статистике, то в десятке стран, составляющих технологическое ядро современного мира, профессии с преобладанием интеллектуального труда составляют, например, в США - 85 %, в Великобритании - 89 %, в Японии - 90 %. При этом спецификой рабочей силы XXI века, является её информационно-интеллектуальная составляющая. А за формирование именно этой составляющей традиционно отвечает сфера образования. Все это подчеркивает необходимость интеграции образования и научной деятельности. В России в настоящий момент времени сконцентрировано 10. 12% научных кадров мира, при этом нашу страну относят к группе стран со средним уровнем развития науки. При этом если в 50-х годах XX века приблизительно 90% наемных работников выполняли ф свои обязанности по принципу «делай так, как тебя инструктируют», то в настоящий момент таких сотрудников осталось не более 20%, остальные работники представляет собой высококвалифицированный персонал, обладающий уникальными знаниями и представляющий собой конгломерат профессионально подготовленных специалистов широкого профиля.

В связи с этим, особенность развития образования в постиндустриальном обществе заключается в том, что потребителям образовательных услуг необходимы не только теоретические знания, но и хорошая практическая подготовка. Глобальная мировая информатизация диктует новые требования к уровню подготовки молодых специалистов, особенно технического профиля. Ведь для того, чтобы ' стать конкурентоспособным на рынке труда, выпускник технического вуза должен обладать экономической и юридической подготовкой в вопросах, 01 затрагивающих область его профессиональных интересов. Все это обусловливает необходимость синергетического слияния бизнеса, образовательного и научного процессов.

В университете на протяжении длительного периода времени ведутся теоретические и экспериментальные исследования по проблемам динамики машино-движительных комплексов судов рыбопромыслового, морского и речного флотов. Исследование регионального рынка консалтинговых услуг в данной сфере и накопленный опыт привели ученых кафедры «Эксплуатация водного транспорта» к осознанию возможности платного предоставления подобных услуг. Обладая значительным интеллектуальным потенциалом и необходимым техническим оборудованием, ими было ® принято решение о создании на базе университета Центра. Центр прошел аккредитацию PC и РР на право сертификации средств морской техники. Основным видом деятельности Центра стало проведение испытаний на КК судовых валопроводов главных энергетических установок и вспомогательных агрегатов. Руководством Центра было принято решение о привлечении к научной и практической деятельности талантливой молодежи 0 - студентов и аспирантов, которые могли бы на практике применять полученные в процессе обучения знания, совершенствовать их путем научного поиска под руководством опытных педагогов.

Студенты и аспиранты получают уникальный опыт работы в условиях современного российского рынка в избранной ими области деятельности. Приходя работать в Центр, молодежь проходит все организационные ступени - от курьера до инженера по производству, обработке и оформлению результатов в соответствии с требованиями ИСО серии 9000 и основными нормативными ГОСТами. Руководство Центра активно привлекает молодежь ко всем этапам предпроектной работы: от проведения маркетинговых исследований и поиска потенциальных клиентов до заключения коммерческих договоров и их юридического и финансового сопровождения.

Лучшее средство обучения - это пример. Руководство Центра своим ф примером приучает молодежь к цивилизованному ведению бизнеса. Для этого разработана система корпоративных ценностей, во главу которой поставлена высокая деловая репутация Центра. Чтобы избежать соблазна формирования у молодежи стереотипа «быстрой» наживы за счет утери независимости оценки, проводимой Центром, руководство пошло на довольно «затратные» для себя меры - размер вознаграждения всех сотрудников Центра не зависит от величины прибыли, полученной от реализации заказа. За счет прибыли Центр направляет аспирантов, студентов в командировки в крупные научные центры Москвы и Санкт-Петербурга, публикует результаты их научных исследований, приобретает новейшее оборудование, которое использует в учебном процессе. • За четыре года коллективом из десяти человек было проведено свыше ста испытаний с общей экономической эффективностью более 2,5 млн. рублей. На фактическом материале защищено две кандидатские диссертации,

10 дипломных проектов, 35 курсовых проектов по актуальным проблемам судовых энергетических установок.

На примере работы Центра в университете создана целая сеть хозрасчетных предприятий, работа которых представляет собой синергию образования, науки и бизнеса.

Молодые люди, прошедшие школу Центра, выходят в профессиональную жизнь высококвалифицированными специалистами, отвечающими требованиям нового времени.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании полученных в работе результатов можно сделать следующие основные выводы и дать соответствующие рекомендации:

1 Анализ конструкций и эксплуатации демпферов ДУ судов класса «река-море» и материалов исследований ИЦ MTS показал, что основными демпфирующими устройствами в составе ДУ данных судов являются жидкостные демпферы, содержащие силиконовые жидкости в качестве наполнителя. Более 50% СД из ныне эксплуатируемых полностью выработало установленный ресурс (25.30 тыс. ч), часть из них превысила его вдвое (10%), а оставшиеся СД достигнут установленного ресурса в ближайшие годы.

2 Проведенные статистические исследования старения ПМС-Ж демпферов для диапазона наработки до 60 тыс. ч показали, что основные ФХС (вязкость, плотность, массовое содержание кремния и механических примесей,

Ф температура вспышки), характеризующие ТС СД стабильны и соответствуют нормам, регламентированным ГОСТ 13032-77 - Жидкости полиметилсилоксановые. Технические условия, М.: Изд-во стандартов. -1978 (изм. 01.10.94). - 13 с. Проверка ТС жидкостных демпферов, выработавших установленный ресурс, регламентированный нормативными документами путем отбора проб ПМС-Ж как альтернативный вариант непосредственному измерению КК ДУ судов, не может считаться исчерпывающим для принятия решения об их дальнейшей эксплуатации. Параграф 5.2.2.7 (С. 85) Правил классификационных освидетельствований судов PC 2004 г. в этой части следует изъять.

3 Разработанная математическая модель демпфирования КК на основе ® решения фундаментальных уравнений Навье-Стокса для условий функционирования жидкостного демпфера судового дизеля позволила установить основные влияющие на эффективность демпфера его конструкционные параметры и свойства наполнителя и связать их в единую,

172 графически представленную характеристику демпфера в виде зависимости от частоты возмущающего момента, амплитуды, работы (мощности) КК, эффективного КПД демпфера при различных значениях вязкости наполнителя. Характеристика как совокупность изменения основных параметров демпфера в зависимости от частоты возмущающего момента позволяет осуществлять приближенно оптимальный выбор демпфера для ДУ и прогностически оценивать уровень его функционирования на стадиях проектирования, производства, эксплуатации и ремонта.

Разработанный и внедренный для стендовых и в эксплуатационных условий натурных испытаний тензометрический (с бесконтактной коммуникацией сигнала) датчик-торсиограф, адаптированный к ротативной системе телеметрии фирмы «Astech Electronics» позволяет с высокой точностью определять амплитуды и частоты КК валов в системах двигатель-потребитель.

Спроектированный, изготовленный и обеспечивший экспериментальные исследования электромеханический стенд адекватно моделирует работу жидкостного демпфера в составе реальных ДУ судов, обеспечивая получение необходимых характеристик последнего при проведении различного вида испытаний. Разработанная конструкция модельного жидкостного демпфера позволяет проводить экспериментальные исследования процессов демпфирования с целью конструкционной оптимизации и выбора характеристик наполнителя для соответствующих условий эксплуатации с целью создания демпферов с высокой эффективностью.

Анализ кинограмм кинематики модельного СД показал, что наилучшее подавление КК происходит тогда, когда корпус и маховая масса демпфера движутся со значительным сдвигом фаз, одинаковой частотой и отношением амплитуд их колебаний близким к единице при вязкости наполнителя 4.8 Пас.

7 Созданные программы расчетов демпферов могут применяться при проектировании, а методы и методики их испытаний, средства измерений, регистрации - в любого вида испытаниях демпферов в условиях их эксплуатации, а также в системах контроля и регулирования режима нагружения дизелей.

8 Разработанная на основе методики по диагностированию, оценке надежности и определению остаточного ресурса силиконовых демпферов КК судовых ДВС, ИД 2-030101-009, 2003 г., согласованная с Инспекциями PC и РР и апробированная программа проведения сертификационных предъявительских испытаний демпферов, превысивших установленный нормативной документацией ресурс, рекомендуется к использованию при контроле ТС с целью определения допустимого срока их дальнейшей эксплуатации.

Общим итогом выполненной работы является применение современных методов математического и натурного физического моделирования, испытательного оборудования и средств измерений, обеспечившее возможности создания высокоэффективных демпферов, улучшение контроля качества при производстве, эксплуатации и ремонте с использованием качественных и количественных характеристик на основе совершенствования процессов демпфирования, более полного использования ресурса и снижения вероятности отказов.

Интегральная экономическая оценка диссертационной работы, как результата интеллектуальной (креативной) деятельности составляет 16 млн. руб.1

В ходе выполненных исследований автором реализован механизм синергии бизнеса, науки и образования для привития студентам и аспирантам технических университетов навыков инновационной научно-технической деятельности. Покусаев М.Н. Интегральная -экономическая оценка синсргстического слияния образования, науки и бизнеса в техническом университете / Покусаев М.Н., Минсва O.K. // Вестник Воронежского государственною техническою университета. Серия «Организатор производства». 2004. № 2(25). С. 104-105.

1. Алексеев В.В. Крутильные колебания валопроводов судовых0 установок. Л.: Судостроение, 1970 с. 127.

2. Алексеев В.В., Болотин Ф.Ф. и др. Демпфирование крутильных колебаний в судовых валопроводах.-Л.: Судостроение, 1973.-280с.

3. Алексеев В.В., Бухарина Г.И., Пахомов К.Н., Терских В.II. Крутильные колебания валопроводов судовых установок. Труды ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, вын.257, Л.: Судостроение, 1970.

4. Алексеев В.В., Пахомов К.Н. Упрощенный метод расчета силиконовых демпферов крутильных колебаний. «Судостроение», 1978, №11. -с.54.

5. Алексеев В.В., Терских В.П. Теория и метод расчета нелинейного силиконового демпфера крутильных колебаний с упругим креплением его ступицы к валу. «Известия вузов» (Машиностроение), 1976, №3. с. 58-95.

6. Андрианов К.А. Технология элементоорганических мономеров и полимеров. М.: Химия, 1983.-е. 596.

7. Бабайцев А.В. «Разработка электродинамической модели ДВС для испытания силиконовых демпферов». М., НТЦ «Знание», 1998г. 87с.

8. Бадышева К.М. и др. Прогнозирование сроков службы индустриальных масел с присадками. Химия и технология топлив и масел, 1985, №11.-С.41.

9. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний: Учебник для вузов. М.: Высшая школа. 1980.-е. 408.

10. Бокшицкая Н.А., Разоренов 10.В. и др. Химическое старение полимерных материалов в кремнийорганических мономерных иполимерных продуктах. В книге «Старение и стабилизация полимеров».

11. Сборник статей. Уфа УНИ 1983; с. 106.

12. Бурденко А.Ф. О выборе оптимальных параметров жидкостного демпфера крутильных колебаний с упругой связью. //Прикладнаяф, механика, АН УССР, т. 1, вып. 10, 1965.

13. Бухарина Г.И. Демпфирование в поршневых двигателях при резонансных крутильных колебаниях. Труды ЛПИ, №249, M.-JI.: Машиностроение. 1965.

14. Бухарина Г.И., Иванов М.Ю., Тимофеев В.И. Анализ существующих методов расчета и способов измерения крутильных колебаний судовых валопроводов и тенденции их совершенствования, СПб.: IITC РМЕС. Вып.23. 2000.

15. Заполнение демпферов крутильных колебаний силиконовой жидкостью. -Реферативный сборник НИИинформтяжмаш. М. 1988, с. 13-17.

16. Вафин Р.И., Тарасов Ю.П. и др. Исследование стабильности кремнийорганических герметиков ускоренными методами. В книге «Старение и стабилизация полимеров». Сборник статей. Уфа УНИ 1983; с.149.

17. Воронков М.Г. и др. Гетеросилоксаны. Новосибирск.Наука, 1984, с.269

18. Горелик Б.М., Горелик Л.Б. Эластомериые элементы-гасители крутильных колебаний коленчатых валов двигателей. Производство и использование эластомеров. 1995, №10, с. 10-14.

19. ГОСТ 11063-77. Масла моторные с присадками. Метод определения стабильности по индукционному периоду осадкообразования, М.: Издательство стандартов. 1978 (изм. 01.01.84); с.4.

20. ГОСТ 13032-77. Жидкости полиметилсилоксановые. Технические условия, М.: Издательство стандартов. -1978 (изм. 01.10.94), 13с.

21. ГОСТ 13032-77. Жидкости полиметилсилоксановые. Технические условия, М.: Издательство стандартов. 1978 (изм. 01.10.94); 13 с.

22. ГОСТ 19295-73. Смазки пластичные. Метод определения механической стабильности, М.: Издательство стандартов. 1976.(изм. 01.07.95, 01.08.90, 01.08.97); с.8.

23. ГОСТ 20841.1-7 Продукты кремнийорганические. Метод определения внешнего вида и механических примесей, М.: Издательство стапдартов.-1976 (изм. 01.10.90); с. 1.

24. ГОСТ 20841.2-75 Продукты кремнийорганические. Метод определения содержания кремния, М.: Издательство стандартов. 1976 (изм. 01.09.85,01.10.90); с.6.

25. ГОСТ 20841.3-75 Продукты кремнийорганические. Метод определения температуры застывания, М.: Издательство стандартов. -1976; с.2.

26. ГОСТ 20841.4-75 Продукты кремнийорганические. Метод определения реакции среды, М.: Издательство стандартов. 1976 (изм. 01.10.90); с.З.

27. ГОСТ 20841.4-75. Продукты кремнийорганические. Метод определения реакции среды, М.: Издательство стандартов.-1976 (изм. 01.10.90); с.З.

28. ГОСТ 20841.5-75 Продукты кремнийорганические. Метод определения содержания алкоксильных групп, М.: Издательство0 стандартов. 1976 (изм. 01.10.90, 01.09.85); с.4.

29. ГОСТ 9144-79. Топливо для двигателей. Метод определения термической стабильности в статических условиях, М.: Издательство стандартов. 1979 (изм. 01.10.84); с.4.

30. Демпфер крутильных колебаний. А.с.: 1696787 СССР /Фомин Ю.И., Новиков В.Г., Никитин С.В. Брянский институт транспортного машиностроения №4739345/28, опубл. 1991.ф, 35. Ден-Гартог Дж. П. Механические колебания, М. 1963.

31. Диоды, тиристоры, транзисторы и микросхемы широкого применения. Справочник. / Бессарабов Б.Ф., Федюк В.Д. Воронеж: ИПФ «Воронеж», 1994.-720с.

32. Диткин В.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования и операционное исчисение. М.: Физматгиз. 1961.

33. Ефремов JI.B. Практика инженерного анализа надежности судовой техники. JI: Судостроение, 1980. с. 176.

34. Ефремов JI.B. Справочник по крутильным колебаниям валопроводов судов флота рыбной промышленности. Л.: Гипрорыбфлот, 1970. с. 120.

35. Ефремов JI.B., Иванов М.Ю., Сергеев К.О. Оценка работоспособности демпферов крутильных колебаний судовых ДВС. Научно-технический сборник ГУР, СПб., 2003, с.98-325.

36. Н.Е. Жадобин Магнитоупругие преобразователи в судовой автоматике. JI.: Судостроение, 1985.

37. Н.Е. Жадобин, А.П. Крылов, В.А. Малышев. Элементы и функциональные устройства судовой автоматики. СПб., Элмор, 1998.

38. Зайдман Е.С. Определение оптимальной величины трения в демпферах крутильных колебаний коленчатых валов ДВС. Вестник машиностроения, 1966, №9. с. 36.

39. Зайдман Е.С., Осипова О.А. Определение вязкости жидкости в силиконовых демпферах крутильных колебаний. В сб. «Проблемы развития комбинированных двигателей внутреннего сгорания». М.: Машиностроение. 1968. с. 9.

40. Зайдман Е.С., Соколов Ю.Н. Экспериментальное определение трения кремнийорганической жидкости в силиконовом демпфере крутильных колебаний. Труды ВНИТИ, Коломна, вып.31, 1968.

41. Информационное письмо Подразделениям Российского Морского Регистра Судоходства. №009-6.9.2.47-19021 от 31.12.1999.

42. Исследовательские университеты. Интеграция науки и образования. -Российско-американская научная конференция, Москва, 2005.

43. Исследования в области кремнийорганических соединений. Синтез и физико-химические свойства. Сборник статей. М.: Изд. АН СССР, 1962. -с. 254.

44. Истомин П.А. Крутильные колебания в судовых ДВС.-Л.: Судостроение, 1968.-304с.

45. Карась В.З. Силиконовые демпферы крутильных колебаний судвых двигателей внутреннего сгорания. В кн. «Судоремонт флота рыбной промышленности», 1976, №31.-е. 395-420.

46. Карась В.З., Равкинд А.А. Разработка опытного образца демпфера крутильных колебаний с кремнийорганической жидкостью. «Энергетический бюллетень», 1965, №3-4.

47. Карпухин О.Н. Прогнозирование срока службы полимерного материала в изделии. Современное методическое обеспечение, проблемы и перспективы. В книге «Старение и стабилизация полимеров». Сборник статей. Уфа У НИ 1983; с. 139.

48. Кочин Н.В., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. Часть II, М., 1963.

49. Кремнийорганические продукты, выпускаемые в СССР. Каталог-справочник. М.: Химия, 1985. с. 72.

50. Кремнийорганические соединения и материалы на их основе. Под ред. Рейхсфельд В.О. Л.: Наука, 1988 с.795.

51. Крешков А.П. и др. Практическое руководство по анализу мономерных и полимерных кремнийорганических соединений. М.: ГНТИХЛ, 1962.-с. 544.

52. Кротиков В.А., Харитонов Н.П., Филина JI.B. Изучение физико-механических свойств наполненных полиорганосилоксанов. В кн. «Химия и практическое применение кремнийорганических соединений». Л.: 1986.-с. 192-197.

53. Лазарев С.О. Расчет и оценка эффективности демпфера крутильных колебаний коленчатого вала. Вестник машиностроения, 1995, №6. -с. 20-23.

54. Лебедев Н.Н. Специальные функции и их приложения, М., 1963.

55. Лельчук С.Л., Тубянская B.C. Физико-химические свойства некоторых кремнийорганических соединений. М.:Госхимиздат, 1961. -с. 248.

56. Лурье И.А. Крутильные колебания в дизельных установках. М.: Военмориздат, 1940. с. 278.62. ■ Максимов Г.А. Демпфер крутильных колебаний. // Морской флот, 1979, №5.-с. 42.

57. Маслов Г.С. Расчеты колебаний валов. М.: Машиностроение, 1980. -с. 151.

58. Маслов Г.С. Теоретическое и экспериментальное исследование гасителей крутильных колебаний. В кн. «Сборник статей по расчету• гасителей крутильных колебаний двигателей внутреннего сгорания». М.: Машгиз, 1950.-с. 26-51.

59. Небеснов В.И., Рубан Г.А. Предупреждение поломок судовых валов от опасных крутильных колебаний. М.: Транспорт, 1962.

60. Новиченок J1.H., Шульман З.П. Теплофизические свойства полимеров. -Минск, 1971.- 180 с.

61. Новые высокоэффективные кремнийорганические материалы. В кн. «Химия и технология элементоорганических соединений. Выпуск «Кремнийорганические соединения», М.: 1972. с. 78.

62. Овсянников М.К., Петухов В.А. Дизели в пропульсивном комплексе морских судов. Судостроение, 1988, с.

63. Олигоорганосилоксаны. Свойства, получение, применение. Соболевский М.В., ред., М.: Химия, 1985.-586с.• 70. Правила классификации и постройки морских судов. Т.1, С.-П.:

64. Морской Регистр Судоходства, 1995.

65. Родин П.Т. Расчет жидкостного демпфера матричным методом. В кн. «Судостроение и морские сооружения» выпуск 16 (Судовые энергетические установки), Харьков: Государственный университет им. А. М. Горького, 1971.-с. 81-85.

66. Родин П.Т. Эксплуатация силиконовых демпферов крутильных колебаний валопроводов судовых дизелей. М: ЦРИА «Морфлот», 1980. -40 с.

67. Самсонов Ю.А. и др. Справочник по ускоренным ресурсным испытаниям судового оборудования. JI. Судостроение.1981.- 382 с.

68. Самсонов Ю.А., Феденко В.И. Ускоренный метод оценки ресурса элементов судового энергетического оборудования. Судостроение, 1978, №12, с.25-29.

69. Сахаров А.Б. Защита судовых валопроводов от крутильных колебаний. М.: Транспорт, 1988.- 117с.

70. Свойства органических соединений. Справочник. Кузнецов М.А., Кузнецова J1.M. и др. JL: Химия, 1984. с. 455.

71. Сергеев С.И. Демпфирование механических колебаний. М.: Физматгиз, 1969,- с.873.

72. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. М.: Наука, 1980.

73. Соболевский М.В., Музовская О.А., Попелева Г.С. Свойства и области применения кремнийорганических продуктов.-М.: Химия, 1975.-424с.

74. Старение и стабилизация полимеров (Сб. статей). Под ред. Кузьминского А.С. М.: Химия, 1966.

75. Старение и стабилизация полимеров (Сб. статей). Под ред. Нейман М.Б. М.: Наука, 1964. с. 332.

76. Старение и стабилизация полимеров (Сб. статей). Уфа: УНИ, 1983. -с. 216.

77. Строение и реакционная способность кремнийорганических соединений. Под ред. Воронкова М.Г. Иркутск: 1977. с. 335.

78. Термические свойства кремнийорганических соединений. Обзор. М.: НИИТЭхим, 1973.-с. 384.

79. Терских В.П. Крутильные колебания валопровода силовых установок, Т.4.- JL: Судостроение, 1970. 276 с. 0 89. Терских В.П. Крутильные колебания валопровода силовых установок. Приложение. JL: Судостроение, 1971.-е. 307.

80. Тимошенко С.П. Прочность и степень . колебания элементовконструкций. М.: Наука, 1975, 704 с.

81. Титов В.Г. Математическая модель крутильной схемы испытательного стенда ДВС /Труды Волжской государственной академии водного транспорта, 1993, №267. с. 54-57.

82. Трение полимеров. Изд. АН СССР, 1972. с. 874.

83. Трение, изнашивание, смазка. Справочник под. ред. Крагельского и Алисина В.В. Т. 1,2. М.: Машиностроение, 1987.

84. Фишер И.З. Статистическая теория жидкостей. М.: Физматгиз, 1968. -с. 595.

85. Хабенко А.В., Марикюк Л.И. Термостойкость • полибисмалеимидаминов. В книге «Старение и стабилизацияполимеров». Сборник статей. Уфа УНИ 1983; с. 138.

86. Харитонов А.П. Исследования в области кремнийорганических соединений и материалов на их основе. В кн. «Проблемы химии силикатов». Л.: 1974. с. 278-294.

87. Харитонов Н.А. Органосиликатные материалы в теплофизических исследованиях. Л.: Наука, 1975 с. 284.

88. Харитонов Н.П. Термическая и термоокислительная деструкция полиорганосилоксанов. Л.: Наука, 1984-е. 207.

89. Циркуляр №009-2.9-11273ц «О ежегодных освидетельствованиях судовых дизелей», п.2 от 10.12.1997 г.

90. Чередниченко Г.И., и др. Зависимость вязкости нефтянных и сложноэфирных масел от давления и температуры. Химия и технология топлив и масел, 1990, №9. с.26.

91. Чистяков В.К. Динамика поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1989. -с.256.

92. Чумак В.И., Илларионов А.И. и др. Анализ основных методов прогнозирования остаточного ресурса сопряжений ДВС. Двигателестроение , №6, 1991, с. 18-20.

93. Шенк X. Теория инженерного эксперимента (пер. с англ.). М.: Мир, 1972. -с. 381.

94. Шепельский IO.JI. Старение и вязкость моторного масла. Двигателестроение, 1985, №2, с.36-39.

95. Ширяев М.П. и др. Применение силиконового демпфера на дизелях типа 12 ЧН 18/20. НИИИНФОРМТЯЖМАШ, ДВС, 4-72-19, 1972.

96. Штейнвольф Л.И., Карабан В.Н. Расчет и выбор оптимальных параметров силиконовых демпферов. //Теория механизмов и машин. Выи. 11, Харьков, 1971.

97. Штофф В.А. Основы моделирования. М.-Л.: 1986. с.304.

98. Яблонский А.А., Корейко С.С. Курс теории колебаний. М.: Высшая школа, 1975.

99. Bejan Liliana, Poterasu Victor Florin. Eigenvalues andeigensensitivities of the crankshaft damped vibration. Buletinul institulni politehnic. Bucuresti. Sec 5, 1995, №3.-p. 27-32.

100. Chao Chang-Po, Show S.W., Lee Cheng-Tang. Stability of the unison response for a rotating system with multiple tautochronic pendulum vibrationф. absorbers. Transactions of ASME: Journal of appl. Mechanicas. 1997, № 1. p.149.156.

101. Cinoto Vittorio. J volani smorzatori per motori endotermici. NT: Tech e tecnol. АМН A, 1991, №5.-p. 18-20.

102. Dispositif amortisseur de torsion, notament pour v'ehicule automobile. /Bonfilio Ciriaco. Valio №9315636 (Патент Франция, опубл. 30.06.1995).

103. Drehschwingungsdampfer mit viskosem dampfungsmedium, insbesondere fur Hubkolbenbrenn kraft maschinen /Btittner Siegfied, Rieme Kasten Klaus, Althaus Hogler. SKL-Motoren-und Systemtechnik AG. №4102773.6 (Патент ФРГ, опубл. 06.08.1992).

104. Drucker P.F., Harvard Business Review, №2 2002, p.20

105. Dual mode damper /Sisco William C., Haylett Timothy M., Simpson Ind., Inc. №805381 (Патент 5231893 США, опубл. 03.08.1993).ф: 117. Hafner К.Е., Maass H., Orsionchwingungen in der Verbrennungskvaftmaschinen Wien, New-York, Springer, 1985,434 p.

106. Hydraulischer Schwingungsdampfer entlaster auch den antiebsstrang. //Maschinenmarkt, 1993, №86. p. 71.

107. Hydraulischer torsionsschwingungsdampfer. //MTZ: Motortechnische Zeitschrift, 1994, №1.-p. 48.

108. Lewis F.M. The extended theory of the viscous vibration damper. Journal of appl.Mechanicas. Vol.22, №3, 1965.

109. Martinek Felix. Drehschwingungsdampfung beim Hubkolbenmotor. MTZ: Motortechnische Zeitschrift, 1998, №3. p. 172-175 .

110. Morita Т., Okamura H. Simple modeling and analysis for crankshaft three-• dimentional vibrations. Part 2: Application to an operating engine crankshaft.

111. Transactions of ASME: Journal of vibration, acoustics, stress and reliability in design, 1995, №1.-p. 80-86.

112. Nemec K.I. Theorie silikonoveho tlumice torsnish kmitu. Technicke zpravy. VUNM, №3-4, 1960.ф, 124. Nemec K.I. Vyzkum silikonoveho tlumice pro naffovy motor 8C, LI60. -Technicke zpravy. VUNM, №4, 1961.

113. Nestorides E.I. A handbook of torsional vibration. BICERA, Cambridge, 1958.

114. Roseller I. V. Information about VTD of SKL engine. (Fax message from 26-10-1998 to Russian Maritime Register of Shipping). SKL Motoren-und systemtechnik GmbH, 1998.-p. 13.

115. Sasaki Sen'ichi, Kamata Minoru. Torsional vibration characteristic of marine diesel propulsion system installed with highly-elastic rubber coupling.

116. Ф 1-st report: Full-scale measurement. Bulletin of marine engineering society1. Japan, 1994, №1.-p. 8-16.

117. Satoh Yosihiro, Nagamine Takeshi, Sogabe Kiyoshi. (Исследование работы демпфера крутильных колебаний) Transactions of the Japan society of mechanical engineers, 1992, №549 p. 1586-1591.

118. STE Schwingungstechnik. Maintenance Instruction for Viscous Torsional Vibration Dampers (VTD), 1996. p.6.

119. STE Schwingungstechnik. Procedure for samples of silicon fluid (VTD). QSA 18/0-95/01, 1996.-p. 3.

120. Torsional damper /Gomi Shoji, Bridgestone Corp. №681243 (патент США 5139120, опубл. 18.08.1992, приор. 09.04.1990, №2-93361, Япония).• 133. Torsional vibration absorber system /Speckhart Frank H. №80757 (Патент 5295411 CILIA, опубл. 22.03.1994).

121. Torsional vibration damper. /Vollett Eric Malcolm. Holset Engineering Co Ltd. №9224489 (Патент Великобритания, опубл. 26.05.1993).

122. Viscous damper. Instruction manual. Hasse & Wrede. Mohriner, 1997. -p.13.

123. Vorrichtlung zur unterdrcukung von torsionsschwingungen brennkraftmaschine. /Bolzmann Jorg, Volkswagen AG, №4115811.3 Патент ФРГ, опубл. 28.11.1991.

124. Wakabayachi Katsuhiko, Hondo Yasuhiro, Kamada Tomoaki, Shimoyada Kumio. Transactions of the Japan society of mechanical engineers, 1994, №572.-p.l 167-1174.

125. Wilson W.Ker. Practical solution of torsional vibration problems. Vol. 4. London, 1968.

126. Основное содержание диссертации опубликовано в работах:- в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях по перечню1. ВАК:

127. Степанов Д.В. Анализ возможности использования отечественных силиконовых жидкостей в демпферах крутильных колебаний STE / Степанов Д.В., Покусаев М.Н. // Вестник АГТУ: Сб. трудов АГТУ. 1997. С.87-88.

128. Стендовые испытания модельного демпфера крутильных колебаний / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Одинцов Д.Г. и др. // Вестник Воронежского государственного технического университета. Энергетика. 2004. № 7/4. С. 143-146.

129. Покусаев М.Н. Гидродинамическая модель процесса работы жидкостного демпфера крутильных колебаний / Покусаев М.Н.,

130. Алексеев В.В., Одинцов Д.Г. // Вестник Воронежского государственного технического университета. Энергетика. 2004. № 7/4. С. 156-159.

131. Покусаев М.Н. Основы математической модели судового демпфера крутильных колебаний ДВС с наполнителями с изменяемыми реологическими свойствами / Покусаев М.Н., Горбачев М.М. // Вестник АГТУ. 2004. №1(20). С. 110-112.

132. Стенд испытаний демпферов судовых двигателей / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Золин О.П. и др. // Известия вузов. Машиностроение. 2005. № 5. С. 54-60.

133. Итоги работы испытательного центра «Marine technology service» по сертификации средств морской техники / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Золин О.П. и др. // Известия вузов. Машиностроение. 2005. № 6. С. 4852.

134. Покусаев М.Н. Результаты работы испытательного центра «Marine technology service» (2000-2005 гг.). // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2005. Прил. № 2. С. 120-122.

135. Покусаев М.Н. Синергия образования, науки и бизнеса в современном техническом университете / Покусаев М.Н., МиневаО.К. // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2005. № 2.С. 122123.

136. Покусаев М.Н. Математическая модель работы жидкостного демпфера крутильных колебаний / Покусаев М.Н., Алексеев В.В., Одинцов Д.Г. // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2005. Прил.№2. С. 127-131.

137. Некоторые результаты стендовых испытаний модельного демпфера крутильных колебаний / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Одинцов Д.Г. и др. // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2005. Прил. №2. С. 123-127.

138. Моделирование работы демпфера крутильных колебаний / Ефремов J1.B., Алексеев В.В., Сергеев К.О., Покусаев М.Н. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2005. №6, С.

139. Покусаев М.Н. Влияние потери наполнителя на характеристику силиконового демпфера крутильных колебаний / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Золин О.П. // Транспортное дело России. 2005. Спецвыпуск №4. С.10-11

140. Покусаев М.Н. Некоторые результаты экспериментального исследования кинематики модельного силиконового демпфера / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Одинцов Д.Г. // Транспортное дело России. 2005. Спецвыпуск №4. С.23-24

141. Покусаев М.Н. Опыт оценки работоспособности силиконовых демпферов главных двигателей судов Волго-каспийского региона / Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Одинцов Д.Г. // Транспортное дело России. 2005. Спецвыпуск №4. С.24-25

142. Покусаев М.Н. Эффективность демпфирования крутильных колебаний судового двигателя при совмещении функций маховика и демпфера / Покусаев М.Н., Сибряев К.О. // Транспортное дело России. 2005. Спецвыпуск №4. С.25-26

143. Степанов Д.В., Покусаев М.Н. Анализ эксплуатации демпферов крутильных колебаний // Тез. докл. 39 науч. конф. ППС АГТУ, апрель 1996 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 1996. С. 134-135.

144. Степанов Д.В., Покусаев М.Н. Полиметилсилоксановая жидкость. Определение физико-химических свойств // Тез. докл. 41 науч. конф. ППС АГТУ, апрель 1997 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 1997. С. 198-199.

145. Степанов Д.В., Покусаев М.Н., Будников А.П. Электродинамическая модель крутильного стенда // Тез. докл. 43 науч. конф. ППС АГТУ, 2630 апреля 1999 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 1999. С. 112-113.

146. Хохлов В.В., Покусаев М.Н. Анализ методов классификации и прогнозирования объектов судовой техники // Тез. докл. международ, науч. конф., посвященная 70-летию АГТУ, 24-27 апреля 2000 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2001. С.209-210.

147. Покусаев М.Н., Горбачев М.М. Перспективность использования магнитных жидкостей в судовых демпферах крутильных колебаний //

148. Проблемы динамики и прочности исполнительных механизмов имашин: Тез. докл. науч. конф., октябрь 2002 г., Астрахань. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2002. С. 252-255.

149. Покусаев М.Н., Глухов А.Н., Золин О.П., Одинцов Д.Г. Стенд для испытаний демпферов судовых двигателей // Образование через науку: Тез. докл. международ, симпоз., 17-19 мая 2005 г., Москва. М.: МГТУ• им. Н.Э. Баумана, 2005. С. 410.

150. Теренин И.Н., Влагометрия судового топлива: Учебное пособие / Теренин И.Н., Покусаев М.Н. Астрахань: Изд-во «Нова», 2002. 173 с.отчетах о научно-исследовательских работах:

151. Уточнение расположения запретных зон рабочего диапазона главных двигателей танкера «Владимир Правик» пр. 1677М-ЛМПП: отчет о НИР (х/д № 69/2004 от 25.08.2004 заключительный) / ФГОУ ВПОф, «Астраханский государственный технический университет»; рук.

152. Покусаев М.Н. М., 2004. - 29 с. - Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г., Золин О.Г.-№ГРО 120.0501442. - Инв№0220.0501100.

153. Измерение фактических мощностных показателей пропульсивной • установки и крутильных колебаний главных двигателей танкера

154. Ленанефть-2069» после капитального ремонта и оценка результатов: Отчет по НИР (х/д № 84/2005 от 29.03.2005 заключительный) / ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»; рук.

155. Покусаев М.Н. М., 2005. -21 е.- Исполн.: Глухов А.Н., Одинцов Д.Г., Ильина Е.Г., Золин О.Г. -№ ГР 0120.0508104. - Инв. №0220.0 505388.