1.1 Виды нагрузок, вызывающих вибрацию корпуса судна и его отдельных конструкций.

Все нагрузки, вызывающие вибрацию корпуса судна и его отдельных конструкций, целесообразно разделить на четыре вида.

К первому виду отнесем меняющиеся во времени силы, которые появляются вследствие неточностей, допущенных при изготовлении и монтаже судовых механизмов, валопроводов, гребных винтов. К этому же виду отнесем также нагрузки, имеющие своим источником такие органически присущие некоторым механизмам особенности, как наличие движущихся возвратно-поступательно масс, неравномерность действия активных сил, обеспечивающих движение и т. п.

Ко второму виду принадлежат нагрузки, связанные с тем, что гребные винты судна работают за корпусом и в непосредственной близости от него. При этом даже идеально изготовленный и равномерно вращающийся винт будет возбуждать изменяющиеся во времени силы вследствие взаимодействия с корпусом судна и попутным потоком, существующим за судном.

Третий вид нагрузок составляют силы, вызванные воздействием на судно морского волнения. Ветровое нерегулярное волнение является источником как низкочастотных (квазистатических) нагрузок, изучаемых в курсе прочности судов, так и нагрузок, время изменения которых соизмеримо с периодами свободных колебаний корпуса судна и его отдельных конструкций. Последние при определенных условиях могут стать причиной интенсивной вибрации корпуса судна.

Наконец, к четвертому виду будем относить различные динамические нагрузки, появляющиеся в специфических условиях эксплуатации судна: при взрывах, ударах о лед, ударах при швартовке и столкновениях и т. п.

1.2 Нагрузки, вызванные неточностями изготовления механизмов, валопроводов, винтов.

Одним из основных дефектов, приводящих к появлению вибрационной нагрузки, следует считать неполную сбалансированность вращающихся или движущихся поступательно масс, которая может наблюдаться у главных и вспомогательных двигателей, редукторов, гребных валов и винтов.

У вращающихся частей механизмов (роторы турбин и электромоторов, валопроводы, гребные винты) различают статическую и динамическую неуравновешенность (несбалансированность).

При статической неуравновешенности центр тяжести вращающейся части не лежит на оси вращения. Пусть а - отстояние центра тяжести от оси вращения, т - масса, Ω - угловая скорость.

Тогда на ротор действует радиальная (вращающаяся) сила

F = таΩ 2 , (6.1)

которая передается на подшипники и фундамент механизма в виде периодической нагрузки.

Если ротор в целом статически уравновешен, но центры тяжести отдельных дисков, на которые он может быть мысленно разделен плоскостями, перпендикулярными к оси, не лежат на ней, при вращении возникнут пары сил, векторы которых перпендикулярны к оси вращения. Эти пары сил могут давать отличный от нуля результирующий момент, определяющий динамическую неуравновешенность ротора и создающий периодически меняющуюся нагрузку на подшипники. На рис. 6.1 показан вал с двумя дисками, центры тяжести которых сдвинуты в противоположные стороны от оси вращения на одинаковые расстояния а. Такой ротор статически уравновешен, поскольку общий центр тяжести дисков лежит на оси вращения, однако, имеется динамическая неуравновешенность, обнаружить которую можно лишь при вращении ротора.

Рис. 6.2. Стыкуемые на фланцах участки гребного вала, изготовленные с дефектами

Частота изменения нагрузки, появляющейся вследствие статической и динамической неуравновешенности вращающихся частей механизмов, совпадает с частотой вращения ротора.

К вибрационной нагрузке той же частоты приводят неточности, допускаемые при изготовлении стыкуемых на фланцах участков гребного вала.

Если части вала имеют искривления, либо плоскости их фланцев не перпендикулярны к оси (рис. 6.2), после соединения фланцев и затяжки болтов на опорах вала возникают реакции, изменяющие направления действия по мере поворота вала. Подчеркнем, что, если части гребного вала выполнены идеально точно, последующий его монтаж не приведет к появлению изменяющих свое направление (вращающихся) реакций на подшипники. Действительно, если подшипники вала выставлены с отклонением от прямой линии, либо сместились вследствие изгиба корпуса, идеальный гребной вал при монтаже приобретает упругий изгиб, но ориентация упругой линии в пространстве, а следовательно, и ориентация реакций, будут оставаться неизменными при вращении вала.

При- существующих жестких допусках" на изготовление гребных валов величины изменяющихся реакций на подшипники и вызываемая ими вибрация оказываются незначительными.

Существование упругого прогиба, меняющего ориентацию в процессе вращения вала, а также остаточная механическая несбалансированность вала и гребного винта могут привести к резонансным колебаниям системы винт - валопровод и к резкому возрастанию вибрационной нагрузки на корпус, если частота вращения гребного вала приближается к критическому значению, равному низшей частоте упругих поперечных колебаний валопровода.

Поэтому валопроводы всегда проектируются так, чтобы критическая частота была существенно выше любой эксплуатационной частоты вращения вала.

Гребные винты наряду со статической и динамической Неуравновешенностью могут быть несбалансированы гидродинамически. Гидродинамическая несбалансированность гребного винта вызывается различиями в форме и размерах его лопастей и, следовательно, в величине профильного сопротивления лопастей и развиваемого ими упора. Вследствие этих различий линия действия упора винта не совпадает с осью вала, а векторная сумма всех сил профильного сопротивления лопастей не равна нулю. Иначе говоря, на гребной винт действуют гидродинамическая сила и момент, векторы которых перпендикулярны к оси гребного вала. Вращаясь вместе с винтом, эти сила и момент, передающиеся через подшипники корпусу, создают периодическую нагрузку, изменяющуюся с частотой, равной частоте вращения гребного вала.

Таким образом, статическая и динамическая неуравновешенность роторов, неточность изготовления гребного винта и валопровода приводят к появлению вибрационной нагрузки первого порядка, изменяющейся с частотой вращения вала Q. Максимальные значения такой нагрузки могут быть оценены расчетным путем по известным допускам на изготовление вала, гребного винта и неуравновешенность вращающихся частей механизмов. В целом рассмотренные нагрузки поддаются контролю, их ограничение достигается путем тщательного соблюдения технических условий на изготовление и монтаж валопроводов, редукторов, гребных винтов.

По приведенной выше классификации к первому виду вибрационной нагрузки были отнесены также силы, появление которых связано с такими органически присущими поршневым двигателям особенностями, как наличие движущихся поступательно масс и неравномерность действия активных сил при сгорании топлива в цилиндрах.

Статическая и динамическая балансировка движущихся масс у многоцилиндровых двигателей достигается уничтожением разновесности деталей шатунно-поршневой группы, балансировкой вращающихся деталей, надлежащей установкой фаз движения поршней.

Следует иметь в виду, что даже идеально сбалансированный двигатель внутреннего сгорания будет передавать на фундамент динамические нагрузки, связанные с преобразованием поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала. Основную роль при этом играют опрокидывающие моменты и горизонтальные силы, действующие в плоскости, перпендикулярной к оси вращения коленчатого вала.

Опрокидывающий момент, являясь реактивным по происхождению, равен по величине крутящему моменту на валу двигателя. В составе крутящего момента можно выделить постоянное и переменное слагаемые. Последнее определяется в основном изменениями нагрузки на гребной винт вследствие влияния неоднородности потока за корпусом, морского волнения и качки судна. Имеется также влияние неравномерности приложения активных сил к коленчатому валу.

Происхождение горизонтальных сил связано с воздействием горизонтальных составляющих сил инерции и активных сил, действующих на шатуны. Горизонтальные силы изменяются во времени по периодическому закону.

При расчете вибрации периодические возмущающие силы и моменты, передаваемые двигателем на фундамент, могут быть представлены в виде суммы гармоник

где F, M - возмущающие сила и момент; Ω 0 - круговая частота вращения вала двигателя; α i -, β i - начальные фазы составляющих силы и момента.

Тщательной балансировкой многоцилиндрового поршневого двигателя, устранением неравномерности рабочих циклов в цилиндрах удается свести к минимуму или полностью устранить создаваемую им вибрационную нагрузку низших порядков. Однако опрокидывающие моменты не устраняются балансировкой. Основная гармоника их регулярной составляющей имеет частоту 0,5n 0 Ω 0 у четырехтактных дизелей и 2n 0 Ω 0 У двухтактных (п 0 - число цилиндров).

Опрокидывающими моментами и горизонтальными силами не исчерпывается многообразие вибрационных нагрузок, источником которых служат двигатели внутреннего сгорания. Так, неполная сбалансированность движущихся масс приводит к появлению моментов, вращающих двигатель относительно осей вертикальной (рыскание) и поперечной горизонтальной (галопирование). Динамические нагрузки, имеющие случайный характер, создаются в результате неидентичности воспламенения и сгорания топлива в цилиндрах.

Жесткие ограничения неравномерности нагрузок по цилиндрам, балансировка вращающихся деталей, устранение разновесности деталей шатунно-поршневой группы, применение амортизаторов и виброгасителей позволяет снизить до допустимых пределов вибрацию, вызываемую работой двигателей.

Вопрос № 2 Условия на судне.

По факторам, относящимся к условиям судна , нужно отметить, что для улучшения условий пребывания человека на судне ведется непрерывная работа в процессе проектирования судна и его эксплуатации. Конструктивно среда обитания человека на судне обеспечивается по следующим направлениям:

1.Климатические условия . К этим условиям относят:

а) температуру в помещении, которая должна поддерживаться на среднем уровне около + 20 градусов,

б) относительную влажность воздуха (наиболее комфортные условия при относительной влажности 40-60%),

в) скорость движения воздуха в помещениях, циркуляция воздуха должна быть умеренной и не превышать 0,1-0,2 м\с.

2.Освещенность. Сюда можно отнести:

а) освещенность рабочих мест. Наиболее благоприятные условия создаются при естественном освещении. К освещенности естественной и искусственной предъявляются следующие требования: свет не должен слепить глаза, сила света должна быть постоянной, а отражение световых лучей должно быть исключено, избыточная освещенность также вредна, как и недостаточная,

б) освещенность в жилых и для отдыха помещениях. Здесь тоже отдается предпочтение естественному освещению. В зависимости от назначения помещения устанавливаются определенные нормы освещенности: от 50 лк в коридорах до 200лк на рабочих панелях пультов управления.

3.Шум. По воздействию на человека звук проявляется следующим образом:

Допустимая граница 20-30 дБ. Сила звука в 130 дБ вызывает болевые ощущения. При силе звука в 150 дБ ощущение становится непереносимым и оглушает. В судовых условиях шум является сложнейшей проблемой создания нормальной среды обитания человека. Для снижения шума от работающих агрегатов, их устанавливают на специальных амортизаторах и шумопоглощающих прокладках, закрывают звукоизолирующими кожухами и звукоотражающими экранами и щитами. Переборки помещений, также как и подволоки их покрываются звукопоглощающей изоляцией. Жилые помещения размещаются как можно дальше от отсека машинного отделения. Для ослабления шума применяют шумозащитные средства в виде наушников, вкладышей. Влияние шума в зависимости от его уровня от различных источников характеризуется следующей таблицей (табл.№12):

Таблица №12

Источник шума	Сила звука дБ	Влияние на человека
Судовой гудок (тифон, сирена)		Болезненное
Пневматическая дрель		Вредное, неприятное
Вспомогательный двигатель		Вредное, неприятное
Нормальный разговор		Безопасное
		Безопасное
Ночная тишина		Ощущения покоя, комфорта
Шорох листьев		Ощущение покоя. Комфорта

4.Вибрация . На судне человек круглые сутки находится под воздействием вибрации, которая возникает от неуравновешенных вращающихся масс, ударов механизмов и т.д. Кроме того что вибрация нарушает прочность конструкции, она крайне отрицательно воздействует на человека, вызывая утомление, расстройство нервной системы и ухудшение зрения. Наиболее опасной для человека является вибрация с частотой 6-9 Гц, лежащая в диапазоне собственных колебаний внутренних органов человека. Глобальная проблема, которую должны решать судостроители, заключается в снижении вибрации до минимально безопасного для человека уровня. Наиболее эффективным способом борьбы с вибрацией является:

установка амортизаторов и демпферов,

размещение механизмов, работающих с повышенной вибрацией в изолированных помещениях,

монтаж отдельных помещений или всей жилой надстройки на специальных подвесках.

5.Инфразвук . На судне источниками инфразвука являются, энергетическая установка, гребной винт, система вентиляции и кондиционирования воздуха, а также штормовая погода. Инфразвук характеризуется колебаниями ниже 20 дБ и при воздействии на организм человека вызывает чувство беспокойства и страха. Система кровообращения человека является низкочастотным колебательным контуром и при воздействии на нее инфразвука учащается сердцебиение настолько, что может произойти разрыв артерий или остановка сердца. Инфразвук распространяется в воздухе со скоростью около 330 м\сек, а в воде - до 1650 м\сек. Опережая зону со штормовым ветром, инфразвук достигает судна намного раньше наступления плохой погоды, что способствует чувству необъяснимого страха. При частоте 7 Гц ультразвук смертелен для человека. Он становится «безмолвным убийцей».

6.Электромагнитные излучения . Источниками электромагнитных излучений служат радиотехнические и электронные устройства, трансформаторы и генераторы сверхвысоких частот. Весь спектр электромагнитных полей условно разделен на 3 категории:

а)токи высокой частоты (ниже 30 МГц),

б)токи ультравысокой частоты (30-300 МГц),

в)токи сверхвысокой частоты (более 300 МГц).

Электромагнитные излучения оказывают вредное влияние на организм человека. Наиболее опасными будут излучения сверхвысокой частоты. Ткани человека поглощают энергию электромагнитного излучения, и если организм не может справиться с образующимся теплом, то возникает тепловой эффект. При этом страдают органы человека со слаборазвитой сосудистой системой (глаза, мозг, желудок). Опасность воздействия излучений усугубляется тем, что оно не обнаруживается органами чувств. Если электромагнитное излучение не превышает предельно допустимых норм, то расстройства в организме человека носят обратимый характер.

В процессе длительного плавания восприятие обитаемого пространства судна как совокупность материальных, социальных и духовных условий притупляется. Оторванность моряка от берега, замкнутость жизненного пространства, в котором нет привычной социальной дистанции, создают многие профессиональные и сугубо личные трудности. Члены экипажа связаны между собой на судне не только посредством обычных средств, но через органы чувств - слуха, обоняния и даже подсознательного ощущения физического присутствия других людей, когда в любой момент тебя могут увидеть, услышать. Предметно - пространственное окружение человека на судне нуждается в постоянном обновлении. Следует находить неадекватные решения по созданию конструктивных адаптеров, которые существенно повышают комфортность. Совершая одиночное кругосветное плавание, Ф.Чичестер отмечал положительные результаты адаптеров: "На мою плиту при любой качке можно было поставить полный стакан или чашку, не боясь, что содержимое прольется. Достигалось это благодаря удачно сконструированной подвесной качающейся раме с тяжелым поддоном, который играл роль маятника. Подвесное кресло, соединенное с качающимся столом, было размещено очень удачно. Я мог сидеть в кресле совершенно прямо, независимо от крена судна. Это была одна из самых удачных деталей в оборудовании яхты". Одной из особенностей вахтенной службы является возникновение в течение рейса длительных периодов вынужденной бездеятельности при невозможности покинуть рабочее место.

В открытом море, когда движение судна не осложнено помехами, возникает состояние скуки, тревожного монотонного ожидания. Некоторые исследователи психологического состояния человека рассматривают скуку как пассивное состояние, при котором понижается интерес к окружающей действительности. С физиологической точки зрения скука вызывает торможение нервных процессов коры головного мозга, что дало И.П.Павлову назвать ее сном с открытыми глазами. Это чрезвычайно опасная ситуация, которая зачастую приводит к тяжелым авариям. Одной из причин скуки, кроме того, является состояние, когда труд в период вынужденной пассивности дискредитируется и человек из творческой, целеустремленной личности превращается в придаток машины (судно). Специалист с высшим уровнем культуры с целостно - ориентационным характером устремлений, попадая в вынужденные, незаполненные ценными формами жизнедеятельности условия, оказывается в профессиональном конфликте с выполняемой работой.

Предпринимаются попытки, для преодоления скуки: от технических средств, стимулирующих двигательную активность (квитирование сигналов различных звуковых или световых датчиков предупреждения), и профессионального отбора, до гармонизации среды музыкой, дизайнерными решениями ее эстетизации. Но они не полностью устраняют это явление. Автоматизация и механизация ручного труда, процессов анализа информации от множества датчиков, облегчает и расширяет возможности человека в успешном управлении судном. Улучшение конструктивных элементов судна устраняет отрицательное влияние на человека шумов, теплового воздействия, вибрации, качки судна и помогает лучшей адаптации членов экипажа к судну. Обслуживание судна и дисциплинарная практика имеют индивидуальные и общественные особенности, а инициатива и расторопность, выполнение национальных и международных, по линии МОТ, стандартов обеспечения судов и перемещения членов экипажей с судна на берег улучшают или ухудшают состояние человека при исполнении обязанностей по службе.

ГОСТ 12.1.047-85

Группа Т58

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА

ВИБРАЦИЯ

Метод контроля на рабочих местах и
в жилых помещениях морских и речных судов

Occupational safety standards system. Vibration.
Method of control at working places
and in accommodations of sea and river ships

Дата введения 1987-01-01

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 декабря 1985 г. N 3926

Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Июнь 2001 г.

Настоящий стандарт устанавливает метод контроля общей вибрации на рабочих местах экипажа, в жилых и общественных помещениях (далее - жилых помещениях) морских и речных судов всех типов и назначений.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Уровни вибрации контролируют в процессе приемо-сдаточных испытаний на головных и серийных судах, а также на судах, прошедших ремонт или переоборудование, которое могли привести к изменению уровней вибрации в помещениях и на рабочих местах экипажа судна.

1.2. Контроль выполняют с целью проверки соответствия уровней вибрации на рабочих местах экипажа; в жилых и общественных помещениях требованиям санитарных норм Минздрава СССР.

1.3. В качестве измеряемых величин устанавливаются логарифмический уровень виброускорения , дБ, относительно исходного значения мс, или логарифмический уровень виброскорости , дБ, относительно исходного значения мс, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 2, 4, 8, 16, 31,5 и 63 Гц.

Амплитудный диапазон измеряемых параметров - от 1·10 до 1·10 мс для виброускорения и от 1·10 до 1·10 мс для виброскорости.

2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

2.1. Аппаратура

2.1.1. Для измерений вибрации следует применять аппаратуру по ГОСТ 12.4.012-83 .

2.1.2. Перед началом и после окончания измерений следует проводить калибровку измерительной системы с помощью калибровочного устройства или внутреннего контрольного электрического напряжения.

2.1.3. Применяемая измерительная аппаратура и используемое калибровочное устройство должны иметь действующие свидетельства метрологической государственной поверки.

2.2. Подготовка к проведению измерений

2.2.1. Измерения вибрации выполняют по программе, разработанной и согласованной в установленном порядке, включаемой в проектную документацию судна и содержащей схемы расположения точек измерения и методические указания по проведению измерений.

2.2.2. В машинном отделении, изолированных постах управления, производственных помещениях, расположенных в машинном отделении и вне его, точки измерений вибрации выбирают на основных рабочих местах и в зонах обслуживания энергетической установки, механизмов и устройств: у главного и вспомогательного двигателей, у поста управления, в мастерских, у фронта котла, в районе сепараторов топлива и масла, у рыбообрабатывающего оборудования и т.п.

2.2.3. В зонах обслуживания главного двигателя точки измерения должны быть расположены на настиле машинного отделения, на расстоянии 0,7-1,0 м от двигателя. У крупногабаритных двигателей (например, малооборотных дизелей) точки измерений располагают на платформах у двигателя. При наличии двух или более рядом расположенных двигателей измерения должны выполнять на настиле между ними.

2.2.4. В изолированных постах управления, производственных и служебных помещениях площадью до 20 м измерения выполняют в центре помещения. В помещениях большей площади число точек измерений должно быть увеличено из расчета одна дополнительная точка на каждые 20-30 м и располагать их должны равномерно по помещению.

На рабочих местах измерения вибрации допускается выполнять также на сиденьях, если основной рабочей позой является положение сидя и субъективно вибрация воспринимается как неприятная

2.2.5. Измерения вибрации проводят не менее чем в 30% жилых и общественных помещений, равномерно расположенных по палубам с обязательным включением помещений, в которых по субъективной оценке наблюдается повышенная вибрация.

На судах с общим числом кают менее десяти измерения следует выполнять во всех каютах.

Число пассажирских кают, в которых следует проводить измерения вибрации, может быть уменьшено до 20%, если их общее число на судне более 30, и до 10% - если более 100.

Измерения выполняют на полу, в центре помещения, а также на сиденьях и койках, в случае их крепления к переборкам и субъективном восприятии вибрации как неприятной.

2.2.6. Измерения вибрации в продольном и траверзном направлениях выполняют в точках, указанных в программе. Эти точки должны быть расположены в машинном отделении (в трюме и на верхней платформе), в центральном посту управления, производственных помещениях, на жилых палубах и на ходовом мостике (в рулевой рубке) - не менее двух точек на каждом измерительном уровне (по высоте судна), и намечаются они приблизительно одна под другой в районе лобовой переборки надстройки в диаметральной плоскости судна и на одном из бортов.

Для измерений в других точках данного измерительного уровня выбирают направление с превалирующей вибрацией или вертикальное, если разница значений измеряемого параметра вибрации по трем направлениям меньше 2 дБ.

2.2.7. На серийных судах контроль уровней вибрации может выполняться в уменьшенном объеме по согласованной программе.

2.2.8. В процессе ходовых приемосдаточных испытаний число точек измерений по решению приемной комиссии может быть сокращено или дополнено.

2.3. Условия проведения измерений

2.3.1. Контроль вибрации проводят на режиме полного хода при номинальной частоте вращения гребных винтов, работе главных и вспомогательных механизмов и другого оборудования, обеспечивающих нормальную эксплуатацию судна на данном режиме.

На речных судах, кроме того, по решению комиссии по приемке могут быть выполнены измерения на частичных режимах хода судна.

2.3.2. Измерения на ходовом режиме проводят:

в районах моря с глубинами не менее четырехкратной осадки судна (для речных судов глубины не оговариваются);

при волнении не выше 3 баллов для судов водоизмещением до 5000 т и 4 баллов - для судов водоизмещением 5000 т и выше;

на головных судах - в полном грузе и в балласте. При невозможности в период приемосдаточных испытаний обеспечить полную загрузку судна измерения в грузе должны быть выполнены в одном из первых эксплуатационных рейсов по согласованию с заказчиком судна. На серийных судах - в полном грузе или в балласте, о чем делают соответствующую запись в протоколе испытаний. Во всех случаях осадка кормы должна гарантировать полное погружение винта;

при движении судна прямым курсом. Допускается перекладка руля на угол не более 2° на левый или правый борт.

2.3.3. На технических судах и судах промыслового флота измерения выполняют на ходовом и производственном режимах при спецификационных условиях. В производственно-технологических помещениях судов промыслового флота измерения вибрации в период ходовых испытаний выполняют при работе технологического оборудования без рыбообработки.

2.3.4. Измерения вибрации выполняют в оборудованных согласно спецификации и подготовленных к испытаниям помещениях. В каютах, особенно с виброизолированными ("плавающими") полами, кроме операторов, проводящих измерения, может находиться не больше людей, чем предусмотрено спецификацией для данного помещения.

2.4. Проведение измерений

2.4.1. Измерения вибрации выполняют в точках, указанных в пп.2.2.2-2.2.6.

2.4.2. При измерении вибрации в случае необходимости для установки датчика допускается использовать промежуточную металлическую пластину круглой или прямоугольной формы толщиной 4-5 мм, диаметром (или стороной прямоугольника) (200±50) мм. Допускается применение промежуточных элементов с другими размерами, если они не вносят дополнительных погрешностей в измерения. Промежуточную пластину с закрепленным в ее центре вибропреобразователем прижимают к измеряемой поверхности ногами стоящего человека. При наличии на палубе помещений ковровых или других мягких покрытий пластину с датчиком устанавливают поверх покрытия. На сиденьях и койках пластину с датчиком размещают между человеком и измеряемой поверхностью.

2.4.3. При измерении параметров периодической вибрации отсчет проводят по среднему показанию прибора.

В соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 время измерений в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2 и 4 Гц должно составлять не менее 20 с, в октавах 8 и 16 Гц - не менее 2 с, в октавах 31,5 и 63 Гц - не менее 1 с.

2.4.4. При необходимости определения параметров случайной вибрации (при движении во льдах, на земснарядах при дноуглубительных работах) время измерений в октавах от 2 до 63 Гц должно составлять не менее 120 с;

для измерений параметров случайной вибрации следует применять приборы с постоянной времени не менее 120 с или осуществлять магнитную регистрацию с последующим анализом в лабораторных условиях.

3. ОБРАБОТКА И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Результаты измерений вибрации, выполненных в каждой точке в соответствии с пп.2.2.2-2.2.6, с внесенными в них поправками, сопоставляют с соответствующими санитарными нормами.

3.2. Результаты измерений должны быть оформлены протоколом испытаний, содержащим следующие данные:

наименование и тип судна;

номер проекта и порядковый номер в серии;

наименование организации-проектанта и завода-изготовителя;

год постройки судна, порт приписки;

дату проведения испытаний;

район испытаний, глубину, состояние моря (реки);

данные о загрузке судна;

режим работы судна и энергетической установки (нагрузка и частота вращения главных двигателей, частота вращения гребных винтов, работающие дизель-генераторы);

сведения о применяемой измерительной аппаратуре (наименование, тип, данные о поверке);

наименование организации, должность и фамилии операторов, выполнявших измерения;

заключение по результатам измерений вибрации с оценкой соответствия их санитарным нормам.

К протоколу испытаний прилагают таблицу с обработанными результатами измерений, указанием мест и точек измерений. Форма таблицы приведена в приложении.

3.3. Протокол испытаний передается для принятия решения приемной комиссии и является составной частью приемного акта судна.

ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное). ФОРМА ТАБЛИЦЫ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ВИБРАЦИИ

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

Уровни вибрации в помещениях теплохода "______________"

Наименование помещений и расположение точек измерений		Уровни виброускорения (виброскорости), дБ, в октавных полосах частот, Гц
Машинное отделение
Допустимая норма		Числовые значения нормы
		Числовые значения результатов измерений
Посты управления
Допустимая норма
Центральный пост управления, у пульта
Производственные помещения
Допустимая норма
Мастерская
Камбуз
Служебные помещения
Допустимая норма
Рулевая рубка
Жилые помещения
Допустимая норма
каюта N . . .

Наименование организации,
должности и подписи операторов,
выполнявших измерения _________________

Текст документа сверен по:
официальное издание
"Система стандартов безопасности труда". Сб. ГОСТов -
М.: ИПК Издательство стандартов, 2001

Вибрация на корабле.

Кроме шума другим сильно выраженным физическим фактором, дейст­вующим в условиях корабля является вибрация.

Как известно, вибрация - это механические колебательные движения, передающиеся телу человека или отдельным его частям от источников коле­баний.

Источники вибрации:

1. Гребные винты

2. Двигатель, механизмы проворачивания

3. Удары волн

4. Вибрация после выстрелов, взлетов.

Вибрация бывает:

1) Местная

Естественно, что на корабле преобладает общая вибрация.

В результате действия вибрации развивается профессиональное заболе­вание - вибрационная болезнь.

Особенно опасно совпадение частоты вибрации с собственной частотой колебания тела человека или отдельных органов.

Для стоящего человека резонансными частотами являются частоты 5-15 Гц, для сидящего - 4-6 Гц, собственная частота желудка составляет 2 Гц, сердца и печени - 4 Гц, мозга - 6-7 Гц.

При совпадении вынуждающей частоты с собственной частотой колеба­ния органа наблюдается явление резонанса и, как следствие, висцероптозы (опущение внутренних органов). Под воздействием общей вибрации развива­ются поражения ЦНС, вегетативной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, возникает нарушение обменных процессов, быстрая утомляемость и др. Под действием общей вибрации также может происходить повреждение позвоночника за счет смещения межпозвоночных дисков.

По частоте вибрации могут быть

1) Низкочастотные (до 35 Гц). При этом поражаются нервы, мыш­цы, костный аппарат.

2) Высокочастотные (100 - 150 - 250 Гц). Поражаются в основном сосуды.

Профилактика вибрационных воздействий:

1. Технологические методы, (уравновешивание двигателей, частей двигателей и тд.).

2. Виброизоляция (амортизаторы, прокладки и тд.).

3. Эксплутационные методы (изменение резонансной частоты за счет, например, изменения частоты колебаний корабля).

4. Индивидуальная защита включает в себя обувь на виброгасящей по­дошве (толстая резина), виброкресла, вибропояса и тд.

Качка - это разновидность вибрации. Качка может быть (по направлению)

1) Бортовая (поперечная)

2) Килевая (продольная)

3) Вертикальная Последствиями качки могут быть

1. Смещение органов

2. Раздражение оболочек органов

3. Боль в органах (печень, селезенка)

4. Тошнота, рвота, нарушение сна, головокружение из-за нарушения вестибулярного аппарата - синдром морской болезни.

Профилактика качки (морской болезни):

1) Технические мероприятия (приспособления - успокоители качки)

2) Личные мероприятия (необходимы движения, совершение работы и тд)

3) Усиленная вентиляции.

Vibration Levels on Board Marine Ships. Sanitary Norms

Дата введения - с момента утверждения

Введены взамен -

1.3. Нормы распространяются на проектируемые, строящиеся, эксплуатируемые и переоборудуемые суда.

1.4. Санитарные нормы являются обязательными для судовладельцев, организаций, проектирующих, строящих и переоборудующих суда, учреждений государственного санитарного надзора.

1.5. Требования настоящих норм должны быть учтены в нормативно-технических документах - ГОСТах, ТУ и др., регламентирующих конструктивные, технологические и эксплуатационные требования к судам и судовому оборудованию.

1.6. Величины, представленные в данных нормах, следует рассматривать как предельно допустимые, а не как желаемые. Там, где это практически осуществимо, уровни вибрации должны быть ниже указанных допустимых значений.

2. Нормативные ссылки

2.1. Закон РСФСР "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения".

3. Определения

3.1. Морские суда разделяются на 4 категории:

3.2. Энергетическое отделение (ЭО) - помещение или группа помещений, в которых установлены главные, вспомогательные двигатели, котлы и механизмы, обеспечивающие работу движительной энергетической установки и судна в целом.

3.3. Центральный пост управления (ЦПУ) - изолированное помещение, в котором сосредоточены контрольные приборы и органы дистанционного управления главной энергетической установкой, вспомогательными механизмами и системами.

3.4. Производственные помещения - помещения, в которых установлено производственное оборудование, обрабатывающие машины и станки (судовые мастерские, камбуз и т. п.).

3.5. Служебные помещения - рулевая, штурманская, багер-мейстерская рубки, радиорубка и другие помещения для управления судном и ведения документации.

3.6. Основное рабочее место - место наиболее длительного пребывания вахтенного.

3.7. Общественные помещения - столовые, кают-компании, салоны, клубы, буфеты, рестораны, библиотека, помещения для любительских занятий и занятий спортом, кабинеты и салоны в помещениях комсостава и т. п.

3.8. Спальные помещения - жилые каюты экипажа и пассажиров, спальные помещения в блок-каютах комсостава.

3.9. Медицинские помещения - помещения для медицинского обслуживания: санитарная каюта, амбулатория, стационар, изолятор и др.

3.10. Доза вибрации - интегральная величина, учитывающая вибрационную энергию, воздействующую на человека за определенный промежуток времени. Суточная доза - воздействие за 24 часа.

3.11. Энергетическое отделение с периодическим обслуживанием - помещение, в котором нахождение члена экипажа на ходу судна не более 1 часа за вахту. (При наличии дистанционного управления энергетической установкой из ЦПУ и/или ходового мостика.)

3.12. Энергетическое отделение с безвахтенным обслуживанием - помещение, в котором нахождение члена экипажа на ходу судна не более 2 часов в неделю (при наличии комплексной автоматизации управления энергетической установкой и вспомогательным оборудованием).

4. Нормируемые параметры вибрации

4.1. В качестве предельно допустимых нормируемых величин вибрации на рабочих местах в помещениях судов принимаются следующие параметры.

4.1.1. Логарифмические уровни среднеквадратического значения виброускорения La или виброскорости Lv в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16, 31, 5, 63 Гц.

Уровни вибрационного ускорения в дБ определяются по формуле

где: а - среднеквадратическая величина виброускорения, м/с 2 ;

а 0 - величина условно принятая за нулевой порог - стандартная величина, равная 3?10 -4 м/с 2 и соответствующая нулю дБ.

Примечание. При стандартном нулевом пороге виброускорения - 10 -6 м/с, уровни виброускорения будут выше на 50 дБ.

Логарифмические уровни вибрационной скорости в дБ определяются по формуле

где: v - среднеквадратическая величина виброскорости, м/с (мм/с);

v 0 - стандартная величина, равная 5?10 -8 м/с (5?10 -5 мм/с) и соответствующая нулю дБ.

4.1.2. Корректированные по частоте в диапазоне 1,4 - 80 Гц, логарифмические уровни виброускорения или виброскорости по ГОСТу 12.1.012-90 (приложение 4).

Примечание. При оценке вибрации на головных судах и в спорных вопросах предпочтение должно отдаваться измерениям в октавных полосах частот.

4.2. Допускается контроль вибрации в октавных полосах частот по абсолютным величинам среднеквадратического значения виброускорения а , м/с 2 или виброскорости v , м/с (мм/с), а также по корректированному в частотном диапазоне 1,4 - 80 Гц виброускорению , м/с 2 или виброскорости м/с (мм/с).

4.3. Воздействие вибрации с неодинаковыми уровнями оценивается по эквивалентному значению корректированного виброускорения или виброскорости или их логарифмического уровня или . Эквивалентные значения за рабочий период Т = 8 ч не должны превышать соответствующие корректированные параметры, указанные в таблицах 2, 3, 4 и 5 для энергетических отделений с постоянной вахтой (см. также приложение 3, табл. 3п).

4.4. Нормирование вибрации производится в зависимости от назначения помещений, длительности воздействия и условий пребывания экипажа и пассажиров судна соответственно классификации судов.

5. Предельно допустимые уровни вибрации

5.1. Форма предельно допустимых спектров принята, в соответствии с ИСО 2631/1 и ГОСТом 12.1.012-90, одинаковой для всех нормируемых помещений.

5.2. Предельно допустимые уровни вибрации на судах устанавливаются согласно предельным спектрам (ПС) по виброускорению (La ), дБ, и (а ), м/с 2 , табл. 1, 2 и 3 или соответствующим величинам виброскорости (Lv ), дБ и (v ), мм/с, табл. 1, 4 и 5.

В таблице 1 указаны порядковые номера предельных спектров (ПС), значения которых в децибелах и в абсолютных величинах в октавных полосах частот, а также корректированных по частоте значениях даны в таблицах 2, 3, 4 и 5.

6. Условия измерения вибрации и требования к измерительной аппаратуре

6.1. Измерительная аппаратура должна соответствовать требованиям ГОСТа 12.4.012-90. К измерению допускаются виброизмерительные приборы, прошедшие поверку (не реже, чем 1 раз в 2 года).

Перед началом и после окончания измерений следует проводить калибровку измерительного тракта с помощью внешнего и встроенного калибровочных устройств.

6.2. Измерения вибрации выполняются по программе, согласованной с органами санэпидслужбы и института заказчика, включенной в проектную документацию судна, содержащей основные его характеристики, схемы расположения точек измерения и методические указания по проведению измерений.

6.3. Условия проведения испытаний, измерения, обработка и оформление результатов измерений должны соответствовать требованиям ГОСТа 12.1.047-85.

6.4. Вибрация измеряется в трех направлениях: вертикальном, продольном и траверзном (поперечном).

Предельный спектр вибрации для данной точки измерений является единым для всех трех направлений. Для сопоставления с нормами необходимо принимать наибольшую из измеренных величин.

Примечание. Если выборочными измерениями, выполненными в соответствии с согласованной программой испытаний, установлено, что уровень вибрации в продольном, и траверсном направлениях не превышает более чем на 3 дБ вибрацию в вертикальном направлении, то измерения допускается производить только в вертикальном направлении. Результаты проверки заносятся в протокол ходовых испытаний.

7. Дозная оценка вибрационного воздействия

7.1. Для оценки степени воздействия вибрации с неодинаковыми уровнями и продолжительностью воздействия следует принимать дозную оценку вибрации. На практике целесообразно использовать относительное значение дозы вибрации - ДВ в долях от допустимой дозы - Д доп.

где Д - фактическое значение дозы.

В судовых условиях следует использовать среднесуточную дозную оценку.

7.2. Среднесуточная доза воздействия вибрации - ДВ (24) определяется по трем парциальным дозам, соответствующим трем восьмичасовым периодам суток, отражающим основные виды жизнедеятельности плавсостава - труд, внепроизводственное время (активный отдых) и сон (см. приложение 3).

7.3. Среднесуточная доза - ДВ (24), которой подвергается та или иная категория плавсостава, с учетом индивидуальных средств защиты, не должна превышать единицы.

При ДВ > 1 должны применяться меры по снижению вибрации или сокращению времени ее воздействия. На рабочих постах, где это практически невозможно, следует применять средства индивидуальной защиты (виброзащитная обувь, ковры и др.).

8. Мероприятия по организации испытаний, предупреждению воздействия и снижению вибрации

8.1. На стадии технического проектирования судов должен производиться расчет ожидаемых уровней вибрации, подтверждающий выполнение требований настоящих норм. Точность расчета проверяется по результатам ходовых испытаний головного судна, результаты проверки вносятся в протокол ходовых испытаний.

8.2. Испытания головных судов должны организовываться верфью-строителем судна, проводиться компетентными специалистами Организации, определяемой Госсанэпиднадзором.

8.3. Объем и сроки выполнения дополнительных мероприятий по снижению вибрации на рабочих местах и в помещениях, где при испытаниях головного судна выявлено превышение санитарных норм, определяются верфью и согласовываются с органами Госсанэпиднадзора. После выполнения дополнительных мероприятий вибрационные испытания проводятся повторно.

8.4. В случае превышения санитарных норм вибрации после дополнительно проведенных мероприятий по их снижению вопрос о приемке головного судна и строительства судов серии выносится на согласование в Госкомсанэпиднадзор России.

8.5. Все суда, находящиеся в эксплуатации, должны иметь на борту копию протокола результатов измерений вибрации на рабочих постах, в жилых и общественных помещениях, с которыми судовладелец должен периодически, не реже 1 раза в год, знакомить членов экипажа судна и информировать о возможных неблагоприятных последствиях в случае превышения допустимых норм.

8.6. Судовладелец несет ответственность за несоблюдение санитарных норм вибрации на судах, исправность средств снижения вибрации и проведение мер по организации снижения вредного воздействия вибрации (в т. ч. с помощью индивидуальных средств защиты).

Таблица 1

Предельно допустимые уровни вибрации на судах

Наименование помещений	Номер предельного спектра (ПС) La ; а (в табл. 2 и 3) Lv ; v (в табл. 4 и 5)
1. Энергетическое отделение
1.1. С безвахтенным обслуживанием
1.2. С периодическим обслуживанием
1.3. С постоянной вахтой
1.4. Изолированные посты управления (ЦПУ)
2. Производственные помещения
3. Служебные помещения
4. Общественные помещения, кабинеты и салоны в жилых помещениях
5. Спальные и медицинские помещения судов I и II категории
6. Жилые помещения судов III категории
7. Жилые помещения (для отдыха подвахты) судов IV категории

Таблица 2

Предельные спектры (ПС) уровней вибрации по ускорению La , дБ
относительно а 0 = 3?10 -4 м/с 2

Номер ПС,							Корректированный уровень,

Таблица 3

Предельные спектры (ПС) вибрации по ускорению в абсолютных значениях, а, м/с 2

	Среднегеометрические частоты в октавных полосах, Гц						Корректированная величина, , м/с 2

Таблица 4

Предельные спектры (ПС) уровней вибрации по скорости Lv , дБ
относительно v 0 = 5?10 -8 м/с

Номер ПС,	Среднегеометрические частоты в октавных полосах, Гц						Корректированный уровень,

Таблица 5

Предельные спектры (ПС) вибрации по скорости в абсолютных значениях, v, мм/с

Номер ПС,	Среднегеометрические частоты в октавных полосах, Гц						Корректированная величина,

Приложение 1

(справочное)

Соотношения между уровнями вибрационного ускорения, выраженными в децибелах,

	Ускорение, м/с 2		Ускорение, м/с 2		Ускорение, м/с 2

Приложение 2

(справочное)

Соотношение между уровнями вибрационной скорости, выраженными в децибелах,
и значениями, выраженными в абсолютных единицах

	Скорость, м/с		Скорость, м/с		Скорость, м/с

Приложение 3

(справочное)

Расчет среднесуточной дозы вибрации

В связи с неодинаковыми уровнями вибрации и продолжительности ее воздействия в рабочей зоне (например, на площадках главного дизеля, у вспомогательных двигателей, в котельной, сепараторной, ЦПУ) при расчете парциальной дозы рабочего периода за восемь часов следует исходить из полученных измерением (или расчетом) фактических значений эквивалентного уровня вибрации в зависимости от времени нахождения вахтенного в той или иной зоне.

При расчете следует пользоваться одночисловыми корректированными значениями контролируемого параметра вибрации (виброускорения или виброскорости ) или его логарифмическими уровнями или .

Доза вибрации Д определяется величиной и временем воздействия вибрации.

где - корректированное значение виброускорения (виброскорости) за время воздействия t i . Общее время воздействия

Допустимая доза - Д доп за время Т оценивается как

При расчете эквивалентного уровня вибрации за восьмичасовой рабочий период, так же, как и за периоды активного отдыха и сна, следует пользоваться поправками на время действия каждого уровня a i в зависимости от продолжительности t i его воздействия, представленными в таблице 1п.

Таблица 1п

Поправка,

К каждому измеренному уровню необходимо прибавить поправку (с учетом знака) по таблице 1п, соответствующей его времени действия. Затем полученные уровни складываются по правилам энергетического суммирования уровней, таблица 2п.

Таблица 2п

Энергетическое суммирование уровней по таблице 2п проводят в следующем порядке:

1) вычисляют разность, складываемых наибольших уровней вибрации;

2) определяют добавку к более высокому уровню;

3) прибавляют добавку к более высокому уровню;

4) аналогичные действия производят с полученной суммой и третьим по величине уровнем и т. д.

Полученный результат представляет собой одночисловой (корректированный) эквивалентный уровень вибрации за 8-часовой период по которому по таблице приложения 1 или 2 определяется ().

Корректированные параметры вибрации измеряются или рассчитываются по измеренным октавным спектрам уровней виброускорения или виброскорости в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 (приложение 4).

Таблица 3п

Корректированные значения допустимых эквивалентных параметров вибрации (из табл. 2, 3, 4 и 5)

По формуле (4п) определяются парциальные дозы всех трех 8-часовых периодов.

Среднесуточная доза - ДВ(24) рассчитывается по сумме парциальных доз путем деления на 3:

При среднесуточной дозе - ДВ (24) < 1 обеспечиваются нормальные вибрационные условия судовой среды.

Пример расчета среднесуточной дозы вибрации

1. В течение суток в ходу судна время 2-го механика распределяется следующим образом.

Рабочий период - 8 часов.

6 часов (75 %) в ЦПУ

2 часа (25 %) в энергетическом отделении, из них:

60 мин (12,5 %) на площадках главного двигателя;

20 мин (4 %) у вспомогательных дизельгенераторов;

40 мин (8,5 %) у насосов охлаждения главного двигателя.

Активный отдых - 8 часов в общественных помещениях.

Сон - 8 часов в каюте.

2. Предельно допустимые корректированные эквивалентные значения виброускорения за 8 часов принимаются по таблице 3п.

в энергетическом отделении и ЦПУ-56 дБ, а доп = 0,189 м/с 2 ;

в общественных помещениях - 50 дБ, = 0,095 м/с 2 ;

в каютах 47 дБ, = 0,067 м/с 2 .

3. Фактические корректированные уровни:

на площадках главного двигателя - 63 дБ;

у вспомогательных дизельгенераторов - 55 дБ;

у насосов охлаждения главного двигателя - 50 дБ;

в ЦПУ - 50 дБ;

в общественных помещениях - 49 дБ;

в каюте - 48 дБ.

4. Фактические эквивалентные корректированные уровни.

По таблице 1п определяются поправки для каждого уровня с учетом временного фактора.

Для рабочей зоны механика, включающей три точки в ЭО, а также ЦПУ, поправки имеют следующие значения:

На площадках главного дизеля - 9 дБ;

У ВДГ - 14 дБ;

У насосов охлаждения главного дизеля - 13 дБ;

В ЦПУ - 1,2 дБ; (все поправки с минусом).

После суммирования фактических значений с поправками (с учетом знака) определены следующие эквивалентные уровни:

На площадках главного двигателя 63 - 9 = 54 дБ;

У ВДГ - 55 - 14 = 41 дБ;

У насосов охлаждения 50 - 13 = 37 дБ;

В ЦПУ - 5 - 1,2 = 48,8 дБ.

5. Энергетическое суммирование, полученных уровней виброускорения по таблице 2п, дает суммарный за 8 часов рабочего периода эквивалентный уровень виброускорения.

L эк (8)р.п. = 54+48,8+41+37 = 55,5 дБ

6. Определение относительной парциальной дозы за рабочий период.

По таблице (приложение 1) определяется эквивалентное корректированное значение виброускорения - (8) = 0,179 м/с 2 (соответствующее уровню 55,5 дБ).

Допустимое эквивалентное корректированное значение виброускорения для энергетического отделения (рабочего периода).

0,189 м/с 2 (соответствует уровню = 56 дБ для машинного отделения с постоянной вахтой).

Относительная парциальная доза вибрации за рабочий период - ДВр.п. определяется по формуле (4п)

7. Парциальные дозы за периоды активного отдыха и сна.

Для периодов активного отдыха и сна, соответственно в общественных помещениях и в каютах, поправки за 8 часов воздействия, определяемые по таблице 1п приложения 3, равны нулю.

Приложение 4

(справочное)

Определение одночислового корректированного по частоте параметра вибрации по измеренному октавному спектру

Расчет одночислового корректированного по частоте контролируемого параметра () или его логарифмического уровня выполняется по следующим формулам:

где a i и La i - среднеквадратическое значение контролируемого параметра вибрации (виброускорения или виброскорости) и его логарифмический уровень в i -й частотной полосе;

n - число частотных полос в нормируемом диапазоне;

k i и Lk i - весовые коэффициенты для i -й частотной полосы для среднего квадратического значения контролируемого параметра или его логарифмического уровня.