DD264658A1 - Vorrichtung zur verminderung der kippschwingungen von schiffsdieselmotoren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verminderung der Kippschwingungen und Verminderung der Uebertragung von Kraeften in benachbarte Strukturen beim Einsatz von Schiffsdieselmotoren mit grosser Bauhoehe. Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu entwickeln, die sich durch einen geringen Aufwand hinsichtlich der Masse und der Ausfuehrung auszeichnet und den Schwingungspegel des Maschinenraumes und der angrenzenden Schiffskoerperstruktur verringert. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Schwingungsausschlaege im oberen Bereich des Motors zu reduzieren sowie die auf die benachbarte Konstruktion uebertragenen Kraefte zu vermindern. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein Zusatzschwingungssystem bestehend aus Absorbermasse, Federelementen und Daempferelementen am Schiffsdieselmotor angebracht ist. Auf der Absorbermasse befinden sich verschiebbare Zusatzmassen zur Justierung der Abstimmung. Die Absorbermasse ist im oberen Bereich des Schiffsdieselmotors angeordnet. Sie kann entweder als starrer oder als Biegetraeger zwei verschiedene Schwingungsformen annehmen und ist jeweils im Bereich des ersten und des letzten Zylinders und gegebenenfalls dazwischen am Schiffsdieselmotor befestigt. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verminderung der Kippschwingungen und Verminderung der Übertragung von Kräften In benachbarte Strukturen beim Einsatz von Schiffsdieselmotoren mit großer Bauhöhe.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Besonders bei Motoren mit großer Lauhöhe und elastischem Fundament ergeben sich in der Höhe des Zylinde^rkopfes beachtliche Schwingungsausschläge. Zur Verminderung dieser Ausschläge bei gleichzeitiger Erhöhung der Eig jnfrequenzen des Systems werden am oberen Teil des Motors Abstützungen gegen die benachbarte Schiffsstruktur vorgenommen. Dabei ist man außerdem bestrebt, die Stützen so zu konstruieren, daß sie bestimmte Dämpfungseigenschaften besitzen. Die Überbelastung des Motorgehäuses bei großen Deformationen des Schiffskörpers z. B. im Falle einer Havarie muß aber auf jeden Fall vermieden werden. Dies geschieht meistens durch Sollbruchmechanismen, aber auch durch die Ausnutzung von Knickung und Durchrutschen kraftschlüssiger Verbindungen mit definierter Grenzkraft. Es sind unterschiedliche Abstützungen im Gebrauch, z. B. mechanische und hydraulische Stützen (siehe „Vibration Analysis of Marine Diesel Engine on Board" in international Shipbuilding Progress, 1983). Maximal übertragbare Kraft, Steifigkeit und Dämpfung sind bei einigen Austührungsformen einstellbar. Beispielsweise geschieht diss bei den hydraulischen Stützen durch die Regulierung des Öldrucks im Hydraulikzylinder. Damit können diese Abstützungen den konkreten Betriebsbedingungen angepaßt werden. Neben dem Problem, eine passende Anschlußstelle in der benachbarten Struktur zu finden, besteht der wesentliche Nachteil der Abstützung in der Übertragung der vom Motor ausgehenden Schwingungserregung in die benachbarte Struktur. Dieser unerwünschte Effekt wird zwar im Resonanzbereich durch das vorhandene Dämpfungselement abgebaut. Dieses Problem ist damit nur unbefriedigend gelöst. Im überkritischen Bereich tritt mit der Erhöhung der Dämpfung auch eine Erhöhui; :: >-' übertragenen Kräfto auf. Die Folgeerscheinungen der dynamischen Kraftübertragung sind zusätzliche Belastungen ar struktur und die Erhöhung des Schwingungsniveaus der Decks und damit auch der Mannschaftsräum 3.

Die bekannten technischen Lösungen zur Verminderung von Kippschwingungen von Schiffsdieselmotoren basieren aut den Prinzipien der Dämpfungserhöhung und/oder Verlagerung der Eigenfrequenzen zu höheren, außerhalb von Hauptfahrbereichen liegenden Werten.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Vorminderung der Kippschwingungen von Sr' iffsdieselmotoren zu entwickeln, die sich durch einen geringen Aufwand hinsichtlich der Masse und der Ausfuhr" ^g auszeichnet, den Schwingungspegel des Maschinenraumes und der angrenzenden Schiffskörperstruktu/ vet. .yert uni· omit die Gebrauchseigenschaften verbessert.

Darlegung des Wtsens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, dio Schwingungsausschläge im oberen Boreich des Motors zu reduzieren sowie die auf die benachbarte Konstruktion übertragenen Kräfte zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Zusatzschwingungssystgm bestehend aus Absorbermasse, Federelementen und Dämpferelemente am Schiffsdieselmotor angebracht ist, wobei sich auf der Absorbermasse verschiebbare Zusatzmassen zur Justierung der Abstimmung befinden. Die Absorbermasse ist im oberen Bereich des Schiffsdieselmotors angeordnet und kann entweder als starrer oder als Biegeträger zwei verschiedene Schwingungsformen annehmen und ist jeweils im Bereich des ersten und letzten Zylinders und gegebenenfalls dazwischen am Schiffsdieselmotor befestigt. Die Absorbermasse ist fest, gelenkig, nur mit Federelementen, mit Federelementen und Dämpferelementen oder nur mit Dämpferelementen mit dem Schiffsdieselmotor vorbunden.

Die Absorbermasse kann Translations- und Rotationsschwingungen ausführen, wobei die ^xranslationsschwingung auf die H-Schwingform und die Rotationsschwingung auf die X-Schwingform des Schiffsdieselmotors abgestimmt sind. Durch die Absorbermasse werden Kontinuumschwingungen in der Form von Biegeschwingungen ausgeführt, wobei die 1. Eigenform auf die H-Schwingform und die 2. Eigenforrr iuf die X-Schwingform abgestimmt sind. Das Gewicht der Absorbermasse kann von oder an Teilen der Schiffskörperkonstruktion aufgenommen werden.

Durch die Anordnung eines elastischen Zusatzschwingungssystem können in Abhängigkeit von seinen Eigonfroquenren und seinen Dämpfungseigenschaften die Ausschläge des schwingenden Motors in vorgesehenen Resonanzbereichen entscheidend gesenkt werden. Bei optimaler Abstimmung des Zusatzschwingers bezüglich der Resonanzfrequenzen des Hauptschwingungssystems kann ein Abbau der Resonanzerscheinungen erreicht werden, wobei die Masse des Zusatzschwingers im Vergleich zur Masse des Hauptschwingungssystems klein ist.

In Abhängigkeit von der konkreten Aufgabenstellung kann die Absorbermasse als quasi starrer Körper oder als Kontinuumsschwinger vorgesehen werden. Soll die Absorberwirkung durch Starrkörperschwingungen erreicht werden, so ist ein elastischer Anschluß an das Hauptschwingungssystem unbedingt erforderlich. In den meistens vorkommenden prcktischen Aufgaben ist die Verminderung der Auswirkungen der Resonanzschwingung bezüglich der Η-Form und der X-Form der Motorschwingungen gefordert.

Erfindungsgemäß soll eine Justierung der Abstimmung derAbsorbermas.se auf den Betriebszustand u.a. auch dadurch möglich sein, daß die Absorbermasse in gewissen Grenzen veränderlich ist durch Befestigung von Zusatzmassen. Bei der Justierung bezüglich der X-Form werden die Zusatzmassen so weit wie möglich vom Drehpunkt der Drehschwingung angebracht und bei der Justierung bezüglich der Η-Form der Motorschwingung werden Zusatzmassen im Drehpunkt der Rotationsschwingungen befestigt. Damit ist die Störung der vorangegangenen Justierung möglichst gering. Die Steifigkeit der einstechen Befestigung am Motor ist ebenfalls in bestimmten Grenzen einstollDar. Dies ermöglicht, den eventuell gelingt») Anteil der rotatorischen Bewegung bei der im wesentlichen translatorischen Schwingungsform auf ein Minimum zu reduzieren. Ist die Abstimmung der Absorberfrequenz durch Ausnutzung der Kontinuumsschwingungen voigesehen, so kann der Anschluß der Masse an das Hauptschwingungssystem fest (am besten über eine gelenkige Lagerung), elastisch oder auch nur durch ein Dämpferelement erfolgen. Die Entscheidung übor die auszuwählende Variante ist von den vorgegebenen Verhältnissen abhängig. Bei dieser Art der Anwendung kann bei entsprechender Lagerung und Formgebung der Absorbermasse die erste Eigenfrequenz dor Biegeschwingung auf die Eigenfrequenz der H-Schwingungsform des Motors und die zweite Eigenfrequenz der Biegeschwingung auf die X-Schwingungsform des Motors abgestimmt werden. Eine Nochjuotierung der vordimensionierten Absorbersysteme kann durch Zusatzmasson und durch Veränderung der Dämpfung erfoigen. Das Hinzufügen der Massen bei der Einstellung muß damit jeweils in der Nähe des jeweiligen Knotenpunktes der boreits justierten Snhwingungsform erfolgen.

Ausführungsbeispiele

In den Figuren 1 bis 4 wird die Einrichtung zur Verminderung der Kippschwingungen von Schiffsdieselmotoren dargestellt. Figur 1 zeigt die Anordnung einer Einrichtung zur Verminderung der Kippschwingungen. Mit 1 ist der obere Teil eines Schiffsdieselmotors angedeutet. Die Absorbermasse 2 ist hierbei mit Federelementen 3 und Dämpferelementen 4 am Motorgehäuse befestigt. Die Absoroermasse 2 muß so ausgeführt werden, daß die erste Eigenfrequenr auf die H-Schwingungsform und die zweite Eigenfrequenz auf die X-Schwingungsform des Motors abgestimmt sind. Dio Zusatzmassen 5 dienen zur Justierung dieser Abstimmung unter Betriebsbedingungen.

Figur 2,3 und 4 zeigen die Lagerung der Absorbermaitsen. Die Lagerung der Absorberrnasso 2 kann an einer am Gehäuse des Motors befestigten Konsole 7 erfolgen. Dabei kann sie in die meist vorhandene Konstruktion der oberen Galerie 6 eingebunden werden. Die Ausführuno der Gleitbahn der Lagerung der Absorbermasse 2 auf der Konsole kann mit hohem oder geringem Dämpfungseinfluß geschehen. Foil das Motorgehäuse von der Belastung durch das Eigengewicht de! Absorbermasse 2 frei gehalten werden, so wird eine Anordnung entsprechend Figur 2 empfohlen. Die Konsole ist hier in die Schiffsstruktur 8 eingebunden. In diesem Fall muß die Reibung zwischen der auf der Konsole befindlichen Gleitbahn möglichst klein gehalten werden, um die in die Schiffsst'uktur 8 übertragenen dynamischen Kräfte gering zu halten. Dies kann auch geschehen, indem das Eigengewicht der Absorbermasse 2 über Pendelstäbe 9 abgefangen wird. Das Dämpferelement 4, hier als hydraulischer Dämpfer dargestellt, sollte zur Nachjustierung der möglichst optimalen Auslegung des Schwingungstilpers, einstellbar sein. Bei dem hier gezeigten Beispiel kann dies über die Regulierung des Öldruckes im Zylinder geschehen. Der Anschluß der Absorbermasse 2 an das Gehäuse des Schiffsdieselmotors 1 kann auch fest oder nui mit Dämpferelementen 4 vorgenommen werden.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Verminderung der Kippschwingungen von Schiffsdieselmotoren durch ein Zusatzschwingungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzschwingungssystem bestehend aus Absorbermasse (2), Federelementen (3) und Dämpferelementen (4) am Schiffsdieselmotor (1) angebracht ist, wobei sich auf der Absorbermasse (2) verschiebbare Zusatzmassen (5) zur Justierung der Abstimmung befinden und die Absorbermasse (2) im oberen Bereich des Schiffsdieselmotors (1) angeordnet ist und entweder als starrer oder als Biegeträger zwei verschiedene Schwingungsformen annehmen kann und jeweils im Bereich des ersten und letzten Zylinders und gegebenenfalls dazwischen befestigt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorbermasse (2) fest, gelenkig, nur mit Federelementen (3), mit Federelementen (3) und Dämpferelementen (4) oder nur mit Dämpferelementen (4) mit dem Schiffsdieselmotor (1) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorbermasse (2) Translations- und Rotationsschwingungen ausführen kann, wobei die Translationsschwingung auf die H-Schwingform und die Rotationsschwingung auf die X-Schwingform des Schiffsdieselmotors abgestimmt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorbermasse (2) Kontinuumsschwingungen in der Form von Biegeschwingungen ausführt, wobei die 1. Eigenform auf die H-Schwingungsform und die 2. Eigenform auf die X-Schwingungsform abgestimmt sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht der Absorbermasse (2) von oder an Teilen der Sciiiftskörperkonstruktion (8) aufgenommen wird.