11 BIỆN PHÁP GIẢM CHẤN ĐỘNG VÀ TIÊU CHUẨN TRÁNH RUNG
6.4GIƠI HẠN RUNG ĐỘNG ÁP DỤNG CHO TÀU THỦY
Rung động trên tàu được thể hiện qua bốn đại lượng chính: biên độ dao động của chuyển vị s, biên độ vận tốc, biên độ gia tốc và tần số dao động, được hiểu theo dạng tần số gĩc ω, đơn vị đo 1/s, hoặc tần số kỹ thuật f = ω/ 2π,đo bằng số lần dao động trong đơn vị thời gian, ví dụ số lần trong một giây, tính bằng Hz. Quan hệ giữa tần sốf và chu kỳTđược hiểu là f = 1/ T.
Giữa các đại lượng vừa nêu cĩ mối quan hệ ràng buộc sau: Vận tốc v = s. ω;
Gia tốc a = S. ω2 .
Qui định giới hạn cho các đại lượng s, v, a trên phương tiện vận tải đang đề cập ngày nay dựa vào các yêu cầu thực tế, quan hệ đến ba đối tượng cĩ mặt trên tàu:
- Khả năng chịu đựng của người cĩ mặt trên phương tiện - Khả năng giữđược chức năng của máy mĩc, thiết bị, và - Đảm bảo độ bền kết cấu tàu.
Từ kết quả thống kê, cĩ thể thấy giới hạn cho các đại lượng trên nên nằm trong phạm vi hạn chế. s ≤ 1 ÷ 1,5 mm
a ≤ 1000 ÷ 1500 mm/s2.
Cơng thức kinh nghiệm xác định giới hạn của s, tính bằng mm, áp dụng cho khu vực chở khách, khu sinh hoạt trên tàu :
204 04 , 0 1 3 , 1 f s + =
Tại những vùng mà người ít đi tới, giới hạn trên cĩ thể nâng lên 1,5 lần. Biên độ rung động các tấm trên tàu khơng được vượt quá giới hạn:
t t b s 2 100 10 , 0 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = ,
trong đĩ b – chiều rộng tấm (cạnh nhỏ hơn), t – chiều dầy tấm.
Trong thực tế người ta đã ghi nhận những trường hợp rung quá mức trên tàu thật như sau, tài liệu [5]. Tàu chở hàng dài 116m, lượng chiếm nước 10.900 T, lắp máy chính sáu xi lanh, cơng suất 2.000 kW (2700 HP), quay tại vịng quay định mức 100 v/ph đã được phát hiện rung quá mức cho phép. Rung đứng trong trạng thái mode thứ nhất, biên độ chuyển vịđạt 7mm tại khu vực đầu và cuối tàu. Gia tốc rung ghi được 0,7m/s2 (0,07g).
Tàu dầu dài 128m, lượng chiếm nước tương đương tàu kể trước, lắp máy 1.000kW thực hiện rung
đáng kể. Biên độ chuyển vị 14 mm, gia tốc 1,24 m/s2. Tàu phải cải tạo lại mới đưa vào sử dụng.
Tàu chở khách dài 106m, lượng chiếm nước 2.240 T, lắp ba máy diesel cơng suất tổng cộng 3x660 kW, vịng quay định mức 750 v/ph, ba chân vịt quay với tần số 350 v/ph, bị rung với biên độ chỉ
0,2mm song gia tốc đến 4,3 m/s2 (0,44g) khi tiến. Lúc chạy lùi, biên độ dao động đạt 0,5 mm cịn gia tốc vướt quá 1,0g, đạt 11m/s2 (1,12g). Tàu khơng thể hoạt động vì hành khách khơng chịu nổi rung kiểu đĩ.
Nghiên cứu khả năng chịu đựng của con người trên tàu bị rung các nhà nghiên cứu đã đi đến những kết luận trùng nhau. Nĩi chung người ta cĩ khả năng làm việc trong điều kiện gia tốc rung
động khơng quá lớn. Trong phạm vi f < 0,3 Hz con người làm việc bình thường đến 8 tiếng đồng hồ
nếu gia tốc chưa quá 0,2g với g – gia tốc trường trái đất. Thời gian trên rút xuống cịn 2 giờ nếu gia tốc tăng đến 0,4g. Khi gia tốc đến 1g hoặc hơn, người ta chỉ chịu đựng được khơng quá vài chục phút.
Hình 5.32
Trên cơ sởđĩ nhiều quốc gia đưa ra những tiêu chuẩn tránh rung, đảm bảo sức khỏe cho những người làm việc trên tàu. Một trong những dự thảo nhằm đưa ra tiêu chuẩn tránh rung, đảm bảo sức khỏe cho người làm việc trên tàu, hoạch định tại SNAME 1980, được vẽ lại tại hình 5.34. Trên biểu đồ
trình bày trong hệ tọa độ biên độ dao động – tần sốf người ta chia làm 3 vùng miêu tả mức độ cam go khác nhau khi con người chịu rung trên tàu. Ba vùng đĩ được qui ước như sau:
Vùng II - mức độ rung lớn hơn vùng I, cảm giác khĩ chịu đã cảm nhận được khi người ta phải làm việc trong vùng này.
Vùng III – mức độ rung lớn hơn các vùng vừa nêu, cảm giác khĩ chịu của người tăng rõ rệt hơn. Từ cách chia vùng trên đồ thị chúng ta cĩ thể xác định các tham số xuất hiện trong quá trình rung, cĩ ảnh hưởng đến sức chịu đựng của con người. Ví dụ khi chịu rung với tần số 10 Hz, con người vẫn cảm thấy thoải mái nếu gia tốc khơng vượt quá 0,012g, biên độ dao động hết sức nhỏ, chỉ
vào hàng vài phần trăm mm. Tuy nhiên tại tần sốđĩ, nếu biên độ tăng đến cỡ vài phần mười mm, tức tăng lên chừng 10 lần, cùng với nĩ gia tốc cũng tăng lên, sức chịu đựng cĩ hạn của con người khơng cho phép cầm cự lâu trong trạng thái khĩ chịu.
Hình 5.33
Trên cơ sởđánh giá khả năng chịu đựng con người trên tàu theo hướng dẫn ISO 2631, xem [7], năm 1972 tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO đề xuất những tiêu chuẩn an tồn, tránh rung. Năm 1974 tiêu chuẩn này được thơng qua và các quốc gia được khuyến cáo áp dụng. Theo tiêu chuẩn của ISO, phạm vi làm việc an tồn cho con người được hạn chế trong vùng giới hạn, gia tốc dao động khơng quá 0,05 nếu tần số nhỏ hơn 60 lần/phút, tại tần số 500 lần/ phút gia tốc khơng được lớn hơn 0,07 ; Tại tần số 3600 lần/phút giới hạn gia tốc cĩ thểđến 0,25.
Hình 6.34 Tiêu chuẩn ISO rung ngang trên tàu
Tiêu chuẩn áp dụng cho dao động đứng ít khắc nghiệt hơn, được trình bày tại hình 6.36 Những yêu cầu tối thiểu của các nhà làm luật tập trung ở chỗ, người làm việc trên tàu phải được sống dễ chịu
để cĩ sức làm việc. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Theo cách này hai thơng số cơ bản trong tàu bị rung phải nằm trong giới hạn cho phép, đĩ là tần số dao động và gia tốc. Hai đại lượng này được tính bằng đơn vị (lần/phút) với tần số và g = 9,81 m/s2
khi tính gia tốc.