ЗНИЖЕННЯ ШУМОВОГО ЗАБРУДНЕННЯ СУДЕН ШЛЯХОМ СПЕКТРАЛЬНОЇ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ВІБРОАКУСТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА
https://doi.org/10.33815/2313-4763.2026.1.32.071-086
Анотація
У даній роботі подано результати експериментального дослідження та спектральної діагностики віброакустичних процесів суднової енергетичної установки в умовах трьох характерних режимів експлуатації: холостого ходу, часткового навантаження 18 кВт та робочого навантаження 36 кВт. Актуальність дослідження обумовлена сучасними вимогами до зниження підводного шумового випромінювання суден, підвищення рівня екологічної безпеки морського транспорту та необхідністю вдосконалення методів бортової діагностики джерел структурного шуму і вібрації. Особливу увагу приділено аналізу низькочастотних складових, які є найбільш інформативними при оцінюванні технічного стану суднових дизельних енергетичних установок і формуванні підводного акустичного поля судна. Оброблення експериментальних сигналів виконано методом дискретного перетворення Фур’є з подальшим виділенням домінуючих гармонічних компонентів у діапазоні 0–200 Гц. Для дослідження використано результати одночасного запису акустичних і вібраційних сигналів, отриманих із застосуванням сенсорних каналів контролю структурних коливань та низькочастотної акустики. У процесі спектрального аналізу встановлено, що найбільш інформативними є гармоніки 25,1; 50,2; 100,2; 150,4 та 175,5 Гц, які пов’язані з порядками обертання валу, цикловою нерівномірністю крутного моменту, інерційними силами поршневої групи, резонансними коливаннями конструктивних елементів та структурним передаванням вібраційної енергії корпусом суднової установки. Запропоновано використання інтегрованого аналізу акустичних і вібраційних каналів як ефективного інструменту для контролю критичних режимів роботи суднових енергетичних установок, визначення коефіцієнта нерівномірності обертання колінчастого валу, раннього виявлення дефектів та обґрунтування експлуатаційних заходів зі зниження шумового випромінювання суден і підвищення екологічної ефективності морського транспорту.
Посилання
2. Wang, L. S., Robinson, S. P., Theobald, P. D., Lepper, P. A., Hayman, G., & Humphrey, V. F. (2013). Measurement of radiated ship noise. Proceedings of Meetings on Acoustics, 17, 070091. https://doi.org/10.1121/1.4792663.
3. Gloza, I. (2008). Vibration and radiated noise of a small ship. Hydroacoustics, 11. https://bibliotekanauki.pl/articles/331545.
4. International Organization for Standardization (2000). ISO 6954:2000. Mechanical vibration – Guidelines for the measurement, reporting and evaluation of vibration with regard to habitability on passenger and merchant ships. ISO. https://www.iso.org/standard/28883.html.
5. International Organization for Standardization (2016). ISO 20283-5:2016. Mechanical vibration – Measurement of vibration on ships – Part 5: Guidelines for measurement, evaluation and reporting of vibration with regard to habitability on passenger and merchant ships. ISO. https://www.iso.org/standard/68125.html.
6. International Organization for Standardization (2016). ISO 17208-1:2016. Underwater acoustics – Quantities and procedures for description and measurement of underwater sound from ships – Part 1: Requirements for precision measurements in deep water used for comparison purposes. ISO. https://www.iso.org/standard/62408.html.
7. American Bureau of Shipping (2017). Guidance notes on noise and vibration control for inhabited spaces. ABS. https://ww2.eagle.org/content/dam/eagle/rules-and-guides/current/other/ 209_noisevibrationcontrolinhabitedspaces/Noise_and_Vibration_GN_e-Sept17.pdf.
8. American Bureau of Shipping (2006). Guidance notes on ship vibration. ABS. https://www.vibrationdata.com/tutorials/abs_ship_vibration.pdf.
9. Kluczyk, M., & Grządziela, A. (2019). Marine diesel engine common rail injectors monitoring with vibration parameters. Diagnostyka, 20(3), 37–44. https://doi.org/10.29354/diag/109793.
10. Varbanets, R., Minchev, D., Kucherenko, Yu., Zalozh, V., Kyrylash, O., & Tarasenko, T. (2024). Methods of real-time parametric diagnostics for marine diesel engines. Polish Maritime Research, 31(3), 71–84. https://doi.org/10.2478/pomr-2024-0037.
11. Varbanets, R. A., Minchev, D. S., Kucherenko, Yu. M., & Zalozh, V. I. (2024). Real-time parametric diagnostics of marine diesel engines [Parametrychna diahnostyka sudnovykh dyzelnykh dvyhuniv u rezhymi realnoho chasu]. Dvyhuny vnutrishnoho zghoriannia, 1, 69–76. https://doi.org/10.20998/0419-8719.2024.1.09 [in Ukrainian].
12. Kluczyk, M., & Grządziela, A. (2020). Vibration diagnostics of marine diesel engines malfunctions connected with injection pumps supported by modelling. Naše More, 67(3), 209–216. https://doi.org/10.17818/NM/2020/3.4. 13. Drewing, S., & Witkowski, K. (2021). Spectral analysis of torsional vibrations measured by optical sensors, as a method for diagnosing injector nozzle coking in marine diesel engines. Sensors, 21(3), 775. https://doi.org/10.3390/s21030775.
14. Minchev, D., Varbanets, R., & Kucherenko, Yu. (2024). Vibroacoustic diagnostic features of marine diesel engines under transient operating conditions. Journal of Marine Science and Engineering, 12(4), 652. https://doi.org/10.3390/jmse12040652.
15. Kucherenko, V. Yu., & Bulgakov, M. P. (2025). Modern methods and research directions for reducing ship hydroacoustic noise [Suchasni metody ta napriamky doslidzhen shchodo znyzhennia rivnia hidroakustychnykh shumiv sudna]. Rozvytok transportu, 1(24), 31–43. https://doi.org/10.33082/td.2025.1-24.03 [in Ukrainian].
16. Kucherenko, V. (2025). The impact of proactive ship handling on reducing the ship’s vibration and hydroacoustic noise. Visnyk Pryazovskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu. Seriia: Tekhnichni nauky, 51, 263–274. https://doi.org/10.31498/2225-6733.51.2025.344963.
17. Welch, P. (1967). The use of fast Fourier transform for the estimation of power spectra: A method based on time averaging over short, modified periodograms. IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics, 15(2), 70–73. https://doi.org/10.1109/TAU.1967.1161901.
18. International Organization for Standardization (2016). ISO 20816-1:2016. Mechanical vibration – Measurement and evaluation of machine vibration – Part 1: General guidelines. ISO. https://www.iso.org/standard/63180.html.
