သဘာဝပါတ္ဝန္းကၽင္ကို ထိခိုက္ေစတဲ႔ ပတ္ဝန္းကၽင္ညစ္ညမ္းမွွဳ environmental
pollution အမၽိိဳးအစားေတြကို၊ ခြဲၿခားႀကည္႔တဲ႔အခါ (၁) ေလထုညစ္ညမ္းမွဳ air
pollution, (၂) ေရထုညစ္ညမ္းမွဳ water pollution, (၃) ေၿမဆီလြွာညစ္ညမ္းမွဳ
soil pollution, (၄) အသံဆူညံမွဳ noise pollution, (၅)
ေရဒီယိုသတၱိႀကြဓါတ္ သက္ေရာက္မွဳ radioactive pollution, (၆)
အပူခၽိန္ၿမင္႔မားလာမွဳ thermal pollution, (၇) အလင္းေရာင္ပိုမိုလြန္ကဲမွဳ
light pollution, (၈) အၿမင္အာရံု တားဆီးေနွာက္ယွက္ခံရမွဳ visual pollution
နဲ႔ (၉) မိမိေႀကာင္႔ အၿခားသူမၽားမွာ အေနွာက္အယွက္ ၿဖစ္ေပါါေစမွဳ personal
pollution ဆိုၿပီးေတြ႔ရပါတယ္။
သေဘ္ာေတြနဲ႔ ကမ္းလြန္ေရနံ တြင္းတူးစင္ေတြမွ ဆူညံသံထုတ္လြင္႔မွဳ noise
radiation ဟာ၊ သဘာဝပါတ္ဝန္းကၽင္ကို ထိခိုက္ေစတဲ႔ environmental impact
ၿဖစ္တဲ႔အတြက္ noise pollution အၿဖစ္၊ သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။ ယေန႔ကာလေတြမွာ၊
သေဘ္ာ on-board ships ေတြနဲ႔ ကမ္းလြန္ေရနံတြင္းတူးစင္ offshore
installations ေတြမွ ေပါါေပါက္ေလ့ရိွတဲ႔ အသံဆူညံမွဳနဲ႔ တုန္ခါမွဳ noise and
vibration ကိစၥကို၊ အလးအနက္ ထားကာ ေလၽွာ႔ခၽေၿဖရွွင္္းဖို႔ ႀကိဳဳးစားလာတာ
ေတြ႔ရပါတယ္။ ၿမင္႔မားတဲ႔ ဆူညံံသံ high noise levels ေႀကာင္္႔ human fatigue
ဆိုတဲ႔ အလုပ္လုပ္ကိုင္ရာမွာ ပင္ပန္း နြမ္းနြယ္မွဳေတြနဲ႔ miscommunication
ဆိုတဲ႔ လြဲမွားနားလည္မွဳေတြ ၿဖစ္ေပါါလာနိဳင္ၿပီး၊ အမွားအယြင္း human error
ေတြမွ တဆင္႔၊ လုပ္ငန္းခြင္ေဘးအနၱရာယ္ risk ေတြနဲဲ႔ ပၽက္စီးဆံုးရံွဳးမွဳ
losses ေတြ ေပါါေပါက္တတ္ပါတယ္။
တုန္ခါမွဳ vibrations ေတြေႀကာင္႔လည္း
သေဘ္ာေတြနဲ႔ ကမ္းလြန္ေရနံတြင္းတူး စင္ေတြရဲ႕ တည္ေဆာက္ပံု structure ေတြ၊
စက္ကရိယာ machinery ေတြနဲ႔ လူသားေတြအေပါါမွာ ေဘးအနၱရာယ္ hazards ေတြ
ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္္။
Fig. Approximate noise level
ဆူညံသံ သတ္မွတ္ခၽက္ noise levels ေတြၿပဌာန္းထားရာမွာ၊ နိဳင္ငံ တနိဳင္ငံနဲ႔
တနိဳင္ငံ မတူညီတဲ႔အတြက္၊ အၿပည္ၿပည္ဆိုင္ရာေရေႀကာင္း အဖြဲ႔အစည္း IMO ဟာ၊
သေဘ္ာေတြနဲ႔ ကမ္းလြန္ေရနံ တြင္းတူးစင္ေတြအတြက္ "ISO standard 6954 :
Guidelines for permissible mechanical vibrations on board seagoing
vessels" ဆိုၿပီး၊ တသမတ္တည္း သတ္မွတ္ၿပဌာန္းခဲ႔႔ပါတယ္။ အလုပ္ရံု workshop
70 dB, မီးဖိုေဆာင္ kitchen 60 dB, ထိန္းခၽဳပ္ခန္း control rooms 55 dB,
ရံုးခန္း offices 55 dB, ထမင္းစားးခန္း dining rooms 55 dB နဲ႔
အိပ္စက္နားေနခန္း sleeping area 45 dB ဆိုၿပီး၊ ေၿမၿပင္ land မွ noise
limit level ကို ၿပဌာန္းထားေပမယ္႔ IMO ကေတာ႔ workshop 85 dB, မီးဖိုေဆာင္
kitchen 75 dB, ထိန္းခၽဳပ္ခန္း control rooms 75 dB, ရံုးခန္း offices 65
dB, ထမင္းစားးခန္း dining rooms 65 dB နဲ႔ အိပ္စက္နားေနခန္း sleeping area
60 dB ဆိုၿပီး၊ သေဘ္ာေတြနဲ႔ ကမ္းလြန္ေရနံ တြင္းတူးစင္ေတြရဲ႕ noise limit
level ကို ၿပဌာန္းထားပါတယ္။
သေဘ္ာေတြကို တည္ေဆာက္တဲ႔အခါ၊ ေစၽးကြက္ရဲ႕ေတာင္းဆိုမွဳအရ၊ structural optimization ဆိုတဲ႔ တည္ေဆာက္ပံု သာလြန္ေကာင္္းမြန္မွဳနဲ႔ high speed ဆိုတဲ႔ လၽွင္ၿမန္စြာ သြားလာေမာင္းနွင္နိဳင္မွဳ ကိစၥေတြအတြက္၊ ဖြဲ႔စည္းတည္ေဆာက္ပံု design ပိုင္းအရ၊ တိုးတက္ေၿပာင္းလဲကာ တည္ေဆာက္လာႀကသလို၊ အသံဆူညံမွဳနဲ႔ တုန္ခါမွဳဟာလည္း လိုက္ပါ တိုးၿမင္႔လာတာကို၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ အသံဆူညံမွဳနဲ႔ တုန္ခါမွဳ ေလၽွာ႔ခၽရန္ အေလးထား၊ တည္ေဆာက္တဲ႔အခါ operational and design constraints ဆိုတဲ႔ ေမာင္းနွင္သြားလာမွဳနဲ႔ ဖြဲ႔စည္းတည္ေဆာက္မွဳေတြမွာ၊ အားနည္းခၽက္ေတြ အနည္းနဲ႔အမၽား ေပါါေပါက္လာနိဳင္္ပါတယ္။
သေဘ္ာပံုစံေရးဆြဲတည္ေဆာက္ၿခင္း design practice ကိုေဆာင္ရြက္ရာမွာ၊ model testing ဆိုတဲ႔ အခၽိဳးကၽနမူနာပံုစံငယ္ တည္ေဆာက္စမ္းသတ္ၿခင္း၊ calculation ဆိုတဲ႔ ခန္႔မွန္းတြက္ခၽက္ၿခင္းနဲ႔ heuristic deduction ဆိုတဲ႔ ယခင္ အေတြ႔အႀကံဳေပါါမူတည္ၿပီး၊ အမွားကင္းေအာင္ေဆာင္ရြက္ၿခင္းတို႔ကို အေၿခခံရပါတယ္။
သေဘ္ာေတြကို တည္ေဆာက္တဲ႔အခါ၊ ေစၽးကြက္ရဲ႕ေတာင္းဆိုမွဳအရ၊ structural optimization ဆိုတဲ႔ တည္ေဆာက္ပံု သာလြန္ေကာင္္းမြန္မွဳနဲ႔ high speed ဆိုတဲ႔ လၽွင္ၿမန္စြာ သြားလာေမာင္းနွင္နိဳင္မွဳ ကိစၥေတြအတြက္၊ ဖြဲ႔စည္းတည္ေဆာက္ပံု design ပိုင္းအရ၊ တိုးတက္ေၿပာင္းလဲကာ တည္ေဆာက္လာႀကသလို၊ အသံဆူညံမွဳနဲ႔ တုန္ခါမွဳဟာလည္း လိုက္ပါ တိုးၿမင္႔လာတာကို၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ အသံဆူညံမွဳနဲ႔ တုန္ခါမွဳ ေလၽွာ႔ခၽရန္ အေလးထား၊ တည္ေဆာက္တဲ႔အခါ operational and design constraints ဆိုတဲ႔ ေမာင္းနွင္သြားလာမွဳနဲ႔ ဖြဲ႔စည္းတည္ေဆာက္မွဳေတြမွာ၊ အားနည္းခၽက္ေတြ အနည္းနဲ႔အမၽား ေပါါေပါက္လာနိဳင္္ပါတယ္။
သေဘ္ာပံုစံေရးဆြဲတည္ေဆာက္ၿခင္း design practice ကိုေဆာင္ရြက္ရာမွာ၊ model testing ဆိုတဲ႔ အခၽိဳးကၽနမူနာပံုစံငယ္ တည္ေဆာက္စမ္းသတ္ၿခင္း၊ calculation ဆိုတဲ႔ ခန္႔မွန္းတြက္ခၽက္ၿခင္းနဲ႔ heuristic deduction ဆိုတဲ႔ ယခင္ အေတြ႔အႀကံဳေပါါမူတည္ၿပီး၊ အမွားကင္းေအာင္ေဆာင္ရြက္ၿခင္းတို႔ကို အေၿခခံရပါတယ္။
သေဘ္ာ ေမာင္းနွင္တဲ႔အခါ၊ လံုေလာက္ေသာ စြမ္းအင္ ရရိွဖို႔နဲ႔
ပံုသ႑န္မွန္ကန္တဲ႔ particular hull form ရရိိွေစဖို႔ အခၽိဳးကၽနမူနာ
ပံုစံငယ္ တည္ေဆာက္စမ္းသတ္ၿခင္း model testing ဟာ အေရးႀကီးပါတယ္။
Fig. Different types of cavitation around a propeller
စေကးကိုုက္အခၽိဳးကၽ properly scaled နမူနာအၿဖစ္၊ တည္ေဆာက္ထားတဲ႔အတြက္၊
propeller cavitation ကိုစမ္းသတ္နိဳင္သလို၊ သေဘ္ာေမာင္းနွင္တဲ႔အခါ၊
သေဘ္ာ ကိုယ္ထည္မွာ propeller ေႀကာင္႔ ေပါါေပါက္လာမယ္႔ hull surface
pressures ကိုလည္း၊ ႀကိဳတင္ေလၽွာ႔ခၽနိဳင္ပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ တည္ၿငိမ္တဲ႔
stabilizing cavitation နဲ႔ လွဳပ္ရွားတုန္ခါမွဳေလၽွာ႔ခၽၿခင္း minimizing
excitation တို႔ကို၊ ႀကိဳတင္ေဆာင္ရြက္ၿခင္းလည္းၿဖစ္ပါတယ္။ သေဘ္ာ ပန္ကာရြက္
propeller လည္ပတ္ရာမွ ေပါါေပါက္လာမယ္႔ တည္ၿငိမ္္တဲဲ႔ stabilizing
cavitation အေနအထားနဲ႔ ကိုယ္ထည္ hull မွာ ေပါါေပါက္လာမယ္႔ အနည္းဆံုး
လွဳပ္ရွားတုန္ခါမွဳ minimizing excitation အေၿခအေနရိွမွသာ အသံဆူညံမွဳနဲ႔
တုန္ခါမွဳတို႔ နည္းပါး ကၽဆင္းသြားမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။
တခါတရံမွာေတာ႔
ကုန္ကၽစားရိတ္ ground coast ကိုေလၽွာ႔ခၽတဲ႔အေနနဲ႔၊ model testing ကို
မေဆာင္ရြက္ေတာ႔ပဲ omitted အၿဖစ္ ခၽန္လွပ္ထားတတ္ပါတယ္။
Fig. MAN propulsion package type 6L21/31-VBS,
(including main engine, reduction gearbox, shafting, controllable pitch propeller and propulsion management system)
(including main engine, reduction gearbox, shafting, controllable pitch propeller and propulsion management system)
သေဘ္ာေတြမွာ အသံဆူညံမွဳနဲ႔ တုန္ခါမွဳ noise and vibration ေပါါေပါက္ေစတဲ႔
အဓိကအရင္းအၿမစ္ sources ေတြကေတာ႔၊ prime movers ေတြၿဖစ္တဲ႔ diesel
engines, steam turbines နဲ႔ gas turbines ေတြ၊ သေဘ္ာေမာင္းနွင္တဲ႔ အခါ
ေပါါေပါက္လာမယ္႔ shaft-line dynamics ရဲ႕ သက္ေရာက္မွဳေတြ၊ တတ္ဆင္ထားတဲ႔ air
conditioning and ventilation systems ေတြ၊ သေဘ္ာကိုေနာက္သို႔႔
ၿပန္လည္ေရြွ႕လၽွားေစမယ္႔ traverse propulsion unit ကဲ႔သို႔ manoeuvring
devices ေတြ၊ deck equipments ေတြၿဖစ္္္တဲ႔ cargo handling and mooring
machinery ေတြ၊ ေရယက္အားေကာင္းေစရန္္ propeller မွာ ထည္႔သြြင္း တတ္ဆင္ထားတဲ႔
vortex shedding mechanisms ေတြနဲ႔ ေသးသြယ္္တဲ႔ ကိုယ္ထည္ တည္ေဆာက္ပံု
slamming phenomena တို႔႔ပဲၿဖစ္ပါတယ္။
propeller cavitation ကိုေလၽာ႔ခၽရန္နဲ႔ propeller boss end မွာ၊
ေပါါေပါက္လာမယ္႔ ၿမင္႔မားတဲ႔ strong vortex flow ကို ေလၽွာ႔ခၽရန္တို႔
အတြက္၊ သေဘ္ာရဲ႕ propeller မွာ vortex shedding mechanisms ေတြ၊
ထည္႔သြင္းတတ္ဆင္လာႀကပါတယ္။ သေဘ္ာေမာင္းနွင္တဲ႔အခါ propeller disc area မွ
water flow ဟာ accelerated and twisted အေနအထားမၽိဳးၿဖင္႔
ၿဖတ္သန္းစီးဆင္းပါတယ္။
Fig. Propeller without PBCF
blade trailing edge ေတြမွာ down flow အေနနဲ႔ စီးဆင္းသြားတဲ႔ flow ဟာ
propeller boss တဝိုက္မွာေတာ႔ အရိွန္ၿမင္႔တက္လာၿပီး၊ accelerate swirl flow
အေနနဲ႔ စီးဆင္းပါတယ္။ အရိွန္ၿမင္႔လာတဲ႔ swirl flow ေႀကာင္႔ boss end မွာ
strong vortex flow ၿဖစ္ေပါါလာပါတယ္။ ၿမင္႔မားတဲ႔ strong vortex shedding
တနည္းအားၿဖင္႔ hub vortex ေႀကာင္႔ လိုအပ္တဲ႔ စြမ္းအင္ကို၊
အၿပည္႔အဝမရရိွေတာ႔ပဲ energy loss ၿဖစ္ေပါါရပါတယ္။
Fig. Propeller with PBCF
vortex shedding ကိုေလၽွာ႔ခၽနိဳင္ရန္ vortex shedding mechanisms အၿဖစ္
propeller ရဲ႕ surface နဲ႔ blade trailing edge ေတြရဲ႕ ပံုသ႑န္ကို၊
ၿပဳၿပင္ေၿပာင္းလဲ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳႀကတဲ႔အခါ hub vortex ကၽဆင္းသြားေပမယ္႔၊
noise and vibration ေတြ ၿမင္႔တက္လာတာ၊ ေတြ႔ရပါတယ္။
ေနာက္ပိုင္းမွာေတာ႔ စြမ္းအင္ဆံုးရံွဳးမွဳ energy loss ကို၊ ၿပန္လည္အစားထိုးရန္ အတြက္ တနည္းအားၿဖင္႔ hub vortex ကိုေလၽွာ႔ခၽနိဳင္ရန္၊ PBCF လို႔ေခါါတဲ႔ propeller boss cap fins ေတြကို၊ vortex shedding mechanisms အၿဖစ္ ထည္႔သြင္း၊ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳလာႀကပါတယ္။ propeller efficiency ေကာင္းေစရန္ တတ္ဆင္ထားတဲ႔ PBCF ေႀကာင္႔၊ noise and vibration ေတြ ကၽဆင္းသြားနိဳင္ ပါတယ္။
မလိုလားအပ္တဲ႔ unwanted sound အသံေတြကို ဆူညံသံ noise လို႔ သတ္္မွတ္ ပါတယ္။ noise ေတြကို acoustic noise နဲ႔ non-acoustic noise ဆိုၿပီး ခြဲၿခားနိဳင္ ပါတယ္။ သေဘ္ာေတြမွာ ၿဖစ္ေပါါေလ့ရိွတဲ႔ noise ဟာ non-acoustic noise ၿဖစ္ၿပီး၊ ေမာင္းနွင္ရာမွေပါါေပါက္လာတဲ႔ ဆူညံသံ audible noise တနည္းးအားၿဖင္႔ တုန္ခါမွဳမွ ေပါါေပါက္လာတဲ႔ ဆူညံံသံ vibrational noise ေတြအၿဖစ္၊ သတ္မွတ္နိဳင္ ပါတယ္။
ေနာက္ပိုင္းမွာေတာ႔ စြမ္းအင္ဆံုးရံွဳးမွဳ energy loss ကို၊ ၿပန္လည္အစားထိုးရန္ အတြက္ တနည္းအားၿဖင္႔ hub vortex ကိုေလၽွာ႔ခၽနိဳင္ရန္၊ PBCF လို႔ေခါါတဲ႔ propeller boss cap fins ေတြကို၊ vortex shedding mechanisms အၿဖစ္ ထည္႔သြင္း၊ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳလာႀကပါတယ္။ propeller efficiency ေကာင္းေစရန္ တတ္ဆင္ထားတဲ႔ PBCF ေႀကာင္႔၊ noise and vibration ေတြ ကၽဆင္းသြားနိဳင္ ပါတယ္။
မလိုလားအပ္တဲ႔ unwanted sound အသံေတြကို ဆူညံသံ noise လို႔ သတ္္မွတ္ ပါတယ္။ noise ေတြကို acoustic noise နဲ႔ non-acoustic noise ဆိုၿပီး ခြဲၿခားနိဳင္ ပါတယ္။ သေဘ္ာေတြမွာ ၿဖစ္ေပါါေလ့ရိွတဲ႔ noise ဟာ non-acoustic noise ၿဖစ္ၿပီး၊ ေမာင္းနွင္ရာမွေပါါေပါက္လာတဲ႔ ဆူညံသံ audible noise တနည္းးအားၿဖင္႔ တုန္ခါမွဳမွ ေပါါေပါက္လာတဲ႔ ဆူညံံသံ vibrational noise ေတြအၿဖစ္၊ သတ္မွတ္နိဳင္ ပါတယ္။
တုန္္ခါမွဳ vibration ကေတာ႔ မၽွေၿခအားလံုးတူညီေနတဲ႔ equilibrium point
ဆံုမွတ္ တခုမွာ၊ လြဲခၽက္ညီစြာလွဳပ္ရွားမွဳ oscillated movement
ေပါါေပါက္ေနၿခင္း ၿဖစ္ပါတယ္။ vibration ေတြကို ေယဘုယၽအားၿဖင္႔ free
vibration နဲ႔ forced vibration ဆိုၿပီး ခြဲၿခားနိဳင္ပါတယ္။ သေဘ္ာေတြမွာ
ၿဖစ္ေပါါေလ့ရိွတဲ႔ vibration ကေတာ႔ forced vibration ၿဖစ္ၿပီး၊ mechanical
system တခုအေပါါမွာ ဆန္႔ကၽင္ဖက္အား alternating force သို႔မဟုတ္
ေရြွ႕လၽားမွဳ motion တခုခု သက္ေရာက္ရာမွ ၿဖစ္ေပါါလာပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ forced
vibration သက္ေရာက္ရာမွ ရပ္တန္႔သြားတဲ႔အခါ damped vibration ေတြလည္း
ၿဖစ္ေပါါေလ့ရိွပါတယ္။
အၿပည္ၿပည္ဆိုင္ရာေရေႀကာင္း အဖြဲ႔အစည္း IMO မွ သေဘ္ာေတြမွာ maximum recommended acceleration ဆိုၿပီး၊ တုန္ခါမွဳ vibration ပမာဏကို၊ သတ္မွတ္ေပးထားပါတယ္။ overall values အေနနဲ႔ (2 ~ 8000 Hz) အထိ ခြင္႔ၿပဳထားၿပီး၊ vertical နဲ႔ horizontal acceleration အေနနဲ႔ အိပ္ခန္း crew cabins၊ ထမင္းစားးခန္း mess၊ နားေနခန္း recreation rooms တို႔ကို၊ 0.2 ~ 0.4 m/ sec2, စက္ကရိယာေတြ တတ္ဆင္ထားရိွတဲ႔ general machinery spaces ကို 1.0 ~ 2.0 m/ sec2 နဲ႔ ထိန္းခၽဳပ္ခန္း control rooms ကို 0.3 ~ 0.6 m/ sec2 ဆိုၿပီး သတ္မွတ္ေပးထားပါတယ္။
mechanical system တခုအေပါါမွာ forced vibration ေတြေပါါေပါက္ေစတဲ႔ အေႀကာင္းရင္းေတြကို၊ ေလ့လာႀကည္႔တဲ႔အခါ unbalance, misalignment, bent shaft, loose foundations, gears in the machine နဲ႔ bearings တို႔ေႀကာင္႔ ၿဖစ္ပြားရတာကို ေတြ႔ရပါတယ္။ mechanical system တခု သို႔မဟုတ္ machinery installation system ေတြမွာ "noise and vibration" ေတြဟာ စည္းခၽက္ညီစြြာ harmonic အေနနဲ႔ တသမတ္တည္း မႀကာခဏ ေပါါေပါက္ေလ့ရိွၿပီး၊ ထိန္းခၽဳပ္ၿပဳၿပင္မွဳေတြ ေဆာင္ရြက္ၿခင္းၿဖင္႔ တားဆီးနိဳင္ပါတယ္။ ေရယက္ပန္ကာ propeller ေတြမွတဆင္႔ ေပါါေပါက္လာတဲ႔ "noise and vibration" ေတြကေတာ႔ အခၽိန္နဲ႔အမၽွ ပမာဏေသးငယ္စြာ cyclic perturbations အေနနဲ႔ ေၿပာင္းလဲေပါါေပါက္ေလ့ရိွပါတယ္။
သေဘ္ာမွာတတ္ဆင္ထားတဲ႔ diesel engine ေတြဟာ ေမာင္းနွင္လည္ပတ္တဲ႔အခါ ဆူညံသံ audible noise ေတြေပါါထြက္သလို၊ crankshaft ေႀကာင္႔လည္း flex and vibrate ဆိုတဲ႔ တုန္ခါမွဳ တနည္းအားၿဖင္႔ 'torsional vibration' ေတြေပါါေပါက္ပါတယ္။
အၿပည္ၿပည္ဆိုင္ရာေရေႀကာင္း အဖြဲ႔အစည္း IMO မွ သေဘ္ာေတြမွာ maximum recommended acceleration ဆိုၿပီး၊ တုန္ခါမွဳ vibration ပမာဏကို၊ သတ္မွတ္ေပးထားပါတယ္။ overall values အေနနဲ႔ (2 ~ 8000 Hz) အထိ ခြင္႔ၿပဳထားၿပီး၊ vertical နဲ႔ horizontal acceleration အေနနဲ႔ အိပ္ခန္း crew cabins၊ ထမင္းစားးခန္း mess၊ နားေနခန္း recreation rooms တို႔ကို၊ 0.2 ~ 0.4 m/ sec2, စက္ကရိယာေတြ တတ္ဆင္ထားရိွတဲ႔ general machinery spaces ကို 1.0 ~ 2.0 m/ sec2 နဲ႔ ထိန္းခၽဳပ္ခန္း control rooms ကို 0.3 ~ 0.6 m/ sec2 ဆိုၿပီး သတ္မွတ္ေပးထားပါတယ္။
mechanical system တခုအေပါါမွာ forced vibration ေတြေပါါေပါက္ေစတဲ႔ အေႀကာင္းရင္းေတြကို၊ ေလ့လာႀကည္႔တဲ႔အခါ unbalance, misalignment, bent shaft, loose foundations, gears in the machine နဲ႔ bearings တို႔ေႀကာင္႔ ၿဖစ္ပြားရတာကို ေတြ႔ရပါတယ္။ mechanical system တခု သို႔မဟုတ္ machinery installation system ေတြမွာ "noise and vibration" ေတြဟာ စည္းခၽက္ညီစြြာ harmonic အေနနဲ႔ တသမတ္တည္း မႀကာခဏ ေပါါေပါက္ေလ့ရိွၿပီး၊ ထိန္းခၽဳပ္ၿပဳၿပင္မွဳေတြ ေဆာင္ရြက္ၿခင္းၿဖင္႔ တားဆီးနိဳင္ပါတယ္။ ေရယက္ပန္ကာ propeller ေတြမွတဆင္႔ ေပါါေပါက္လာတဲ႔ "noise and vibration" ေတြကေတာ႔ အခၽိန္နဲ႔အမၽွ ပမာဏေသးငယ္စြာ cyclic perturbations အေနနဲ႔ ေၿပာင္းလဲေပါါေပါက္ေလ့ရိွပါတယ္။
သေဘ္ာမွာတတ္ဆင္ထားတဲ႔ diesel engine ေတြဟာ ေမာင္းနွင္လည္ပတ္တဲ႔အခါ ဆူညံသံ audible noise ေတြေပါါထြက္သလို၊ crankshaft ေႀကာင္႔လည္း flex and vibrate ဆိုတဲ႔ တုန္ခါမွဳ တနည္းအားၿဖင္႔ 'torsional vibration' ေတြေပါါေပါက္ပါတယ္။
torsional vibration ဆိုတာကေတာ႔ shaft တေခၽာင္းဟာ axis of rotation အေနနဲ႔
လည္ပတ္ရာမွ ေပါါေပါက္လာတဲ႔ angular vibration ၿဖစ္ပါတယ္။ torsional
vibration ဟာ vibrational energy ကို သိုေလွာင္ထားတဲ႔အတြက္၊ resonant
frequency ဆိုတဲ႔ တခၽက္တခၽက္မွာ ပိုမိုၿမင္႔မားတဲ႔ amplitude
ၿဖင္႔ၿမင္႔တက္သြားမယ္႔ oscillated movement ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။
Fig. Torsional vibration - forces on the crank shaft that cause vibrational harmonic
crankshaft, connecting rod နဲ႔ piston အစရိွတဲ႔ slider-crank mechanism
ေႀကာင္႔ alternating torques ေတြ ၿဖစ္ေပါါလာၿပီး၊ torsional vibration
ၿဖစ္ေပါါရပါတယ္။ combustion cycle အတြင္း တႀကိမ္နဲ႔ တႀကိမ္ cylinder
pressure တည္ၿငိမ္မွဳမရိွၿခင္း၊ cylinder pressure တည္ၿငိမ္မွဳ ရိွေပမယ္႔
slider-crank mechanism ဟာ smooth torque အေနနဲ႔ output power ကို
ထုတ္မေပးနိဳင္ၿခင္းနဲ႔ piston mass နဲ႔ connecting rod mass တို႔
ေရြွ႕လၽွားရာမွ တဆင္႔ "inertia" torques လို႔ေခါါတဲ႔ ဆန္႔ကၽင္ဖက္
alternating torques ေတြေပါါေပါက္လာၿခင္း တို႔ဟာ slider-crank mechanism
ေႀကာင္႔ေပါါေပါက္လာတဲ႔ alternating torques ေတြၿဖစ္ပါတယ္။
Fig. Oscillation with various degrees of damping
(Red - under damping, Green - critical damping and Blue - over damping)
(Red - under damping, Green - critical damping and Blue - over damping)
တေၿဖာင္႔တည္း straight line configuration အေနနဲ႔ cylinder unit (၆)
လံုး အထက္၊ တတ္ဆင္ထားတဲ႔ အင္ဂၽင္ေတြရဲ႕ crankshafts ဟာ၊ အလၽွားရွည္တဲ႔ အတြက္
flexible crankshafts အေနနဲ႔ ေကြးေကာက္သြားနိဳင္ၿပီး၊ torsional vibration
ေတြေပါါေပါက္ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ main နဲ႔ conrod' bearings ေတြနဲ႔ crank shaft
ႀကားမွ oil film တို႔ေႀကာင္႔ shearing resistance ရိွေနၿပီး၊ နဂိုမူလ သဘာဝ
inherently အေနနဲ႔ damping ရိွေနပါတယ္။
torsional vibration ကို မထိန္းခၽဳပ္နိဳင္ခဲ႔လၽွင္ crankshaft failure ၿဖစ္ေပါါနိဳင္သလို၊ crankshaft မွတဆင္႔ ဆက္သြယ္လည္ပတ္တဲ႔ အစိတ္အပိုင္း accessories ေတြလည္း၊ ပၽက္စီးနိဳင္ပါတယ္။ torsional vibration ကို ေလၽွာ႔ခၽထိန္းခၽဳပ္နိဳင္ေစရန္၊ torsional damper ကို crankshaft ရဲ႕ ထိပ္ဖက္ front nose မွာ တတ္ဆင္ထားပါတယ္။ torsional damper ေတြကို viscous type damper နဲ႔ tuned absorber type damper ဆိုၿပီး ခြဲၿခားေတြ႔ရပါတယ္။ tuned absorber type damper ကို 'harmonic balancer' လို႔လည္း ေခါါပါတယ္။
viscous type damper မွာ inertia ring ပါဝင္ၿပီး၊ viscous fluid ထည္႔သြင္းထား ပါတယ္။ crankshaft forces ေႀကာင္႔ေပါါေပါက္လာတဲ႔ torsional vibration ဟာ narrow passages ၿဖစ္တဲ႔ inertia ring အတြင္းမွ viscous fluid သို႔သက္ေရာက္ၿပီး၊ heat အၿဖစ္ dissipates အေနနဲ႔ ၿပန္႔ကၽဲသြားပါတယ္။ tuned absorber type damper သို႔မဟုတ္ harmonic balancers ေတြမွာေတာ႔ inertia ring အတြင္း spring element သို႔မဟုတ္ rubber element ကိုု ထည္႔သြင္းထားပါတယ္။ spring element သို႔မဟုတ္ rubber element ကို crankshaft မွာေပါါေပါက္လာမယ္႔ first torsional natural frequency ၿဖင္႔ခၽိန္ညိွထားပါတယ္။ သတ္မွတ္ထားတဲဲ႔ specific engine speeds တခုမွာ crankshaft ရဲ႕ first torsional natural frequency ပမာဏထက္ပိုၿပီး၊ excitation torque ေပါါေပါက္လာတဲ႔အခါ၊ vibration ကိုုေလၽွာ႔႔ခၽေပးပါတယ္။
torsional vibration ကို မထိန္းခၽဳပ္နိဳင္ခဲ႔လၽွင္ crankshaft failure ၿဖစ္ေပါါနိဳင္သလို၊ crankshaft မွတဆင္႔ ဆက္သြယ္လည္ပတ္တဲ႔ အစိတ္အပိုင္း accessories ေတြလည္း၊ ပၽက္စီးနိဳင္ပါတယ္။ torsional vibration ကို ေလၽွာ႔ခၽထိန္းခၽဳပ္နိဳင္ေစရန္၊ torsional damper ကို crankshaft ရဲ႕ ထိပ္ဖက္ front nose မွာ တတ္ဆင္ထားပါတယ္။ torsional damper ေတြကို viscous type damper နဲ႔ tuned absorber type damper ဆိုၿပီး ခြဲၿခားေတြ႔ရပါတယ္။ tuned absorber type damper ကို 'harmonic balancer' လို႔လည္း ေခါါပါတယ္။
viscous type damper မွာ inertia ring ပါဝင္ၿပီး၊ viscous fluid ထည္႔သြင္းထား ပါတယ္။ crankshaft forces ေႀကာင္႔ေပါါေပါက္လာတဲ႔ torsional vibration ဟာ narrow passages ၿဖစ္တဲ႔ inertia ring အတြင္းမွ viscous fluid သို႔သက္ေရာက္ၿပီး၊ heat အၿဖစ္ dissipates အေနနဲ႔ ၿပန္႔ကၽဲသြားပါတယ္။ tuned absorber type damper သို႔မဟုတ္ harmonic balancers ေတြမွာေတာ႔ inertia ring အတြင္း spring element သို႔မဟုတ္ rubber element ကိုု ထည္႔သြင္းထားပါတယ္။ spring element သို႔မဟုတ္ rubber element ကို crankshaft မွာေပါါေပါက္လာမယ္႔ first torsional natural frequency ၿဖင္႔ခၽိန္ညိွထားပါတယ္။ သတ္မွတ္ထားတဲဲ႔ specific engine speeds တခုမွာ crankshaft ရဲ႕ first torsional natural frequency ပမာဏထက္ပိုၿပီး၊ excitation torque ေပါါေပါက္လာတဲ႔အခါ၊ vibration ကိုုေလၽွာ႔႔ခၽေပးပါတယ္။
Reference and image credit to :
1st International Ship Noise and Vibration Conference: London, June
20-21, 2005., Ship Vibration and Noise : Some topical aspects by J. S.
Carlton and D. Vlasic., Nestorides, E.J., BICERA: A Handbook on
Torsional Vibration, University Press., http://odourcontrol.wordpress.com/, http://www.mandieselturbo.com/, http://www.boatdesign.net/http://www.onedirt.com/, http://www.splung.com/, http://pbcf.motech.co.jp/
Remark : All publications herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.
Remark : All publications herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.