Mount Selection Strategy: Ensuring Compliance for Noise and Vibration in Shipboard Critical Machinery
यह शोध पत्र तर्क देता है कि जहाज पर शोर और कंपन की सीमाओं का अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए डिजाइनरों और OEMs के बीच मशीनरी माउंट चयन के लिए एक सहयोगात्मक, अनुकूलित दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है, जो प्रदर्शन लक्ष्यों को पूरा करने और अंडरवॉटर रेडिएटेड नॉइज़ प्रबंधन में सहायता करने के लिए महत्वपूर्ण डिजाइन मापदंडों, डबल-स्टेज राफ्ट आइसोलेशन की प्रभावकारिता और स्ट्रक्चर-बोर्न नॉइज़ पर माउंट स्टिफनेस के प्रभाव का विवरण देता है।
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कल्पना कीजिए कि एक विशाल जहाज समुद्र में लहरों को चीरते हुए आगे बढ़ रहा है। उसके अंदर, एक विशाल, गुस्सैल इंजन है जिसे हिलना-डुलना, खड़खड़ाना और शोर मचाना बहुत पसंद है। यदि वह इंजन सीधे जहाज के फर्श से बोल्ट के जरिए जुड़ा हो, तो हर धमक सीधे धातु के पतवार (hull) में चली जाती है, जिससे पूरा जहाज एक विशाल ढोल बन जाता है। यह "स्ट्रक्चर-बोर्न नॉइज़" (SBN) यानी संरचना-जनित शोर बुरी खबर है: यह चालक दल के जीवन को कष्टकारी बना देता है और सैन्य जहाजों के लिए, यह पानी के नीचे उनकी गुप्त स्थिति का पता लगा देता है।
लंबे समय तक, लोगों ने सोचा कि इंजन निर्माता (OEM) को बस अपनी मशीन के लिए सही रबर के पैर (माउंट्स) चुन लेने चाहिए और मामला खत्म कर देना चाहिए। लेकिन यह शोध पत्र तर्क देता है कि यह वैसा ही है जैसे किसी डॉक्टर से बात किए बिना एक जूता डिजाइनर से टूटी हुई टांग ठीक करने के लिए कहना। लेखक, अकुला चतुर्वेदी और शरद एस. धवलिकर, जो इंडियन रजिस्टर ऑफ शिपिंग से हैं, कहते हैं कि इंजन के लिए सही "जूते" चुनना एक टीम वर्क है। इसके लिए जहाज के डिजाइनर और इंजन निर्माता को मिलकर काम करने की आवश्यकता है, क्योंकि इंजन, रबर माउंट और जहाज का फर्श एक जटिल लय में एक साथ नृत्य करते हैं।
एक-चरणीय बनाम दो-चरणीय नृत्य
शोर को रोकने का सबसे अच्छा तरीका खोजने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक डिजिटल खेल का मैदान बनाया। उन्होंने लैब में असली जहाज नहीं बनाया; इसके बजाय, उन्होंने इंजन को माउंट करने के दो अलग-अलग तरीकों का परीक्षण करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन (गणितीय मॉडल) का उपयोग किया।
- सिंगल-स्टेज माउंट (एक-चरणीय माउंट): यह मानक दृष्टिकोण है। इंजन रबर माउंट के एक सेट पर बैठता है, जो सीधे जहाज के फर्श पर स्थित होते हैं। यह एक जोड़ी मोटे स्नीकर्स पहनने जैसा है। यह मदद तो करता है, लेकिन धमकें फिर भी अंदर तक पहुँच जाती हैं।
- डबल-स्टेज (राफ्ट) माउंट (दो-चरणीय माउंट): यह एक शानदार अपग्रेड है। कल्पना कीजिए कि इंजन एक भारी, तैरते हुए प्लेटफॉर्म (जिसे "राफ्ट" कहा जाता है) पर बैठा है। इंजन इस राफ्ट से रबर माउंट के एक सेट के माध्यम से जुड़ा है, और राफ्ट को जहाज के फर्श से दूसरे, अधिक सख्त माउंट के माध्यम से जोड़ा गया है। यह एक जोड़ी हाई-टेक स्नीकर्स पहनने, और फिर एक उछाल वाले ट्रैम्पोलिन पर खड़े होने जैसा है जो खुद फर्श पर रखा हुआ है।
सिमुलेशन ने क्या दिखाया
टीम ने कुछ विशिष्ट वजन के साथ गणना की: एक 20,000 किलोग्राम का इंजन और एक 10,000 किलोग्राम का राफ्ट। उन्होंने पाया कि "राफ्ट" प्रणाली शोर नियंत्रण के लिए गेम-चेंजर है।
अपने कंप्यूटर मॉडलों में, सिंगल-स्टेज सिस्टम में एक बड़ा "उछाल" वाला क्षण (रेजोनेंस) था जहाँ वह सबसे अधिक हिलता था। राफ्ट सिस्टम में दो उछाल वाले क्षण थे, लेकिन जादू यहाँ है: उन उछालों के बीच, यह शोर को रोकने में अविश्वसनीय रूप से प्रभावी था।
जब उन्होंने लगभग 10 हर्ट्ज़ से 1,000 हर्ट्ज़ की फ्रीक्वेंसी रेंज (जो पानी के नीचे के शोर और चालक दल के आराम के लिए सबसे महत्वपूर्ण है) को देखा, तो पाया कि राफ्ट सिस्टम ने सिंगल-स्टेज सिस्टम की तुलना में 20 dB से अधिक शोर को रोका। इसे समझने के लिए, यदि इंजन पर शोर 150 dB के स्तर पर हो, तो राफ्ट सिस्टम सिंगल-स्टेज सिस्टम की तुलना में जहाज के फर्श तक पहुँचने वाले शोर को काफी कम कर देगा।
हालाँकि, यह पत्र चेतावनी देता है कि कोई भी चीज़ पूर्ण नहीं है। लगभग 100 हर्ट्ज़ के आसपास, राफ्ट सिस्टम थोड़ा कम प्रभावी हो जाता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि रबर माउंट की कठोरता और जहाज के फर्श का "वजन" इस तरह से मेल खाने लगता है जिससे कंपन अंदर तक रिस जाता है। यह एक ट्रैम्पोलिन पर चलने की कोशिश करने जैसा है जब उसकी स्प्रिंग्स का तनाव बिल्कुल ऐसा हो कि आप सीधे जमीन तक उछलकर नीचे गिर जाएं।
सीक्रेट सॉस: कठोरता और समय (Stiffness and Timing)
शोधकर्ताओं ने यह भी खोजा कि रबर माउंट की "कठोरता" (stiffness) सबसे महत्वपूर्ण घटक है। लेकिन यह केवल रबर के सख्त होने के बारे में नहीं है; यह इस बारे में है कि इंजन के तेज या धीमे घूमने के साथ वह कठोरता कैसे बदलती है।
उन्होंने पाया कि यदि आप रबर को एक निश्चित कठोरता वाला मानकर चलते हैं, तो आपको एक परिणाम मिलता है। लेकिन वास्तविक दुनिया में, रबर कंपन की गति (फ्रीक्वेंसी) के आधार पर सख्त या नरम होता है। जब उन्होंने इस "डायनामिक स्टिफनेस" का सिमुलेशन किया, तो रेजोनेंस पीक्स (उछाल के क्षण) कम फ्रीक्वेंसी की ओर खिसक गए, और कुल शोर का संचार और भी कम हो गया।
निष्कर्ष
यह पत्र यह दावा नहीं करता कि इसने दुनिया के हर जहाज के लिए शोर की समस्या को हल कर दिया है। इसके बजाय, यह इन सिमुलेशन के आधार पर एक स्पष्ट रोडमैप प्रदान करता है। यह सुझाव देता है कि यदि आप एक जहाज को शांत रखना चाहते—चाहे समुद्री जीवों को पानी के नीचे के शोर से बचाने के लिए हो या चालक दल को मानसिक परेशानी से बचाने के लिए—तो आप केवल इंजन निर्माता को माउंट चुनने के लिए नहीं छोड़ सकते।
आपको एक कस्टम योजना की आवश्यकता है। आपको यह तय करना होगा कि क्या एक साधारण माउंट पर्याप्त है या आपको भारी-भरकम "राफ्ट" सिस्टम की आवश्यकता है। और यदि आप राफ्ट के साथ जाते हैं, तो आपको इस बात का बहुत ध्यान रखना होगा कि रबर कितना सख्त है और विभिन्न गति पर वह कठोरता कैसा व्यवहार करती है। डिजाइन चरण के दौरान गणित को सही करके, जहाज निर्माता ऐसे पोत बना सकते हैं जो न केवल शक्तिशाली हैं बल्कि अत्यंत शांत भी हैं।
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