Structure borne noise due to marine diesel engines: experimental study and numerical simulation for the prediction of the dynamic behaviour of resilient mounts

Gli alti livelli di comfort che sono richiesti oggigiorno a bordo di navi da crociera e mega-yachts, portano i progettisti a concentrare la loro attenzione sul problema del rumore strutturale. I motori diesel quattro tempi che sono installati a bordo nave come motori principali o diesel generatori, sono tra le principali sorgenti di rumore strutturale. Per questa ragione, al fine di ridurre lࢠenergia vibrazionale generata da queste sorgenti e trasmessa, tramite le strutture nave, ai locali alloggio, i motori diesel sono sospesi mediante elementi resilienti. Tali elementi resilienti disaccoppiano la sorgente di rumore e vibrazioni (motore diesel) dal mezzo di propagazione (le strutture nave) e isolano dunque la sorgente dalle strutture riceventi. I livelli di rumore strutturale misurati alle fondazioni del motore diesel dipendono dai livelli di velocitàƒÂ  misurati sulla sorgente (cioàƒ¨ ai piedi del motore diesel), dai livelli di impedenza meccanica degli elementi resilienti e dai livelli di mobilitàƒÂ  meccanica delle fondazioni del motore diesel. Il single-point approach àƒ¨ un approccio semplificato per la previsione dei livelli di rumore strutturale che trascura lࢠinterazione tra elementi resilienti. Secondo tale teoria, al fine di ridurre il rumore strutturale trasmesso attraverso gli elementi resilienti alle strutture nave, si deve ridurre lࢠimpedenza meccanica degli elementi resilienti cosàƒ¬ come la mobilitàƒÂ  meccanica delle fondazioni del motore diesel. In altre parole, si devono aumentare la rigidezza dinamica degli elementi resilienti cosàƒ¬ come lࢠimpedenza meccanica delle fondazioni del motore diesel. Ad oggi, lࢠimpedenza meccanica degli elementi resilienti puàƒ² essere ricavata solo mediante prove sperimentali in laboratorio, mentre la mobilitàƒÂ  meccanica del motore diesel àƒ¨ solitamente misurata quando la nave àƒ¨ in costruzione. Dunque non vi àƒ¨ la possibilitàƒÂ  di predire, in fase progettuale, il rumore strutturale dovuto ai motori diesel. In questa tesi, viene presentata una procedura per la simulazione del rumore strutturale dovuto a motori diesel marini. La procedura si basa su test sperimentali e simulazioni numeriche. Nella prima parte della tesi sono richiamate le basi teoriche necessarie per lࢠesecuzione delle procedure numeriche e delle prove sperimentali. Sono dunque presentati i risultati delle analisi numeriche per simulare la mobilitàƒÂ  delle fondazioni dei motori diesel marini. I risultati delle analisi FEM sono stati validati mediante confronto dei risultati delle analisi numeriche con i dati ottenuti da una campagna di misure eseguite a bordo nave. Successivamente sono presentati i risultati di una serie di prove eseguite per collaudare una nuova macchina sperimentale per misurare lࢠimpedenza meccanica degli elementi resilienti. Lo scopo del collaudo era definire una procedura per lࢠutilizzo della macchina e per lࢠesecuzione di prove sperimentali in accordo alla ISO 10846, che àƒ¨ considerata normativa di riferimento per questo tipo di prove. Si àƒ¨ dunque proceduto con lࢠesecuzione di prove sperimentali eseguite su un elemento resiliente per motori diesel marini. Le prove sono state eseguite a differenti carichi statici. I risultati di queste prove sperimentali sono stati utilizzati per settare un modello numerico che simuli il comportamento non-lineare del componente in gomma del resiliente. I risultati ottenuti sia dalle prove sperimentali sia dalle simulazioni numeriche sono stati utilizzati per predire il rumore strutturale generato dai motori diesel, in accordo al single-point approach. I risultati ottenuti dallࢠapplicazione del metodo sono stati confrontati con misure eseguite a bordo e sono stati discussi per evidenziare vantaggi e svantaggi dellࢠapplicazione del metodo. Le procedure numeriche per la simulazione del comportamento dinamico del resiliente e della fondazione costituiscono un primo passo per lࢠottimizzazione del sistema di isolazione del motore diesel marino.