Der vom US-Verteidigungsministerium entwickelte Standard „MIL-STD-167 Militärstandard: Mechanische Vibrationen von Schiffsausrüstung“ beschreibt die Anforderungen an Schiffsausrüstung, einschließlich Maschinen, sowohl hinsichtlich intern als auch extern induzierter Vibrationen.
Bei einigen speziellen Maschinen, Geräten oder Anlagen, wie etwa Antennen, großen Maschinenteilen und bestimmten Sonderkonstruktionen, kann es erforderlich sein, von dieser Norm abzuweichen. In diesen Fällen müssen bestimmte Änderungen vom zuständigen Kommando oder der zuständigen Behörde genehmigt werden. Alle anderen Abweichungen oder Ausnahmen von diesem Standard sind verboten.
Die Ziele dieser Norm bestehen darin, bei der Auswahl der Schwingungsanforderungen für Geräte zu helfen und Konsistenz sicherzustellen. Das zuständige Kommando oder die zuständige Behörde sollte nur die Einhaltung der Teile dieser Norm verlangen, die für die jeweilige Ausrüstung in einem bestimmten Beschaffungsdokument gelten.
Mechanische Schwingungen von Schiffsausrüstungen lassen sich in drei allgemeine Kategorien einteilen:
Die ersten beiden Vibrationsarten werden im Standard MIL-STD-167-1 behandelt, während die anderen Vibrationsarten im Standard MIL-STD-167-2 behandelt werden.
Umgebungsvibrationen vom Typ I gelten für alle Geräte, die für den Einsatz an Bord von Schiffen konzipiert sind oder den auf Marineschiffen wahrscheinlich auftretenden Umgebungsvibrationsbedingungen standhalten können. Bei Umweltschwingungstests werden externe Schwingungsquellen wie Motoren, Propeller, Seebedingungen und Maschinen simuliert. Testet, wie die Ausrüstung auf Vibrationen reagiert, die durch die Schiffsstruktur übertragen werden.
Typ II: Eigenerregte Schwingungen kommen bei allen rotierenden Maschinen vor, deren mechanischer Funktionstüchtigkeit einen reibungslosen Betrieb erfordert. Dies gilt nicht für die Einhaltung von Lärmschutzbestimmungen und nicht für alternative Bewegungsmaschinen. Bei der Prüfung von intern erregten Schwingungen geht es um Geräte, die eigene Schwingungen erzeugen (wie etwa Motoren, Pumpen). Es misst die auf die Schiffsstruktur übertragenen Vibrationen und stellt sicher, dass diese akzeptable Grenzwerte nicht überschreiten.
Kurz gesagt ist der MIL-STD-167-Standard wichtig, da er die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Leistung von Schiffsmaschinen und -ausrüstungen garantiert, indem er Vibrationen, insbesondere mechanische Vibrationen, die in der dynamischen Umgebung von Seeschiffen auftreten können, berücksichtigt.
Der Hauptgrund für die Bedeutung dieses Standards liegt in der Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Geräte. Maschinen an Bord von Schiffen sind ständigen Vibrationen durch Motoren, Propeller, Wellengang und ähnliche Einflüsse ausgesetzt. Dieser Standard stellt sicher, dass die Geräte diesen Vibrationen ohne Ausfall standhalten. Verhindert vorzeitigen Verschleiß, lose Verbindungen oder Ausfälle durch Resonanz oder Ermüdung. Unkontrollierte Vibrationen können mechanische Ausfälle verursachen, die das Schiff und die Besatzung gefährden können. Beispielsweise könnte der Ausfall einer wichtigen Pumpe, eines Generators oder eines Steuerungssystems zu einer Katastrophe auf See führen.
Andererseits sieht diese Norm einheitliche Prüfverfahren (Typ I- und Typ II-Prüfungen) für alle Schiffsmaschinen bei allen Auftragnehmern und Herstellern vor. Dadurch kann die Marine leichter überprüfen, ob die gesamte Ausrüstung die gleichen Qualitäts- und Leistungskriterien erfüllt. Durch die Gewährleistung eines Vibrationstests der Ausrüstung vor der Installation wird das Risiko von Ausfällen an Bord und kostspieligen Ausfallzeiten verringert.
Bei Tests des Typs I wird die Ausrüstung auf einer Vibrationstestplattform in derselben Ausrichtung montiert, in der sie auf dem Schiff montiert wird. Diese Tests werden vor und nach Funktionstests durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Ausrüstung weiterhin ordnungsgemäß funktioniert. Die Vibration wird sinusförmig (Sinuswelle) im Frequenzbereich von 1–33 Hz angewendet. Der Test wird in drei orthogonalen Richtungen (X, Y, Z oder vorwärts-rückwärts, vertikal, seitlich) durchgeführt. Die Frequenz wird langsam über den Bereich gescannt, um Resonanzfrequenzen zu finden. wo die Geräte am stärksten vibrieren. Werden Resonanzen festgestellt, wird das Gerät einem Haltetest bei diesen Frequenzen unterzogen. Beim Haltetest wird eine Vibration 5 Minuten lang bei der Resonanzfrequenz angewendet, um die Haltbarkeit bei Spitzenreaktion zu testen. Dadurch wird eine langfristige Belastung durch problematische Frequenzen simuliert. Die Schwingungsamplitude beträgt im Allgemeinen 0,5 mm doppelte Amplitude, sofern nicht anders angegeben. Bei sehr großen oder schweren Geräten können die Amplitude oder die Testparameter geändert werden. Am Ende des Tests sollte das Gerät keine physischen Schäden aufweisen. Es muss nach dem Testen funktionsfähig bleiben. Jegliche Veränderung des Schwingungsverhaltens sollte dokumentiert und ausgewertet werden. Bei Typ I handelt es sich nicht um einen Schocktest, sondern um kontinuierliche, niederfrequente Vibrationen. Ziel ist die Simulation realer Schwingungsbelastungen, wie sie insbesondere bei Schiffen mit Propellerantrieb auftreten.
Bei Typ-II-Tests liegt der Schwerpunkt auf intern induzierten Vibrationen, d. h. sie gelten für Schiffsausrüstung, die selbst Vibrationen erzeugt, z. B. Motoren, Generatoren, Pumpen, Lüfter und Kompressoren. Der Zweck dieser Tests besteht darin, die Vibrationsstärke zu messen und zu kontrollieren, die während des Betriebs von der Ausrüstung auf die Schiffsstruktur übertragen wird, um sicherzustellen, dass diese nicht an anderen Stellen des Schiffs strukturelle oder funktionelle Probleme verursacht. Während der Durchführung des Tests wird das Gerät mit normaler Betriebsgeschwindigkeit und manchmal mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten betrieben, wenn die Geschwindigkeit variabel ist. Dieser Test wird vor Ort (an Bord) durchgeführt. Die Vibration wird nicht nur an der Anlage selbst gemessen, sondern auch an der Montagestruktur (Grundplatte oder Fundament). Die Messungen werden üblicherweise mit Beschleunigungsmessern durchgeführt. Zu den erfassten Daten gehören: Frequenz (Hz), Amplitude und Richtung. Es gibt maximal zulässige Vibrationspegel für verschiedene Frequenzen und Richtungen. Diese Grenzwerte sind in der Norm tabellarisch oder grafisch angegeben. Wenn die Geräte die zulässigen Grenzwerte überschreiten, müssen sie neu konstruiert oder isoliert werden, um die Vibrationen zu reduzieren. Diese Tests sind nur anwendbar, wenn das Gerät eine Vibrationsquelle darstellt. Nicht erforderlich für passive Systeme oder Systeme ohne bewegliche Teile. Wenn eine Pumpe auf einem Marineschiff installiert ist und in der Nähe befindliche Geräte oder Strukturelemente über ein sicheres Maß hinaus vibrieren, kann dies durch Tests des Typs II erkannt werden. Der Hersteller muss dann möglicherweise eine Schwingungsisolierung hinzufügen oder rotierende Teile auswuchten, um die Werte innerhalb der Grenzwerte zu halten.
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