Co je náhodné vibrace?

Náhodná vibrace je jakákoli vibrace, která nesleduje vzor. Do jisté míry se vyskytuje v široké škále mechanických a elektrických systémů. Ačkoli náhodné vibrace nelze přesně předpovědět, statistiky mohou generovat užitečné informace pro vibrační prostředí. Auta na dálnici a odpálení raket jsou dvě situace, které mohou čelit intenzivním náhodným vibracím. Inženýři používají statistická data k simulaci této vibrace v laboratoři.

Určité pravděpodobnosti náhodného vibračního chování lze často předvídat. Například, pokud vůz na dálnici náhodně vibruje ve svislém směru, jeho budoucí polohy nad zemí nelze přesně poznat. Pravděpodobnost, že vůz bude nad určitou výškou, však lze předvídat. To je možné, protože náhodné chování sleduje normální rozdělení nebo „zvonovou křivku“. Chování takového systému lze analyzovat pomocí statistických nástrojů.

Statistická analýza může poskytnout informace, jako je průměrná hodnota mnoha měření. V příkladu automobilu může být průměrná výška ze země něco jako 30,5 cm. V dostatečně velkém vzorku měření mohou statistické údaje také poskytnout standardní odchylky. Jedna standardní odchylka je vzdálenost od střední hodnoty, která obsahuje 68,2% všech datových bodů. Při zkoušce vibracím na vozidle může být 68,2% měření výšky v rozmezí 1 palec (2,54 cm) od střední výšky.

Když byla vypočtena standardní odchylka testovacích údajů, mohou ji inženýři použít k navrhování výrobků. Náhodné vibrační podmínky na mnoha různých dálnicích jsou podobné, takže statistické údaje jsou poměrně spolehlivé. Inženýři používají tato data k replikaci vibračních podmínek v laboratoři, kde je snazší provádět zkoušky různých návrhů produktů.

Další situací, která zažívá náhodné vibrace, je odpálení rakety. Užitečné zatížení rakety pociťuje počáteční vzestup vibrací, když se motor vznítí. O několik sekund později jsou vibrace primárně způsobeny spalováním motoru. Poté, co raketa překoná rychlost zvuku, jsou vibrace způsobeny hlavně rázovými vlnami a aerodynamickými účinky na vozidlo. Později mohou některé vibrace vyplývat z menších pohonných jednotek, které korigují orientaci rakety.

Stejně jako u automobilu musí být rakety a jejich užitečná hmotnost navrženy tak, aby přežily náhodné vibrace. Inženýři potřebují znát statistická data vibrací, aby mohli tyto podmínky reprodukovat v laboratoři. Bylo by nepraktické spustit zkušební raketu pokaždé, když bylo třeba otestovat nový návrh užitečného zatížení. Inženýři spíše nasadili senzory na odpálené rakety a později tato data použili.