船舶振動及減振措施探討余成雙

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1、船舶振動及減振措施探討余成雙浙江省舟山市港航管理局浙江舟山316000提要：隨著航運(yùn)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，船體振動的問題已日益突出。分析了船舶振動產(chǎn)生的原因，并提出了減少船舶振動的措施。關(guān)鍵詞：內(nèi)河船舶；減振；措施船舶是一個自由漂浮在水中的彈性體，只要螺旋槳或主機(jī)工作，總是會引起船體不同程度的振動。輕微的振動是允許的，也是不可避免的。但船體振動過大會導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞，影響船上設(shè)備和儀器的正常工作，降低使用精度，縮短使用壽命，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致船體斷裂乃致沉沒；同時船體振動還嚴(yán)重影響著船員和旅客的居住舒適性、船員的工作效率和

2、身體健康。船舶振動不但與其振源有關(guān)，而且與船舶總布置、尾部線型和船體結(jié)構(gòu)直接有關(guān)。而激起船體振動的主要振源（也稱激勵源）是螺旋漿和主機(jī)，它們在運(yùn)轉(zhuǎn)時將激起周期性干擾力，使船體發(fā)生穩(wěn)態(tài)強(qiáng)迫振動，若激勵幅值過大或引起了共振，就會產(chǎn)生劇烈的振動。一、船舶振動產(chǎn)生的原因船體振動分總振動和局部振動，總振動較少出現(xiàn)，而局部振動則較為普遍。船舶振動產(chǎn)生的主要原因有以下幾個方面：（-）線型：因?yàn)槲膊烤€型對伴流的分布起決定性作用，直接影響螺旋槳來流和去流產(chǎn)生漩渦、伴流等方面的狀況，這些都直接與船體振動有關(guān)。（二）船體結(jié)構(gòu)：如船體結(jié)構(gòu)布置、

3、構(gòu)件取材不合理、剛度不足、結(jié)構(gòu)不連續(xù)，這些都會使船體板格固有頻率太小，或產(chǎn)生應(yīng)力集中和慣性矩不能滿足要求，特別是若機(jī)艙、尾部結(jié)構(gòu)不合理或板材、構(gòu)件取材太小，剛度不足；另外，甲板開口寬度超過3/4B的內(nèi)河淺水大開口船，在航行中產(chǎn)生較大扭矩，使軸系偏移，也都會引起船體振動。（三）螺旋槳的選擇及與船體線型匹配。螺旋槳誘導(dǎo)的表面力和空泡是導(dǎo)致劇烈尾振的原因，而這兩者又與螺旋槳的設(shè)計(jì)如槳葉的傾斜度、盤面比、螺距、厚度分布和葉片數(shù)等冇關(guān)，因而螺旋槳的選擇直接影響到船體振動；同吋螺旋槳與船體線型是否匹配、間隙是否足夠，均與船體振動密切

4、相關(guān)，因?yàn)槿袈菪龢c船體、尾柱、舵托、舵之間的間隙太小，螺旋槳誘導(dǎo)的脈動壓力將會劇增，加上伴流不均勻，使螺旋槳的激勵力較大，使尾振加劇。（四）主副機(jī)的選擇。因?yàn)椴裆菣C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)吋作用在船體上的周期性干擾力主要有兩種，一是運(yùn)動部件的慣性力產(chǎn)生的不平衡力和不平衡力矩；二是氣缸內(nèi)氣體爆炸壓力產(chǎn)生的對氣缸側(cè)壁的側(cè)向壓力和傾復(fù)力矩；若主副機(jī)選擇不當(dāng)，會使以上兩種周期性干擾力增大，使船體產(chǎn)生強(qiáng)迫振動。（五）船舶營運(yùn)吋航行條件的影響，如淺水或狹窄航道、裝載不當(dāng)、軸系變形、螺旋槳受損、主機(jī)各缸燃燒不均勻等均會引起船體振動。根據(jù)以上分析可知，引

5、起船體振動的因素很多，而且往往有多個振動冋吋作用，又相互影響，為了有針對性地制訂減振措施，必須進(jìn)行振源分析，找出振源及發(fā)生振動的原因。二、減振或避振措施分析要進(jìn)行振源分析，首先要分析振動的性質(zhì)，因?yàn)槊恳环N干擾力都有它自己的特性和一定的規(guī)律，故根據(jù)干擾力的特性與頻率，被激起振動的部位和振動的性質(zhì)，一般就可找出引起振動的振源，然后再冇的放矢地采取減振措施，在實(shí)際工作中主要采取以下減振或避振措施：（一）修改船體尾部線型。為保證螺旋槳來流和去流暢順，盡可能使伴流均勻，尾部線型應(yīng)奮平滑的縱剖線和光順的水線。從水線面線型看，為避免水

6、流分離而發(fā)生漩渦和振動，尾段的縱向斜度應(yīng)不大于20°,且保持順滑，以直線形為佳，而不宜凹形；從橫剖面線型看，應(yīng)根據(jù)方形系數(shù)、螺旋槳數(shù)和葉片數(shù)來選擇。一般地說，U形剖面的伴流分布比較均勻，V形剖面則容易保證平滑的縱剖線，故單漿船為使伴流均勻大都采用U形剖面，而雙漿船為使水流能暢順地流向螺旋槳，且伴流對其影響較竿漿船少,故多采用V形剖面。（二）合理布置結(jié)構(gòu)，增加船體剛度。特別是機(jī)艙區(qū)域的船底板格第一諧調(diào)固有頻率不少于規(guī)范值，若少于規(guī)范值，就會引起劇烈振動。如果板格最人振動正應(yīng)力超過板的許用應(yīng)用應(yīng)力極限，底板即被振裂。

7、例如新化縣航運(yùn)公司“雪峰”號工程船由于船底板特別是機(jī)艙底板用材不合理，導(dǎo)致機(jī)艙底部振裂，我們采取了增加船體板格提高第一諧調(diào)固冇頻率方法從而避免了該船機(jī)艙再次振裂現(xiàn)象。船體未設(shè)中間骨材、型材尺T過小也會導(dǎo)致船體共振現(xiàn)象發(fā)生，如“委底市航道工作船”因船舶主尺度較小，建造吋未設(shè)中內(nèi)龍骨，且甲板支柱尺寸過小、機(jī)艙船底板過薄，因而該船試航時整個船體特別是機(jī)艙部位振動其為劇烈，后經(jīng)增設(shè)中內(nèi)龍骨和增大甲板支柱，船舶振動大有好轉(zhuǎn)。（三）合理選擇和設(shè)計(jì)布置螺旋槳，保證螺旋槳的建造質(zhì)量。螺旋槳設(shè)計(jì)應(yīng)注意避免引起空泡，同吋螺旋槳的葉數(shù)及與船

8、體的間隙直接影響螺旋槳激勵的大小，因此要綜合考慮各方面因素，合理設(shè)計(jì)螺旋槳，冋吋又要保證螺旋槳建造質(zhì)量，如螺距誤差和平衡試驗(yàn)等均要符合規(guī)范要求，因?yàn)槁菪龢皇庆o平衡的、螺距誤差太人、軸線對中不精確或產(chǎn)生變形、結(jié)構(gòu)的連續(xù)性被破壞、焊接殘余應(yīng)力與變形未很好消除等，都將引起船體過大的振動。如九五年，冷水江船廠為一新化個體船