第7章——船舶振動評價、防振與減振

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1、船體振動基礎(chǔ)1第7章船舶振動評價、防振與減振一、船舶振動的危害二、船舶振動的標(biāo)準(zhǔn)三、船舶振動的測試四、船舶振動的具體測試方法2一、船體振動的危害P2171.對人體的危害?振動以及由振動引起的噪聲，會導(dǎo)致船員與乘客的不適，引起疲勞甚至損害健康。?長期處于振動環(huán)境中會影響神經(jīng)系統(tǒng)的正常工作機(jī)能，導(dǎo)致肌肉松弛，血壓升高，視覺遲鈍等。3二、船舶振動的標(biāo)準(zhǔn)?人體對振動的反應(yīng)4一、船體振動的危害1.對人體的危害1）人體固有頻率：胸腹系統(tǒng)固有頻率4~6Hz，頭、頸、肩固有頻率203020~30Hz，人體系統(tǒng)固有頻率6~9Hz，其中許多頻率是船上常見的激勵頻率。2）環(huán)境振動通過接觸

2、表面使人感受到振動。大于16~20Hz，人同時感覺到噪聲；大于100Hz，主要是噪聲。3）676~7Hz的垂向振動會引起暈船癥。水平振動常比垂向振動影響更大，極度影響生活和工作。5一、船體振動的危害2.對船體結(jié)構(gòu)的損害?振動使高應(yīng)力區(qū)的船體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、或產(chǎn)生疲勞破壞，從而影響其安全性和正常使用。①當(dāng)共振時振幅及振動應(yīng)力急劇放大（例：某船二節(jié)點振幅為1mm，振動應(yīng)力平均為1.0~2.0N/mm2，共振時振幅為18mm，振動應(yīng)力20N/mm2）②材料或結(jié)構(gòu)的內(nèi)在缺陷（裂紋、疏松、氣孔、夾渣等）使其在長期承受振動的過程中可能產(chǎn)生宏觀裂紋源，最終導(dǎo)致構(gòu)件的疲勞破壞。6一、

3、船體振動的危害2.對船體結(jié)構(gòu)的損害?振動使高應(yīng)力區(qū)的船體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、或產(chǎn)生疲勞破壞，從而影響其安全性和正常使用。③當(dāng)實測振動應(yīng)力為10~20N/mm2時，結(jié)構(gòu)就可能發(fā)生損壞。④尤其在尾部結(jié)構(gòu)、焊縫附近和應(yīng)力集中的部位更易破壞。7一、船體振動的危害3.對機(jī)器設(shè)備的危害?振動使機(jī)器、儀表和設(shè)備失常，壽命縮短或損壞。1）過度的振動使計算機(jī)、自動控制的儀表設(shè)備失靈或損壞，影響航行安全。2）由于設(shè)計不當(dāng)發(fā)生上層建筑振動，駕駛室的儀表發(fā)生過度振動對營運很不利。4.對艦艇的危害?振動及其伴隨的噪聲，對于軍用艦艇的隱蔽性危害極大。8“安靜性”艦艇將作為設(shè)計與建造的目標(biāo)與要求。二、

4、船舶振動的標(biāo)準(zhǔn)為了評價與控制船舶的振動程度，需要有一種使設(shè)計、建造、檢驗和使用部門都能使用的一個比較統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對船舶振動響應(yīng)的水平進(jìn)行評定。1.振動評價標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展：1）最早的船舶振動標(biāo)準(zhǔn)是1930年由泰勒提出的。2）各國研究機(jī)構(gòu)與船級社均相繼提出不少標(biāo)準(zhǔn)。3）目前，國際上比較公認(rèn)和傾向于一致化的船舶振動評價標(biāo)準(zhǔn)：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）文件ISO6954，即《機(jī)械振動和沖擊商船振動的綜合評價基準(zhǔn)》4）ISO的另一文件ISO2631《人體暴露于整體振動環(huán)境下的評價基準(zhǔn)》（實用性較低）9二、船舶振動的標(biāo)準(zhǔn)1.振動評價標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展：5）我國70年代以來制定了：CB*/Z310

5、—79《海船船體振動衡準(zhǔn)》CB*/Z314—80《內(nèi)河船船體振動衡準(zhǔn)》GB7452—87《船體振動評價基準(zhǔn)》2000《船上振動控制指南》注：a.船標(biāo)、國標(biāo)或國家軍用標(biāo)準(zhǔn)都具有法定的要求。b.對設(shè)計或建造的艦船，必須滿足上述標(biāo)準(zhǔn)。10二、船舶振動的標(biāo)準(zhǔn)2.振動標(biāo)準(zhǔn)（ISO6954）的表達(dá)形式與特征參數(shù)1）特征參數(shù)：位移、速度與加速度，均以單幅峰值表達(dá)。2）在1~100Hz范圍內(nèi)，將特征參數(shù)與結(jié)構(gòu)振動頻率的對應(yīng)關(guān)系界定。11二、船舶振動的標(biāo)準(zhǔn)12二、船舶振動的標(biāo)準(zhǔn)3.船舶振動特性評價的總趨勢：向ISO的規(guī)定靠攏，或直接采用。（因國際訂單，船體評判以ISO6954為主）4

6、.突出防止共振設(shè)計應(yīng)當(dāng)了解，對某些船舶的防振設(shè)計，有時并不用結(jié)構(gòu)響應(yīng)指標(biāo)，而僅僅針對船體振動的模態(tài)（主要是固有頻率）進(jìn)行預(yù)報和設(shè)計。對不同的船舶，也往往有若干規(guī)定和要求，主要是將船體固有頻率和激振頻率錯開若干距離，以避免共振，即防止共振設(shè)計。13三、船舶振動的測試1.測試目的船體振動的測試2.測試設(shè)備和儀器3.具體的測試方法船舶在航行過程中由于受到各種因素的影響，它總是存在著振動。要評價其振動的大小，除了通過主觀觀察和感受外，更主要的是要借助儀器來進(jìn)行測量和分析，以確定振動對人員舒適性及船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響。船體振動測試實例在主機(jī)運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi),測試船體總振動。檢查

7、艦船在主機(jī)運行的轉(zhuǎn)速內(nèi)是否會出現(xiàn)共振峰值。船體振動測試實例2.測試位置(8個點)?主甲板和艉封板交界處(中線面)的垂直和水平振動；?右主機(jī)機(jī)座的垂直振動；?發(fā)電機(jī)(主機(jī)艙)機(jī)座的垂直振動；?上層建筑后艙壁和主甲板交界處(中線面)的垂直與水平振動?上層建筑前艙壁和主甲板交界處(中線面)的垂直、水平與縱向振動；?艇艏部(Fr.-4)的垂直和水平振動；?炮座(主甲板Fr.20中線面)的垂直和水平振動；?蓄電池室（駕駛甲板Fr.43中線面）的垂直和水平振動。船體振動測試實例3.測試使用的儀器系統(tǒng)配置船體振動測試實例4.船體振動測試過程分別將加速度傳感器置于主甲板和艉封板