某海關緝私艇振動過大原因分析及其減振措施

摘 要：簡述了某海關緝私艇振動過大的情況及危害，針對其產生原因進行分析，結合實際修理經驗，提出改善船艇振動過大問題的有效解決方法。

關鍵詞：海關緝私艇；船艇振動；振動分析；減振措施

1 前言

應某地方海關的委托，我司負責其下屬某海關緝私艇的監修工作。該艇為鋼制、連續甲板、圓舭—短折角混合艇型海關緝私高速艇，在沿海執行緝私、巡邏和邊防檢查任務。該艇設有兩臺高速主機及兩套舵槳裝置，艏部兩側及艉封板上裝有壓浪板，以減少興波阻力。該艇體主結構除艏部分段采用橫骨架式，其余區域均采用縱骨架系統，主船體單底、單甲板縱骨架式鋼制焊接結構，上層建筑為橫骨架式鋁制鉚接結構。目前該艇已使用超過十八年，在進廠維修前的試航時發現該艇主機有異常振動，艇體振動也較大，在主機轉速1 400 轉至1 600 轉時船艇振動尤為明顯，特別是在鋁制上層建筑的二層駕駛甲板，振動嚴重。試航之后，地方海關提出該艇還需繼續服役，但該艇的振動問題影響較大，要求維修時兼顧船艇振動的改善。

2 振動的危害

嚴重振動對該艇的危害主要有以下幾點：

（1）因該艇為高速艦艇，嚴重振動使艇體結構和機械設備可能因應力過大產生破壞，影響航行安全和緝私任務的執行安全；

（2）影響船員和武裝人員的居住舒適性及船上人員的工作效率和身體健康；

（3）影響船上設備、儀表的工作，降低使用精度，縮短使用壽命。

另外，振動還會激發噪聲，影響機艙和集控室工作人員的工作舒適性。

3 振動原因分析

船艇作為自由漂浮在水上的空心彈性梁，在航行過程中，必然會受到各種激勵的作用，引起船艇振動和局部振動。

船艇振動過大的原因大致來源于三個方面：設計缺陷、建造缺陷和結構設備老化。據船員了解，隨著該緝私艇服務年限的增加，船艇振動問題逐漸凸顯且日益嚴重，因此本海關緝私艇振動過大應為結構和設備老化所致。

3.1 結構老化

（1）該海關緝私艇的船殼板和結構件厚度相對較薄，較易出現變形，檢查發現該艇機艙至船尾的龍骨板出現肋骨間凹陷變形，最大凹陷變形接近20 mm，且該艇機艙和后機艙底部船底板較多出現點狀凹坑狀腐蝕，在主機海底門附近約6平方米鋼板腐蝕嚴重，測厚記錄顯示腐蝕量接近25%，此部分船底結構的腐蝕變形可能造成船艇主機軸系的變形移位；該海關緝私艇主艇體水密隔艙和艙室內部裝飾防護較多，拆開艙室內部裝飾板后，發現船艇右舷與上建處相接的水密隔艙艙壁板骨架和舷側強肋骨腐蝕嚴重，測厚記錄顯示腐蝕量接近20%，水密隔艙艙壁板波浪變形，最大變形量超過25 mm，導致主船體支撐上建的結構性能下降。

（2）該海關緝私艇的上層建筑為橫骨架式鋁制鉚接結構，檢查發現該艇主甲板的上建圍壁下腳多處銹爛穿孔，上建主體與上建圍壁下腳之間的鉚接有多處約10米長度出現拉鉚、脫鉚現象，且整體上變形；上建主體的鋁制圍壁之間的鉚接在船舯處也拉鉚或脫鉚，產生變形；上建二層甲板、頂甲板也為鋁制鉚接結構，結構局部拉鉚，人員踩上去明顯凹陷變形；局部鋁制壁板老化銹蝕，造成上層建筑結構件連接松動。

該海關緝私艇總布置示意圖，如圖1所示。

3.2 設備磨損

（1）主機為船艇振動的主要激勵源之一，該艇設2臺16V高速柴油機，左右對稱布置，經拆檢后發現，左主機的右列4個缸套、左列2個缸套磨損較大，高壓泵噴油壓力不足；右主機的右列5個缸套左列2個缸套磨損較大，高壓泵噴油壓力不足；兩臺主機的基座彈性膠磨蝕較大，導致軸線偏移和主機減振效果降低；

（2）檢查發現該艇減速箱基座螺栓、螺母緊固力不夠；

（3）檢查發現該艇右艉軸第一列軸承磨損超標；

（4）兩條艉軸拆下后測量艉軸跳動量，發現左艉軸第一、二、三列軸承位跳動量都超標，其中第二列和第三列軸承位跳動量超標達2.20 mm；右艉軸第一、二、三列軸承位跳動量也超標，其中第二列和第三列軸承位跳動量超標達2.10 mm；

（5）拉線檢查軸系對中，發現左主機齒輪箱軸線與主機輸出軸中心線偏移量較大，在第一個美人架位置達到最大，為2.5mm；右主機齒輪箱與軸中心線偏移量相對小一些，也是在第一個美人架位置，為2.3mm；

（6）螺旋槳是引起船艇振動的又一主要激勵源，拆下螺旋槳后，檢查發現左螺旋槳的三個槳葉均有卷曲和缺失，最大面積為60 mm x 25 mm。右螺旋槳也存在類似情況。

該海關緝私艇軸系布置示意圖，如圖2所示。

綜上述分析，由于該海關緝私艇船殼板和結構件腐蝕、變形，上建腐蝕、變形，上建結構連接松動，導致船艇的結構剛性下降，增大了振動響應；左右主機磨損不一，基座彈性膠磨蝕，導致左右主機不平衡力和力矩增大，主機振動激勵增大；軸承磨損，尾軸跳動超標，軸系偏移，導致軸系扭振增大；螺旋槳槳葉磨損缺失不平衡，導致振動激勵增大。

4 減振措施

在分析了船艇振動過大的原因之后，需要對其進行修理，以改善船艇振動過大的問題。參考相關書籍，結合實際修理經驗，采取以下兩大方面措施：

4.1 結構方面

（1）更換腐蝕嚴重的船底板，火工校正局部變形；火工校正波浪變形的艙壁板，更換腐蝕嚴重的艙壁板骨架和肋骨框架，在支撐上建的相應位置進行結構加強；

（2）更換上建圍壁下腳的鋼板，對脫鉚拉鉚的地方重新鉚接，更換老化的鋁制壁板、面板，保證上建結構件之間以及上建與主船體之間的牢固連接。加強結構剛性和阻尼，降低振動響應。

4.2 設備方面

（1）主機中修擴大保養，更換磨損過大的缸套和噴油壓力不足的高壓油泵，使主機左右側的缸套爆炸壓力相對均勻，更換主機基座彈性膠，降低主機的異常振動；

（2）緊固減速箱基座；

（3）更換磨損超標的艉軸軸承；

（4）兩條艉軸上機床校正，滿足跳動量要求；

（5）拆除偏移量大的美人架，重新裝配，校正艉軸中心線；

（6）修補受損螺旋槳槳葉，校正（下轉第頁）（上接第頁）螺距，做靜平衡測試。降低設備的激勵幅值和激勵傳遞。

在完成以上修理之后，進行交船試航時，船艇振動特別是二層駕駛甲板振動過大問題有了明顯改善，得到地方海關客戶的認可。

5 結論

船艇振動過大原因非常復雜，對于其可能產生原因，應針對其結構設備工況，根據船艇修理工作經驗，參考相關說明書和規范要求進行有效合理的維修保養，降低船艇振動，確保船艇航行安全。

參考文獻：

[1] 中國船級社， GD026-2000船上振動控制指南.