多用途工作船船體振動(dòng)的原因及預(yù)防措施

任柯融，許倩怡

（大連理工大學(xué)a.船舶工程學(xué)院；b.車輛工程學(xué)院，遼寧大連116024）

多用途工作船被廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中，它具有物資供應(yīng)、建設(shè)海洋工程、保護(hù)油田，以及清理海面油污等功能。多用途工作船船體振動(dòng)會給安全帶來一定的威脅，因此必須做好預(yù)防措施才能提高工作船的安全性，最大限度提高其使用壽命和工作效率。

1 多用途工作船概述

多用途工作船就是指具備了多種用途的船舶，廣義上來看，凡是能裝載兩種或兩種以上貨物的船舶都叫作多用途工作船［1］。它主要具備了救助、消防、材料供應(yīng)、海面油污清除等作用，目前已被廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中。

1.1 工作船船體振動(dòng)的分類

工作船的振動(dòng)分為兩部分，分別是船體總振動(dòng)和船體局部振動(dòng)。船體總振動(dòng)分為垂直振動(dòng)、水平振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和縱向振動(dòng)。而局部振動(dòng)則是船體的局部結(jié)構(gòu)，比如船的板架、梁、板對于整個(gè)船體所造成的附加振動(dòng)。

1.2 多用途工作船船體振動(dòng)的原因

造成船體振動(dòng)的原因有很多，大體上分為外因、內(nèi)因以及內(nèi)外因的合并。

1.2.1 船體振動(dòng)的外因

外因就是船體在水面上航行，它在運(yùn)行的過程中會受到螺旋槳、柴油機(jī)和海浪等多方面作用的影響，多用途工作船的工作中心在不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，引起了船體的振動(dòng)［2］。

1.2.2 船體振動(dòng)的內(nèi)因

內(nèi)因就是船體的結(jié)構(gòu)對振動(dòng)的影響，比如船的尺寸和主機(jī)的選擇、螺旋槳和船體以及尾部線型的配合、整個(gè)布局結(jié)構(gòu)的合理性和連續(xù)性等?；蛘呤沁\(yùn)行管理中存在的一些問題，比如壓載不當(dāng)、螺旋槳受到損害、發(fā)動(dòng)機(jī)承受了過大的負(fù)荷、機(jī)件的老化、磨損和松動(dòng)等問題，這些內(nèi)部因素也會影響到船體的振動(dòng)。

1.3 多用途工作船振動(dòng)的危害

船體的振動(dòng)會對船本身造成十分嚴(yán)重的危害，具體表現(xiàn)在以下三方面：一是船體的結(jié)構(gòu)或機(jī)械的設(shè)備在振動(dòng)中產(chǎn)生疲勞感，破壞船體，影響航運(yùn)的安全。二是影響了船員的操作舒適性，進(jìn)而導(dǎo)致工作船的工作效率降低，長期處于振動(dòng)中也會危害到船員的身體健康。三是影響船上的設(shè)備、儀表等設(shè)施的正常工作，在振動(dòng)中會降低這些設(shè)備的精準(zhǔn)度，縮短它們的使用壽命。另外，船的振動(dòng)還會發(fā)出一定的噪聲，噪聲對于人的健康也有著非常大的影響，這也是由船體振動(dòng)所帶來的間接性危害［3］。

2 多用途工作船減振的預(yù)防措施

2.1 船舶設(shè)計(jì)方面

2.1.1 選擇螺旋槳、主機(jī)等元件時(shí)，要考慮船體的固有頻率

現(xiàn)代科技的進(jìn)步推動(dòng)了工作船的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，出于節(jié)能方面的考慮，多用途工作船會降低尾軸的轉(zhuǎn)速并且會加大螺旋槳的直徑，這種結(jié)構(gòu)上的改良不僅能有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能，還能提高工作船的推進(jìn)效率，但是，也不可避免地加大了共振的可能。因此在減震方面，要根據(jù)船體工作中的固有頻率，選擇合適的螺旋槳、主機(jī)、減速齒輪箱等元件，避免共振。

2.1.2 尾部線型與螺旋槳的設(shè)計(jì)

除了不可避免的共振之外，工作船在航行中發(fā)生更多的是強(qiáng)迫振動(dòng)。因此，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要考慮到這個(gè)因素，尤其是設(shè)計(jì)船體的尾部線型時(shí)，要使螺旋槳運(yùn)行順暢，不能出現(xiàn)渦旋的情況［4］。

2.2 主機(jī)及其減震

2.2.1 在主機(jī)機(jī)座下安裝減震器，減少主機(jī)的振動(dòng)向船體傳遞

主機(jī)是引起船體振動(dòng)的重要內(nèi)因之一，所以在主機(jī)上減少振動(dòng)，就能有效減少船體的振動(dòng)。目前市場上主機(jī)的減震器主要分為橡膠減震器和金屬彈簧減震器，它們各有各的特點(diǎn)。橡膠減震器結(jié)構(gòu)簡單，隔聲、緩沖效果明顯，能夠滿足減震器的剛度和強(qiáng)度需求。同時(shí)有適量的阻尼，能夠越過共振區(qū)和高頻聲的振動(dòng)。但缺點(diǎn)是容易受溫度的影響，使用壽命短，易老化；而金屬彈簧減震器則性能穩(wěn)定，溫度的變化對其幾乎沒有影響，承載能力大。但是缺點(diǎn)是阻尼小，越過共振區(qū)的隔音性較差［5］。

2.2.2 調(diào)整結(jié)構(gòu)，減少船體結(jié)構(gòu)的響應(yīng)

就目前多用途工作船的結(jié)構(gòu)來看，主機(jī)機(jī)座和船體的連接處都要避免呈折線形，為了改善船體的結(jié)構(gòu)，應(yīng)該在船艙外逐步減少高度。在艙壁的設(shè)計(jì)上，選用大尺寸的扶強(qiáng)材。

2.3.3 采用阻尼材料和消振器

根據(jù)船的外在形式進(jìn)行減震，一個(gè)最有效的辦法就是在容易受到振動(dòng)的部位，比如外板、甲板和船艙表面覆蓋一層減振涂層，這個(gè)涂層就是阻尼。在減震涂料的選擇上，主要有水泥、瀝青、泡沫塑料、橡膠等材料，這些合成材料一旦覆蓋到船的主要部位上，就形成了一個(gè)消振器，能夠有效減少船體的振動(dòng)。

3 結(jié)論

隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，人們會越來越多地應(yīng)用到多用途工作船，并且對船體的總設(shè)計(jì)水平也會要求越來越高，為了提高工作船的經(jīng)濟(jì)性和安全性，最重要的就是減少船體的振動(dòng)。我們通過分析工作船產(chǎn)生振動(dòng)的原因，并從原因入手，總結(jié)出了一系列的減震預(yù)防措施，盡最大努力減少船體的振動(dòng)，從而延長工作船的使用壽命，增加其安全性。

［1］ 姜玉林.淺析多用途工作船船體振動(dòng)的原因及預(yù)防措施［J］.航海，2013，（04）:68-69.

［2］ 張永根.船舶振動(dòng)原因及其減振方法［J］.江蘇船舶，2005，（03）:16-25.

［3］ 張遠(yuǎn)康，韋沁淳.瓊州海峽汽車渡船船體振動(dòng)原因及消除［J］.造船技術(shù)，2000，（03）:19.

［4］ 周國平，顧艷.海工多用途工作船系列研究設(shè)計(jì)綜述［J］.船舶設(shè)計(jì)通訊，2010，（02）:8-15.

［5］ 蘇興翹.一艘電力推進(jìn)的多用途工作船［J］.船舶工程，1990，（06）:4-7.