船舶結(jié)構(gòu)的振動及防范關(guān)鍵點研究

董彪 石敦麟 劉志華 亢石巖 尹延軍(艾法能源工程股份有限公司，山東 青島 266000)

船舶結(jié)構(gòu)的振動及防范關(guān)鍵點研究

董彪 石敦麟 劉志華 亢石巖 尹延軍(艾法能源工程股份有限公司，山東 青島 266000)

伴隨著社會的進步與發(fā)展，交通出行方式也是愈發(fā)多樣化。這幾年來船舶發(fā)展的速度急劇加快，為人們的出行以及大型物品的運輸提供了巨大的方便。然而，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出更是使得人們對于船舶的振動產(chǎn)生的一系列問題的關(guān)注。本文在介紹了船舶結(jié)構(gòu)的振動所帶來的一系列問題基礎(chǔ)之上，提出了對于船舶振動的防范措施。

船舶結(jié)構(gòu)；振動；防范

船舶業(yè)的高速發(fā)展不僅為人們的外出工具方式增加了一種新的選擇，而且更是讓人們在出行當中獲得了巨大的舒適感，但是，隨著船舶的進一步發(fā)展，船舶上的一些設(shè)備所產(chǎn)生的振動卻不斷加大，這不僅僅為人們出行舒適度的提高，而且更與當前所實施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相違背，因此必須采取切實有效的措施對船舶的振動這一現(xiàn)象加以解決。

1 船舶振動帶來的危害

1.1 船舶振動不利于人的身體健康

傳播震動會產(chǎn)生巨大的噪音，人們通過船舶進行出行時，船舶結(jié)構(gòu)通過振動所產(chǎn)生的噪音會對人們帶來巨大的負面影響，假使船舶振動越大，那么它所產(chǎn)生的噪音亦會加大，最終導致乘坐者的聽力削減，更嚴重時，也會導致心血管疾病的發(fā)生以及神經(jīng)系統(tǒng)的衰落，同樣乘坐者在噪音的環(huán)境之下更是無法進行充分的休息，最終導致生理上產(chǎn)生不良的反應，嚴重者，可能還會誘發(fā)心臟病。對于駕駛?cè)藛T來說，長期的噪音也會不利于他們的駕駛，會使得他們很容易出現(xiàn)疲勞的現(xiàn)象，在對自身帶來巨大的危害同時，也可能由于疲勞駕駛，導致一系列安全事故的發(fā)生。

1.2 船舶振動影響船舶正常的使用壽命

船舶結(jié)構(gòu)上的振動會對該結(jié)構(gòu)帶來一系列的損害，對于機械設(shè)備所帶來的磨損也是十分巨大的，嚴重時甚至可能會出現(xiàn)船體裂縫這一巨大的損害事故，最終嚴重影響著船舶在海洋上航行的安全。其中，在船舶的所有振動結(jié)構(gòu)當中，扭轉(zhuǎn)振動帶來的危害是最大的，由于扭轉(zhuǎn)振動所產(chǎn)生的一系列的還是事故也是最多的，為此，當前專家們研究最多的也是扭轉(zhuǎn)振動。同時，當發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，普通情況之下，船上一般不會產(chǎn)生由于振動所帶來的不適感，因此，這一振動形式也是我們經(jīng)常所忽略的，但一旦忽略之后，通常會伴隨著重大的海洋事故的發(fā)生。同時，更應該明白的是，發(fā)動機如果在主臨界速度進行運轉(zhuǎn)，那么自由端部分將會帶來巨大的齒擊。而且有時在出現(xiàn)強共振時，船舶的軸系當中的一些位置只要運行很短的時間就會引起發(fā)熱，若對此忽視，就易導致斷軸斷漿事件的發(fā)生。

2 對于船舶振動的防范措施

2.1 對于船舶產(chǎn)生振動部位的固有頻率進行轉(zhuǎn)變

通過改變船舶振動部位的原先頻率W0，使其與干擾頻率W1進行分隔。最終更好的避開產(chǎn)生振動的區(qū)域，通過“調(diào)頻”實現(xiàn)“避振”的目標。

原先的頻率W0主要是因為各個部位軸承的剛度以及各它們進行轉(zhuǎn)動的慣量起決定作用，通過改變剛度以及慣量都能夠?qū)崿F(xiàn)“調(diào)頻”的目標。在公式當中，軸段剛度與直徑的四次冪成正相關(guān)的關(guān)系，因此通過增大軸段的直徑能夠增強各個部位剛度，最終使整個船舶的原先的頻率得到提高；通過改變輪船飛輪的慣量，也能夠保持單節(jié)、雙節(jié)以及三節(jié)原先所具備的頻率。只要在船體結(jié)構(gòu)能夠允許的情況下，就可通過縮短軸系長度來對軸系剛度進行一系列的轉(zhuǎn)變，最終通過提高原有的頻率來實現(xiàn)避振的目標。

通過加裝彈性聯(lián)軸節(jié)也能夠?qū)Υ罢駝酉到y(tǒng)的原先所具備的頻率進行提高，運用柔軟程度高的彈性聯(lián)軸節(jié)能夠?qū)υ鹊念l率進行降低，使的共振轉(zhuǎn)速能夠遠遠小于常用的轉(zhuǎn)速，同時更是加裝了更大的承載阻力的彈性聯(lián)軸節(jié)，最終大大降低共振力。

2.2 降低共振狀態(tài)時的力矩和振幅

能夠在降低干擾性力矩的情況下，實現(xiàn)降低船舶振動時的力矩以及振動幅度，最終實現(xiàn)“減振”的目標。要想降低干擾性力矩，就必須對船舶各缸的發(fā)火次序或者是不斷改變振動形狀，最終降低振幅的矢量和，以此來實現(xiàn)“減振”的目標。

2.3 選擇合適高質(zhì)量材料

只有選擇合適的、具有較高質(zhì)量的材料，通過增強船舶所運用的材料的強度增強船舶各部位的扭振附和力，最終使船舶能夠安全而又穩(wěn)定的運行。伴隨著科技的進步與發(fā)展，船舶產(chǎn)生振動的部位更是在進行不斷的改善，為了降低船舶的振動性，就必須從源頭之上進行問題的改善。這個時候，要對發(fā)動機所產(chǎn)生的振動加以控制，并且也要進一步對駕駛室的振動采取緩解措施，最終使得船舶能夠在良性的情況之下進行運轉(zhuǎn)。通過材料的改善，從源頭之上解決問題。

3 結(jié)語

我國現(xiàn)代化進程的進一步加劇也使得航運業(yè)步入了較高速度發(fā)展的時代，為了更好的保證船舶能夠進行平穩(wěn)安全的航行，一線的科研人員以及現(xiàn)實的技術(shù)操作者應該高度認識并且把握到船舶振動所具備的特點以及規(guī)律，在正確認識到船舶振動導致的惡劣后果的基礎(chǔ)上，對于船舶的建設(shè)和改造予以不斷規(guī)范，并且對于振動系統(tǒng)進行精確地研究與計算，防患于未然，避免海上事故的發(fā)生。

[1]趙留平,詹大為,程遠勝,劉均.船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)研究進展[J].中國艦船研究,2014,(04):1-10.

[2]孫浩峰.船舶輪機常見的檢驗問題及對策分析[J].珠江水運,2013,(19):54-55.

[3]劉建華,王自力,張家新.船舶結(jié)構(gòu)極限強度分析的理想結(jié)構(gòu)單元法[J].工程力學,2005,(02):232-235+217.

[4]胡志強,崔維成.船舶碰撞機理與耐撞性結(jié)構(gòu)設(shè)計研究綜述[J].船舶力學,2005,(02):131-142.

[5]孫麗萍,聶武.船舶結(jié)構(gòu)振動噪聲分析及其進展[J].船舶力學,2003,(01):116-121.