船舶机械振动及控制

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1、船舶机械振动及控制对船舶的机械有害振动的控制措施主要有防振和减振两个方面，防振是指在船舶设计阶段就考虑到振动的容许标准而采取降低振动的措就，减振则是指使营运船舶的振动下降到容许的标准。防振措施和减振措施仅仅是对象的差异及处理的角度有些不同，其基木原理是i样的，即：（1）避免共振。改变结构的固有频率或激励频率防止共振的产生。（2）减小激励力。进行动平衡或结构改型减小激励幅值。（3）减小振动或激励力的传递。增加阻尼以防止吸收振动能量，装设减振装置以达到减小幅值的目的。一柴油机振动控制柴油机时引起船体振动的主要激励源z—,因此在船舶设计初期，选择什

2、么样的机型是至关重要的。在满足功率等指标的情况下，应注意选择具有较小不平衡力和不平衡力矩的柴油机做主机。柴油机的缸数越多，其一般平衡性就越好。（一）防止共振选择主机时应配合螺旋桨考虑是否与船体发牛低阶共振的可能性，尤其应避免在主机常用转速下的低阶共振问题。在设计阶段，先计算船体总振动的几个主要谐次的固有频率，以避免与柴油机和螺旋桨的各阶激励力共振。主机的选型应•减速齿轮箱、螺旋桨在一起考虑,在改变主机营运转速较困难吋，也可改变变齿轮箱减速比或改变螺旋桨页数以达到改变激励频率的目的。（二）减小激励力对于存在外部不平衡力或者不平衡力矩柴油机，可以

3、通过安装平衡补偿装置来减小振动激励力。这是一种普遍应用的防止有害振动的措就。平衡补偿装置是使偏心质量以与主机激励频率相同的转速旋转，产牛补偿力或者力矩以抵消柴油机的不平衡力，减少他们对振动的影响。按运转驱动方式可将平衡器分为两大类:一是由电动机驱动，或称电动平衡器；二是由曲轴驱动直接附装在主机上。按被平衡激励的形式乂可以分为一次力矩平衡器、二次力矩平衡器和组合平衡器。电动平衡器一般女装在船体垂向振动振幅相当大的舵机底卬板上。（三）减小振动传递1,隔振器对于不平衡的主机或辅机可以在机座卜装设隔振器，以减小主机激励力对船体的传递。所要求的减震器应

4、该柔软些，这通常只有对高速柴油机才能实现。廿前国内常川的减震器主要有橡胶减震器和金属弹赞减震器。另外，钢丝网隔减震器在工程上的应用也得以发展。2防振支撑近代船用大型柴汕机因采用长冲程和超长冲程，其机架横向振动是一个突出问题，成为船体激励源振动之一。当横向振动比较人时，可在主机上部与船舷左右侧间设横向防振支撐于船体连接。它通常能使机架横向振动减小50%以上，固有频率提高5%〜50%。目前常用的防振支撑主要有机械式、摩擦式、液压式三种。（1）机械式支撑机械式支撑使主机的刚性得到明显的增加，机架的固有频率上升，下降。但另一方面,机架的部分振动能量讲

5、通过支撑传递至全体，有可能加剧船体的振动。（2）摩擦式支撑摩擦式支撑的断面形状为U型。（3）液压式支撐它rh—个充满氮气的蓄能器，一个装压力表的节流阀，哥哥固定在船体上装有差动活塞的减压缸及一根压杆组成。另外，选择恰当的主机位置也能减小船体的振动。因为主机安装位置不同，不平衡力和不平衡力矩做功也不同。旋桨振动控制螺旋桨是激起船体振动的一个上耍激励源，在设计尾型与螺旋桨时，除了考虑快速之外,还必须考虑振动这一因素。减小螺旋桨的节流一般原理大致可分为三个方面：首先是改善伴流分布，使Z尽可能均匀。在伴流分布以不对能进一步改善时，则可改进螺旋桨设计，

6、减小激励幅频。当上诉两者均达不到理想时，则可在结构上釆取措施，减小激励的传递和减小结构响应。（T,改善伴流1尾型设计理论研究、模型试验和实船测试表明，螺旋桨盘面内伴流分布，对螺旋桨激励起着重要作川，而船舶尾部线性对伴流场的形成由起看很大影响。设计尾部线性时，应考虑使螺旋桨來流去去流顺畅，尽可能避免漩涡的形成，使伴流尽可能均与。v型呈“反曲”形并构成所谓整流穴，它改善了沿纵创血线自上而下的水流方向，使水流均称并降低桨盘而上部的伴流峰值。近年来对大量伴流均匀化研究也表明，单桨船采用球形尾既能降低螺旋桨盘而内的最人伴流峰值，乂能提高盘而内的平均伴流

7、值，因而它既能减小螺旋桨的激励又能提高船舶本身的效率。2加装尾鳍安装导流管不仅对以提高螺旋桨（高载荷）的效率，而且rh于导流管的存在减小了斜流的影响，同时又能使导流管上下來流趋于均匀，因此将导致螺旋桨的衣面支撑力大大减小。采用导流鳍能起到整流作用，使螺旋桨盘而内的伴流趋于均匀。3控制去流也去流角是船体纵剖面与后体水线的夹角，增加去流角会导致平均伴流的船舶阻力增高，从而使螺旋桨的载荷加大。但是，只要去流角保持在30。之内，对伴流分布的影响不大，可以得到较理想的伴流分布。为保证光顺的水线，满载水线的去流角对单桨船一般不宜超过20。，否则伴流便脱离

8、船体表而在水流和船体间的空隙内停满了“死水”，对螺旋桨工作不利。（二）改进螺旋桨设计1叶数螺旋桨的设计应该注意避免引起空泡。一般来说，随着螺旋桨叶数的增加，螺旋桨诱