集装箱船锚机底座自由振动分析【文献综述】

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1、毕业设计文献综述船舶与海洋工程集装箱船锚机底座自由振动分析1.前言船体是一种复杂的弹性结构，在船舶的营运过程中将受到各种外界激振力的作用而产生振动如：船舶主机、辅机在运转过程中总会产生激振力和力矩，将通过机座传给船体而带来的振动；船舶受到波浪力的冲击等等，所有这些都将不可避免地成为船体的外界激力。而这些激励的存在总会引起船体的振动。严重振动对船舶的危害主要有以下几点：1.使船体结构或机械设备在应力过大时产生疲劳破坏,高应力区的船体结构会出现裂缝或疲劳破坏,影响航行安全，缩短船舶的使用寿命；2.影响

2、船员和旅客的居住舒适性,影响船员的工作效率,危害身体健康，降低工作效率,影响航行操作；3.影响船上设备、仪表的正常工作,降低使用精度,缩短使用寿命，并由此产生航行安全隐患。另外振动引起的噪音对环境是一种严重的污染,应引起足够的重视。现行的法规、规范只对船长≥60米的客船的船体振动作了具体规定,要求船舶在总体布置、结构设计、尾部线型设计和螺旋桨设计等方面作统一的防振减振设计,并校验船舶的总体振动和机舱、螺旋桨区域的局部振动,而对其他船舶的振动则没有具体的限制要求。随着内河船舶大型化发展趋势的需要,其

3、振动产生的各种影响不容忽视,对新建造船舶的检验,在船舶试航时如发现船体振动较严重,应要求船方采取相应的减振措施。船体作为自由漂浮在水上的空心弹性梁,在营运过程中必然会受到各种激励的作用,激起船体总振动和局部振动。船体的各种振动不仅影响船舶的使用性能,严重的可能导致船体结构破坏,因此船舶总体振动的振动模态和响应，对于绝大多数类型的船舶，通常是必须计算分析的。2.船体振动的原因分析产生振动的主要原因,是船上的动力源产生周期性的或近似于周期性的干扰力,使船体处于一个强迫振动的状态。船舶主要的干扰力有:1

4、.柴油机的干扰力船舶柴油机的干扰力主要有二种:（1）运动部件的惯性而形成的不平衡力和力矩,其频率是低阶次的；（2）气缸内气体爆炸压力产生的侧向压力和倾复力矩,其频率是高阶次的。柴油机通过机座与船体有效连成一个弹性体,其部份内力矩由船体承受,引起两者的振动。为减少这种振动,船底板和主机座应有足够的刚度。2.螺旋桨的干扰力由螺旋桨引起的干扰力主要有:（1）由螺旋桨的机械不平衡引起的轴频干扰力,其频率等于螺旋桨轴的转速；（2）由螺旋桨在不均匀流场中工作引起的叶频干扰力。螺旋桨的振动通过轴系传递到船体,引

5、起船体的横向振动和扭转振动,也通过水作用在船体表面产生表面力,引起船体的振动。3.其他干扰力除了柴抽机和螺旋桨干扰力外，引起船体振动的其它干扰力还银多，如：冲击性波浪干扰力，它是船舶在大风浪航行时常遇到的，引起船舶整体或局部结构的衰减振动；还有在螺旋桨的变动尾流中工作的舵上产生脉动力和力矩,通过舵轴引起船体的振动。由于内河船舶航区的波浪较小，航速较抵,这些干扰力对船体振动的影响不是很明显，在减振措施的考虑上可以忽略。但是由于船体振动的复杂性，故要分析船的振动，只有抓住主要矛盾，从主要因素入手：1、

6、确定振动源船体振动的主要振源是螺旋桨、轴系和主机，他们在运转时产生周期干扰力，使船体产生振动。2、分析主要振源产生的干扰力（1）螺旋桨激振力可分为表面力和轴承力，频率都为叶频，即。其中，表面力经水作用于桨上方的船壳板，其合力方向为垂向；轴承力通过桨轴和轴承作用于船体，其分力表现为推力、垂向弯矩和垂直力、水平弯矩和水平力、转矩。激振力往往是振动的主要干扰力，需予以重视。（2）轴系的振动也产生干扰力，但该船轴系设计中临界转速不在主机工作转速范围内，工作转速避开了“转速禁区”，只要轴系校中良好，轴系振动

7、的影响可以忽略。（3）主机产生的干扰力是三阶不平衡横摇力矩，频率是，通过机座作用于机舱板架。由于是高阶分量，估计影响不大。1、分析干扰力引起的船体结构振动（1）表面力在局部上引起该处船底板格的横振动和艉舱立体分段的垂向振动，在总体上引起船体梁的垂向总振动。（2）轴承力的分力引起上层建筑和船体的纵向运动，因船体纵向振动的等效刚度极大，振幅极微，故可忽略；垂向弯矩和垂直力引起机舱船底板架以至全船的垂向振动；水平弯矩和水平力引起机舱板架以至全船的水平方向振动。（3）转矩引起轴系和主机的扭转振动。从上面分

8、析可知，轴系和主机的扭振较小，主机与轴系这一系统也没产生妞振共振，故对全船的扭转振动影响较小，这一部分只考虑主机三阶不平衡横摇力矩引起的机舱船底板格的垂向振动。2、局部振动与船体总振动的耦合（1）船底板格与船体分段及全船相比，质量微小，振动频率高，故板格振动可以从船体分段及全船的总振动中分离出来，单独计算。而艉分段作为立体结构，质量较大，且与船体前部耦合，故艉部的振动不能与船体梁总振动分离，应视为总振动中的一部分。（2）机舱船底板架质量较大，且与货舱区双层底骨架相互交错，连接刚度大