浅谈内河船舶振动及减振措施

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1、浅谈内河船舶振动及减振措施提要目前内河船舶的振动日趋严重，不仅降低了舒适性，而且还严重影响航运安全，必须予以足够重视。木文根据大量的理论和实船资料，分析了内河船舶振动产生的原因，并对如何减振提出了具体措施，可供船舶设计、制造、航运、船检等部门参考。随着航运事业的发展，人们逐渐要求内河船舶装载量大、吃水浅、航速快，必然促使船舶向肥大、浅水、大功率方向发展，同时为了尽量减少船舶自重，船体用板及构件相对减薄和减少，从而导致结构刚度不足，所有这些都使船体振动加剧，船体振动已成为航运界一个突出的问题。船舶

2、是一个自由漂浮在水中的弹性体，只要螺旋桨或主机工作，总是会引起船体不同程度的振动。轻微的振动是允许的，也是不可避免的。但船体振动过大会导致船体结构产生疲劳破坏，影响船上设备和仪器的正常工作，降低使用精度，缩短使用寿命，严重时还会导致船体断裂乃致沉没；同时船体振动还严重影响着船员和旅客的居住舒适性、船员的工作效率和身体健康。船舶振动不但与其振源有关，而且与船舶总布置、尾部线型和船体结构直接有关。而激起船体振动的主要振源（也称激励源）是螺旋浆和主机，它们在运转时将激起周期性干扰力，使船体发生稳态强迫

3、振动，若激励幅值过大或引起了共振，就会产生剧烈的振动。一、船舶振动产生的主要原因船体振动分总振动和局部振动，总振动较少出现,而局部振动则较为普遍。船舶振动产生的主要原因有以下几个方面：（一）线型：因为尾部线型对伴流的分布起决定性作用，直接影响螺旋桨来流和去流产生漩涡、伴流等方面的状况，这些都直接与船体振动有关。（二）船体结构：如船体结构布置、构件取材不合理、刚度不足、结构不连续，这些都会使船体板格固有频率太小，或产生应力集中和惯性矩不能满足要求，特别是若机舱、尾部结构不合理或板材、构件取材太小，

4、刚度不足；另外，甲板开口宽度超过3/4B的内河浅水大开口船，在航行中产生较大扭矩，使轴系偏移，也都会引起船体振动。（三）螺旋桨的选择及与船体线型匹配。螺旋桨诱导的表面力和空泡是导致剧烈尾振的原因，而这两者又与螺旋桨的设计如桨叶的倾斜度、盘面比、螺距、厚度分布和叶片数等有关，因而螺旋桨的选择直接影响到船体振动；同时螺旋桨与船体线型是否匹配、间隙是否足够，均与船体振动密切相关，因为若螺旋桨与船体、尾柱、舵托、舵之间的间隙太小，螺旋桨诱导的脉动压力将会剧增，加上伴流不均匀，使螺旋桨的激励力较大，使尾振

5、加剧。（四）主副机的选择。因为柴油机运转吋作用在船体上的周期性干扰力主要有两种，一是运动部件的惯性力产生的不平衡力和不平衡力矩；二是气缸内气体爆炸压力产生的对气缸侧壁的侧向压力和倾复力矩；若主副机选择不当，会使以上两种周期性干扰力增大，使船体产生强迫振动。（五）船舶营运时航行条件的影响，如浅水或狭窄航道、装载不当、轴系变形、螺旋桨受损、主机各缸燃烧不均匀等均会引起船体振动。根据以上分析可知，引起船体振动的因素很多，而且往往有多个振动同时作用，又相互影响，为了有针对性地制订减振措施，必须进行振源分

6、析，找出振源及发生振动的原因。二、减振或避振措施要进行振源分析，首先要分析振动的性质，因为每一种干扰力都有它自己的特性和一定的规律，故根据干扰力的特性与频率，被激起振动的部位和振动的性质，一般就可找出引起振动的振源，然后再有的放矢地釆取减振措施，在实际工作中主要采取以下减振或避振措施：(•)修改船体尾部线型。为保证螺旋桨来流和去流畅顺，尽可能使伴流均匀，尾部线型应有平滑的纵剖线和光顺的水线。从水线面线型看，为避免水流分离而发生漩涡和振动，尾段的纵向斜度应不大于20。,且保持顺滑，以直线形为佳，而

7、不宜凹形；从横剖面线型看，应根据方形系数、螺旋桨数和叶片数来选择。一般地说，U形剖面的伴流分布比较均匀，V形剖面则容易保证平滑的纵剖线，故单浆船为使伴流均匀大都采用U形剖面，而双浆船为使水流能畅顺地流向螺旋桨，且伴流对其影响较单浆船少，故多采用V形剖面。(二)合理布置结构，增加船体刚度。特别是机舱区域的船底板格第一谐调固有频率不少于规范值，若少于规范值，就会引起剧烈振动。如果板格最大振动正应力超过板的许用应用应力极限，底板即被振裂。例如新化县航运公司“雪峰”号工程船由于船底板特别是机舱底板用材不

8、合理，导致机舱底部振裂，我们采取了增加船体板格提高第…谐调固有频率方法从而避免了该船机舱再次振裂现象。船体未设中间骨材、型材尺寸过小也会导致船体共振现象发生，如“娄底市航道工作船”因船舶主尺度较小，建造时未设中内龙骨，且甲板支柱尺寸过小、机舱船底板过薄，因而该船试航时整个船体特别是机舱部位振动其为剧烈，后经增设中内龙骨和增大甲板支柱，船舶振动大有好转。(二)合理选择和设计布置螺旋桨，保证螺旋桨的建造质量。螺旋桨设计应注意避免引起空泡，同时螺旋桨的叶数及与船体的间隙直接影响螺旋桨激励的大小，因此要