簡(jiǎn)介

船體振動(dòng)按受力情況可分為自由振動(dòng)、強迫振動(dòng)和共振。

船體受外力作用產(chǎn)生振動(dòng)，在除去該力后繼續存留的振動(dòng)稱(chēng)為自由振動(dòng)，它以船體固有頻率振動(dòng)。

一直受周期性干擾力作用的船體振動(dòng)稱(chēng)為強迫振動(dòng)，這種振動(dòng)是以干擾力頻率振動(dòng)。

引起船體振動(dòng)的周期性干擾力，當其作用頻率與船體的某一固有振動(dòng)頻率趨近時(shí)，船體將出現很大的振幅與振動(dòng)加速度，這種船體振動(dòng)稱(chēng)為共振。

由于艦船的結構相當復雜，其質(zhì)量分布很不規則，因此，當船體受到干擾而振動(dòng)時(shí)，情況非常復雜。通常，將船體振動(dòng)分為總振動(dòng)和局部振動(dòng)兩大類(lèi)，總振動(dòng)將船體視為一根兩端完全自由的變截面梁，在干擾力作用下，經(jīng)過(guò)其平衡位置來(lái)回往復運動(dòng)。而局部振動(dòng)是指船體某一部分結構在干擾力作用下經(jīng)過(guò)它們各自的平衡位置做來(lái)回往復運動(dòng)。實(shí)際上這兩類(lèi)振動(dòng)同時(shí)存在而相互關(guān)聯(lián)。

總振動(dòng)形式

艦船總振動(dòng)有四種不同的形式：

(1)垂直平面的彎曲振動(dòng)(垂直振動(dòng))；

(2)水平面內的彎曲振動(dòng)(水平振動(dòng))；

(3)繞縱向軸線(xiàn)的扭轉振動(dòng)(扭轉振動(dòng))；

(4)繞縱向軸線(xiàn)的縱振動(dòng)(縱向振動(dòng))。

通常這四種振動(dòng)并不是以單一形式出現，水平振動(dòng)與扭轉振動(dòng)、縱向振動(dòng)與垂直振動(dòng)同時(shí)出現。扭轉振動(dòng)和縱向振動(dòng)由波浪作用而引起，一般說(shuō)，沒(méi)有垂直和水平兩種振動(dòng)嚴重。但大開(kāi)口船應注意扭轉振動(dòng)的危險性。垂直振動(dòng)最容易發(fā)生，是最常見(jiàn)的船體振動(dòng)，它與兩端完全自由桿的振動(dòng)是相同的，有雙節點(diǎn)和三節點(diǎn)等振動(dòng)形式。

考慮因素

研究船體總振動(dòng)必須考慮：

(1)隨船體運動(dòng)的一部分水的質(zhì)量；

(2)船體從艏至艉的橫剖面慣性矩變化；

(3)彎曲振動(dòng)時(shí)，船體橫剖面的轉動(dòng)；

(4)剪切對彎曲振動(dòng)的影響。

引起船體總振動(dòng)的干擾力，主要應考慮螺旋槳工作產(chǎn)生的一階和葉頻干擾力，以及主機的一階、二階不平衡力和力矩。

目前在船體總振動(dòng)計算中以計算自由振動(dòng)頻率為主，經(jīng)常以船體梁作為計算模型，采用遷移矩陣法計算，也可建立平面有限元計算模型，采用結構分析程序來(lái)汁算。也可以將船體處理為三維模型進(jìn)行詳細計算。船體第一、二、三諧固有振動(dòng)頻率計算值要求與干擾力頻率分別錯開(kāi)8%～10%、10%～12%、12%～15%：

實(shí)船發(fā)生共振時(shí)，宜使干擾力頻率與船體第一、二、三諧固有振動(dòng)頻率分別錯開(kāi)3%～5%、5%～7%、7%～10%，或采取其他有效措施以滿(mǎn)足要求。

降振措施

減小艦船總振動(dòng)的主要措施包括：

(1)降低干擾力的大小。提高螺旋槳的制造質(zhì)造、稍為改變螺旋槳的轉速和應用消振器能降低由螺旋槳流體動(dòng)力不平衡性引起的首階航行總振動(dòng)水平。增加船體與螺旋槳葉片之間的間隙、增加螺旋槳葉片數以及采用特殊形狀的螺旋槳能減小葉片階諧調航行總振動(dòng)。此外，將螺旋槳布置在靠近高頻率振動(dòng)形狀的艉部節點(diǎn)附近，可以大大降低葉片階的振動(dòng)水平。

(2)改變艦船的動(dòng)力特性。這種方法效果較差，要顯著(zhù)改變船體的動(dòng)力特性是非常復雜的。在螺旋槳盤(pán)面處船體尾部局部剛度的加強有利于降低尾封板處的船體高頻率振動(dòng)水平。

(3)將船體與周期性力隔離。將船體與引起振動(dòng)的干擾力隔離需要采用專(zhuān)門(mén)的設備，其中包括在艦體底部和螺旋槳之間產(chǎn)生空氣幕的設備，在脈動(dòng)壓力作用最大區域的螺旋槳上方設置有水密?chē)诘凝?，在船體外板上設置帶有附加質(zhì)量的附加板、采用可調節的和不可調節的消振器等等，這些設備能使螺旋槳與船體之間形成隔離的彈性層，從而減小船體振動(dòng)。

上述減小航行總振動(dòng)的方法在實(shí)船上不是總能實(shí)現的，因為在艦船設計時(shí)，要綜合考慮艦船的各種性能，這就限制了顯著(zhù)降低振動(dòng)水平的可能性。