船舶振动讲义第九章.pdf

第九章 船舶的主要激励 船上出现的有害振动主要是由螺旋桨、机器 （主机、发电机、发动机、泵、通风机 和波 浪激励引起的。 §9-1 螺旋桨的激励 一一..概述概述 1.有害振动70%是由桨激励引起的。 2. 因激励幅值过大或者虽然激励幅值不算太大， 但却激起船舶总体或者局部结构共振 ，都将造 成振动响应过大，在船上产生有害振动。 3.桨产生的激励有两种 ： 1 轴频激励 （一阶激励或一阶干扰 由桨叶静力、动力不平衡引起的轴频激励，其激励频率 等于桨轴转速，它与桨的制造质量有关，与水动力不平 衡有关。 2 叶频激励： 桨在不均匀流场中运转而诱导出的高阶激励桨在不均匀流场中运转而诱导出的高阶激励 （（叶频叶频、、倍倍 叶频），其激励频率等于桨叶数的整数倍 ，即叶频、2 倍叶频等 ，有表面力和轴承力两种。 4.影响桨激励的因素 ： 1 桨的形状参数 ； 2 船尾部线型、附体； 3 航速。 5.轴承力和表面力 ： 1 表面力 ： 桨旋转时经水传至船体表面的脉动水压力。 2 轴承力 ： 因伴流不均匀导致桨叶上承受周期性变化的力，该力通 过桨轴和轴承作用于船上。 一般表面力是主要的一般表面力是主要的，，即脉动压力主要即脉动压力主要。。 注注 ：： 6.桨脉动压力产生的原因 ： 1 螺旋涡系 ： 桨工作时 ，叶面与叶背的压力差在叶梢处形成螺旋涡系， 使桨附近水中各点的压力周期性变化 ，压力场内船体 结构受周期性脉压作用。桨载荷 （推力和力矩 不同 ， 涡旋强度亦不同。 2 叶厚效应： 桨叶有厚度 ，在流场中运动时 ，该场中某一点P处的压 力将随着桨叶的接近和远离该点而发生周期性变化， 由此形成对结构的脉动压力，这种效应称为叶厚效应。 注 ： （敞水均匀流场，脉动压力仍存在 ，船后不均匀流 场脉压波动加大 3 空泡： 空泡体积变化、生与灭，造成脉压幅值变化 ，它对表 面力的影响很大。 二.螺旋桨静力、动力不平衡引起的轴频激励 1.静力不平衡 ： 原因 ： 1 桨制造误差 （各叶间夹角、叶宽及叶厚不尽相同）； 2 桨叶空泡剥蚀。 桨整体质心不在回转轴线上 ，当桨转动时，就 力学特征力学特征：： 有垂直于桨轴的离心惯性力产生 ， 该周期性激励其频率 等于桨轴转速。 干扰力导致尾轴振动 ，通过轴承引起船体振动。 后果 ： 控制措施 ：必须进行静平衡校验，限制离心惯性力大小。 2.动力不平衡 原因 ： 1 桨制造的误差 ； 2 营运中遭到碰撞。 力学特征：虽然桨质心在回转轴线上，但各桨叶在轴 线方向前后有错位，导致各桨叶质心不在同一桨盘面 内，在桨旋转时各桨叶产生的离心力形成垂直于桨盘 面的不平衡力矩面的不平衡力矩，，其频率等于桨轴转速其频率等于桨轴转速。。 该力矩引起桨轴弯曲振动 （尤其对高转速桨影响 后果 ： 显著），并通过轴承引起船体振动。 控制措施 ：除了做静平衡校验外，还须进行动平衡校 验。 三.螺旋桨水动力不平衡引起的轴频激励 原因 ： 桨制造误差 ，造成各叶片螺距不等 （影响最大）， 或各桨叶长或宽不等，虽静、动平衡性很好，也会在 “敞水” 中转动时产生动力不平衡。 来流对各桨叶攻角不同 ，每一个桨叶上作用 力学特征： 的推力T 和旋转阻力R 也不相等 ，导致总推力T不会与 i