冰区航行船舶轴系时域瞬态扭振计算及软件开发.pdfVIP

60卷第2期(总第230期)中国造船Vol.60No.2(SerialNo.230)

2019年6月SHIPBUILDINGOFCHINAJun.2019

文章编号：1000-4882(2019)02-0138-12

冰区航行船舶轴系时域瞬态扭振计算及软件开发

肖能齐徐翔周瑞平彳

12,12,

*

(1.水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室(三峡大学)，宜昌443002;

2.三峡大学机械与动力学院，宜昌443002;3.武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉430063)

摘要

对在冰区航行船舶柴油机推进轴系运行过程中螺旋桨与冰块相互作用特点及各阶段螺旋桨冰载荷激励

，Newmark-0法对基于冰载荷作用下某

力矩时域特性进行研究.采用集总参数法建立扭转振动当量模型运用

船舶推进轴系进行时域瞬态扭转振动理论计算与分析.基于VB.NET软件开发平台与MATLAB软件进行混

合编程，开发了通用的冰区航行船舶推进轴系时域瞬态振动计算与分析的工程应用软件，并与国外软件计算

，/

报告进行对比分析对软件的正确性进行了验证.这项研究对船舶推进轴系在极地冰区海域的安全性运行提

供了理论指导.

关键词：冰载荷；推进轴系；时域振动；软件开发

中图分类号：U664.21文献标识码：A

0引言

随着航运界对船舶在极地/冰区能够高效和安全航行需求的不断增加，目前各国船级社均强制要求

对冰区航行船舶的船舶推进轴系进行振动计算和轴系强度校核【】由于船舶在极地/冰区航行时，

“。不仅

需要考虑螺旋桨在冰区或者敞水中高效运行，同时螺旋桨-冰相互作用过程中，螺旋桨所承受极端载荷

和疲劳载荷将增加。因此，对船舶推进轴系在冰载荷作用下引起的时域瞬态扭转振动开展研究和开发

通用性工程应用软件⑶，将有助于船舶设计者更好地进行轴系设计和振动计算，提高船舶运行的安全

性和可靠性。

目前，国内外学者和科研机构主要从螺旋桨与冰载荷作用特点、冰载荷作用下的轴系时/频振动特

性开展了一定的研究。等⑷构建了螺旋桨叶片与冰块的铳削和冲击过程及数学模型，从而得到冰载

Liu

荷作用下的螺旋桨力矩变化规律，同时运用面元法对螺旋桨的结构强度进行计算与优化。李江⑸对冰

区航行船舶推进轴系在冰载荷作用下的轴系扭转振动频域特性进行了理论计算与分析，提出开发适用

于冰区船舶推进轴系频域扭转振动计算软件，将其用于船级社的审图工作中。廖鹏飞等同对影响冰区

船舶柴油机推进轴系时域扭转振动特性的关键因素进行了分析与计算，提出了冰区航行船舶推进轴系

在对船舶电力推进轴系的电机阶次振动激励力矩和

的建模方法和计算分析方法。肖能齐等7【5叶螺旋

］

桨与冰块相互作用激励力矩进行重点研究的基础之上，以电机转子为第一质量点构建了电力推进轴系

扭转振动模型，通过