多用途工作船船體振動的原因及預防措施

任柯融，許倩怡

（大連理工大學a.船舶工程學院；b.車輛工程學院，遼寧大連116024）

多用途工作船被廣泛應用于人們的生產(chǎn)生活中，它具有物資供應、建設海洋工程、保護油田，以及清理海面油污等功能。多用途工作船船體振動會給安全帶來一定的威脅，因此必須做好預防措施才能提高工作船的安全性，最大限度提高其使用壽命和工作效率。

1 多用途工作船概述

多用途工作船就是指具備了多種用途的船舶，廣義上來看，凡是能裝載兩種或兩種以上貨物的船舶都叫作多用途工作船［1］。它主要具備了救助、消防、材料供應、海面油污清除等作用，目前已被廣泛應用于人們的生產(chǎn)和生活中。

1.1 工作船船體振動的分類

工作船的振動分為兩部分，分別是船體總振動和船體局部振動。船體總振動分為垂直振動、水平振動、扭轉(zhuǎn)振動和縱向振動。而局部振動則是船體的局部結(jié)構(gòu)，比如船的板架、梁、板對于整個船體所造成的附加振動。

1.2 多用途工作船船體振動的原因

造成船體振動的原因有很多，大體上分為外因、內(nèi)因以及內(nèi)外因的合并。

1.2.1 船體振動的外因

外因就是船體在水面上航行，它在運行的過程中會受到螺旋槳、柴油機和海浪等多方面作用的影響，多用途工作船的工作中心在不斷運轉(zhuǎn)，引起了船體的振動［2］。

1.2.2 船體振動的內(nèi)因

內(nèi)因就是船體的結(jié)構(gòu)對振動的影響，比如船的尺寸和主機的選擇、螺旋槳和船體以及尾部線型的配合、整個布局結(jié)構(gòu)的合理性和連續(xù)性等?；蛘呤沁\行管理中存在的一些問題，比如壓載不當、螺旋槳受到損害、發(fā)動機承受了過大的負荷、機件的老化、磨損和松動等問題，這些內(nèi)部因素也會影響到船體的振動。

1.3 多用途工作船振動的危害

船體的振動會對船本身造成十分嚴重的危害，具體表現(xiàn)在以下三方面：一是船體的結(jié)構(gòu)或機械的設備在振動中產(chǎn)生疲勞感，破壞船體，影響航運的安全。二是影響了船員的操作舒適性，進而導致工作船的工作效率降低，長期處于振動中也會危害到船員的身體健康。三是影響船上的設備、儀表等設施的正常工作，在振動中會降低這些設備的精準度，縮短它們的使用壽命。另外，船的振動還會發(fā)出一定的噪聲，噪聲對于人的健康也有著非常大的影響，這也是由船體振動所帶來的間接性危害［3］。

2 多用途工作船減振的預防措施

2.1 船舶設計方面

2.1.1 選擇螺旋槳、主機等元件時，要考慮船體的固有頻率

現(xiàn)代科技的進步推動了工作船的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，出于節(jié)能方面的考慮，多用途工作船會降低尾軸的轉(zhuǎn)速并且會加大螺旋槳的直徑，這種結(jié)構(gòu)上的改良不僅能有效地實現(xiàn)節(jié)能，還能提高工作船的推進效率，但是，也不可避免地加大了共振的可能。因此在減震方面，要根據(jù)船體工作中的固有頻率，選擇合適的螺旋槳、主機、減速齒輪箱等元件，避免共振。

2.1.2 尾部線型與螺旋槳的設計

除了不可避免的共振之外，工作船在航行中發(fā)生更多的是強迫振動。因此，在設計的時候，就要考慮到這個因素，尤其是設計船體的尾部線型時，要使螺旋槳運行順暢，不能出現(xiàn)渦旋的情況［4］。

2.2 主機及其減震

2.2.1 在主機機座下安裝減震器，減少主機的振動向船體傳遞

主機是引起船體振動的重要內(nèi)因之一，所以在主機上減少振動，就能有效減少船體的振動。目前市場上主機的減震器主要分為橡膠減震器和金屬彈簧減震器，它們各有各的特點。橡膠減震器結(jié)構(gòu)簡單，隔聲、緩沖效果明顯，能夠滿足減震器的剛度和強度需求。同時有適量的阻尼，能夠越過共振區(qū)和高頻聲的振動。但缺點是容易受溫度的影響，使用壽命短，易老化；而金屬彈簧減震器則性能穩(wěn)定，溫度的變化對其幾乎沒有影響，承載能力大。但是缺點是阻尼小，越過共振區(qū)的隔音性較差［5］。

2.2.2 調(diào)整結(jié)構(gòu)，減少船體結(jié)構(gòu)的響應

就目前多用途工作船的結(jié)構(gòu)來看，主機機座和船體的連接處都要避免呈折線形，為了改善船體的結(jié)構(gòu)，應該在船艙外逐步減少高度。在艙壁的設計上，選用大尺寸的扶強材。

2.3.3 采用阻尼材料和消振器

根據(jù)船的外在形式進行減震，一個最有效的辦法就是在容易受到振動的部位，比如外板、甲板和船艙表面覆蓋一層減振涂層，這個涂層就是阻尼。在減震涂料的選擇上，主要有水泥、瀝青、泡沫塑料、橡膠等材料，這些合成材料一旦覆蓋到船的主要部位上，就形成了一個消振器，能夠有效減少船體的振動。

3 結(jié)論

隨著社會的進步和發(fā)展，人們會越來越多地應用到多用途工作船，并且對船體的總設計水平也會要求越來越高，為了提高工作船的經(jīng)濟性和安全性，最重要的就是減少船體的振動。我們通過分析工作船產(chǎn)生振動的原因，并從原因入手，總結(jié)出了一系列的減震預防措施，盡最大努力減少船體的振動，從而延長工作船的使用壽命，增加其安全性。

［1］ 姜玉林.淺析多用途工作船船體振動的原因及預防措施［J］.航海，2013，（04）:68-69.

［2］ 張永根.船舶振動原因及其減振方法［J］.江蘇船舶，2005，（03）:16-25.

［3］ 張遠康，韋沁淳.瓊州海峽汽車渡船船體振動原因及消除［J］.造船技術，2000，（03）:19.

［4］ 周國平，顧艷.海工多用途工作船系列研究設計綜述［J］.船舶設計通訊，2010，（02）:8-15.

［5］ 蘇興翹.一艘電力推進的多用途工作船［J］.船舶工程，1990，（06）:4-7.