小型船舶船體振動的原因及對策探討

高峰 馬安奎

摘 要：船體會在主機(jī)以及螺旋槳等外界干擾下產(chǎn)生一定的振動，尤其是小型船舶，受到的振動影響更為劇烈，而且一旦振動過大，會影響到船舶的正常航行?；诖耍疚氖紫忍岢龃w設(shè)計、主機(jī)引發(fā)船體振動以及螺旋槳引發(fā)的船體振動等問題，其次，通過優(yōu)化船體設(shè)計、主機(jī)減震、螺旋槳減震等方面，就小型船舶船體振動原因及其解決對策進(jìn)行簡要分析，并提出自己一點看法。

關(guān)鍵詞：小型船舶；船體振動；減震措施

引言：船體的振動能夠?qū)π⌒痛霸斐煞浅４蟮膫?，不僅會影響到船員在航行過程中的舒適度，還會影響到船上設(shè)備的正常運(yùn)行，從而導(dǎo)致船上設(shè)備的損壞，造成小型船舶無法正常航行的情況出現(xiàn)，如果不能及時解決，嚴(yán)重的甚至?xí)Υ瑔T生命產(chǎn)生威脅。因此，對于小型船舶船體振動的研究，已經(jīng)具備非常重要的意義。

1小型船舶船體振動的主要原因

船體作為海上航行的交通工具，在航行過程中會受到各種外部影響，總體來說，引發(fā)船舶船體振動的主要原因在于以下三點：1）船體設(shè)計存在問題。在設(shè)計過程中，由于船體設(shè)計人員的疏忽，導(dǎo)致船舶尺寸、主機(jī)選擇、螺旋槳間隙、船尾線性、尺寸、布置以及結(jié)構(gòu)等存在一定問題，如設(shè)備與船體共振等，導(dǎo)致船舶航行過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的振動問題；2）主機(jī)引發(fā)船體振動。主機(jī)引發(fā)振動主要為運(yùn)動部件的慣性力產(chǎn)生的不平衡力矩，以及主機(jī)內(nèi)壓力產(chǎn)生側(cè)向或者垂直的傾覆力矩，如主機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的往復(fù)慣性力及離心慣性力等，都會加劇船體的振動影響；3）螺旋槳引發(fā)船體振動。螺旋槳也是引發(fā)小型船舶振動的主要因素，螺旋槳在工作過程中，會產(chǎn)生兩種激振力，其中包括軸頻激振力：螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的機(jī)械激振力，與槳軸轉(zhuǎn)數(shù)持平；葉頻激振力：螺旋槳在海浪等不均勻流暢中運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高頻激振力，此外，小型船舶在淺水中航行，會遇到冰塊、流沙、卵石、水草等影響，造成槳葉折斷、卷邊等情況出現(xiàn)，也會加劇小型船舶的船體振動。

2小型船舶船體振動的對策分析

2.1優(yōu)化船體的設(shè)計

小型船舶產(chǎn)生振動的原因非常多，想要根治非常困難，因此如果能夠通過優(yōu)化船體設(shè)計的方式，結(jié)合小型船舶的特點，對小型船舶采取振動預(yù)防措施，將會起到非常良好的效果。而在小型船舶設(shè)計過程中，應(yīng)注意以下幾點問題：1）船體配套的選擇。由于小型船舶主機(jī)動力需求并不像大型船舶那么多，而為了提高小型船舶的航行效率，在設(shè)計過程中，通常會采取降低轉(zhuǎn)速加大螺旋槳葉片的方式，這無疑提高了低頻共振的可能性。因此，在對螺旋槳、減速齒輪箱、主機(jī)等配套設(shè)施進(jìn)行選擇時，應(yīng)結(jié)合船體材質(zhì)的固有頻率數(shù)據(jù)研究成果，通過改變頻率等方式，來避免發(fā)生共振現(xiàn)象；2）尾部設(shè)計。在船體設(shè)計過程中，除了要考慮小型船舶速度以外，還要考慮船舶的振動，因此，在尾部設(shè)計過程中，應(yīng)保證尾部線性能夠與螺旋槳之間產(chǎn)生的水流流暢，要避免渦流的產(chǎn)生。如小型船舶的U型船尾產(chǎn)生的軸向伴流與V型船尾相比而言更為流暢，能夠起到非常良好的作用[1]。

2.2主機(jī)的減震措施

主機(jī)的減震措施可以通過以下幾種方式進(jìn)行：1）主機(jī)的布置。可以通過在小型船舶主機(jī)與船接合處布置減震器，通過減震器的減震功能，從而減少船體振動的傳遞。就目前而言，國內(nèi)小型船舶使用的減震器主要包括橡膠減震器以及彈簧減震器兩種，其中橡膠減震器具有結(jié)構(gòu)簡單，能夠起到很好的減震、降噪、易于加工及成本低等優(yōu)點，但是橡膠減震器容易受到主機(jī)溫度、柴油侵蝕的影響，從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變化，因而具有壽命短、需要及時更換的缺點；而金屬減震器使用壽命較長，但是在減震、降噪方面的效果不如橡膠減震器；2）船體的布置。當(dāng)小型船舶主機(jī)振動過大時，可以通過對船體進(jìn)行全方面敷設(shè)減震涂層的形式，從而達(dá)到船體減震的目的。能夠使用于船體的減震涂料主要包括瀝青、水泥、橡膠、塑料、泡沫以及各種高聚物合成涂料，此外，一些容易產(chǎn)生噪音的措施如主機(jī)管路、主機(jī)外表層也可以通過覆蓋涂層的方式進(jìn)行[2]。

2.3螺旋槳減震措施

螺旋槳在小型船舶正常運(yùn)行過程中，如果產(chǎn)生的伴流并不均勻，會產(chǎn)生渦流，并且能夠引發(fā)船體振動。減少螺旋槳的振動措施主要包括以下幾種：1）改善伴流。除了文中提到的優(yōu)化尾型設(shè)計外，還可以通過加裝尾鰭的方式改善伴流。安裝導(dǎo)流尾鰭，能夠有效減少水下產(chǎn)生的斜流影響，同時又能夠?qū)⑿绷鬟M(jìn)行有效引導(dǎo)，從而產(chǎn)生均勻的伴流。此外，在舵上加設(shè)水滴形的導(dǎo)流帽，也能夠有效改善螺旋槳去流不穩(wěn)定的情況；2）螺旋槳的改進(jìn)。螺旋槳葉數(shù)的提升會降低誘導(dǎo)脈動壓力，為了避免引起空炮，應(yīng)設(shè)定相應(yīng)的葉數(shù)；螺旋槳斜角的提升能夠減少螺旋槳的軸承應(yīng)力；串列螺旋槳能夠解決產(chǎn)生激勵過高的問題。除此之外，還有一些能夠?qū)π⌒痛爱a(chǎn)生振動的原因，如輔機(jī)、軸轉(zhuǎn)動、海浪擊打等，對于這些振動，采取的措施存在一定區(qū)別，但是與文中描述幾種方式原理相同。其一，通過改變結(jié)構(gòu)從而避免共振出現(xiàn)；其二，通過減小振動傳遞以及振源的生產(chǎn)；其三，增加船體的抗振、降振能力，從而預(yù)防振動的發(fā)生。

綜上所述，小型船舶船體振動對其正常航行影響非常大，因而在進(jìn)行防振處理過程中，應(yīng)通過預(yù)防、針對性阻止等方式進(jìn)行。由于船體在布置完成后，產(chǎn)生振動的振源較多，如果能夠在設(shè)計過程中，便提前考慮到振源產(chǎn)生的可能性，并采取相應(yīng)的設(shè)計方案，防振效果會更好一些。

參考文獻(xiàn)：

[1]雒強(qiáng). 42m拖網(wǎng)漁船的全船振動分析[D].浙江海洋學(xué)院，2014.

[2]金伯平.小型船舶船體振動的原因及對策[J].船舶工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息，2004（08）：52-53.