S集装箱船螺旋桨诱导激振力预报的试验研究

相对其它船型，集装箱船舶螺旋桨的功率密度较高，由其螺旋桨诱导的船体激振力引起船舶剧烈振动的可能性倍增。现介绍SSSRI预报螺旋桨诱导船体激振力的模型试验研究手段和方法，以S集装箱船舶螺旋桨为对象，给出实船螺旋桨诱导船体激振力水平的预报结果。     

新型高效、低振动螺旋桨

船舶向肥大型化、高速化方向发展，船舶主机功率剧增，螺旋桨激振力引起的各类振动以及螺旋桨本身发生空泡剥蚀，影响了船舶的使用性能．本文介绍了能很好降低螺旋桨激振力的最近开发的高效和低振动两个系列螺旋桨情况和一些比较试验结果。     

螺旋桨诱导的船体表面力预报新方法

在已知船舶的质量、刚度、阻尼以及实测尾端振动速度的条件下,反推出螺旋桨叶频激振力.这是属于结构动力学的反问题即载荷识别问题.在深入研究国内外螺旋桨激振力计算方法以及综合分析影响螺旋桨激振力的各种要素后,采用载荷识别方法,提出计算空泡螺旋桨诱导的船体表面力的新公式,用该公式预报了四条船的表面力并与国外有关方法进行比较,预报的螺旋桨激振力与脉动压力值均在国外各公式预报值之间.用该公式预报的5.2万吨多用途货船的脉动压力值与空泡水筒中的实验值相比误差为21.8%;预报了30万吨超大型油船的激振力并由该激振力算出的尾端振动速度值与实测值相比误差仅为3.64%.     

轴-艇耦合系统的力传递特性分析

螺旋桨与水下伴流场产生的脉动激振力是潜艇振动的一个重要激励源.潜艇的主要结构是推进轴系与壳体耦合结构,螺旋桨产生的激振力通过轴系经尾轴承、中间轴承及推力轴承作用于艇体激起艇体振动.目前降低轴系引起外壳体的振动有降低螺旋桨的脉动激振力和改善轴系与壳体之间的减震装置2种方法.在降低螺旋桨脉动激振力较困难的情况下,研究激振力经轴系传递到壳体的路径,就对改善减震装置、降低壳体振动有重要意义.     

螺旋桨脉动压力的分析推算

以脉动压力为主的螺旋桨激振力在船舶振动响应计算中是一个重要的参数,但其值的确定却是一个比较复杂的问题。本文利用目前常用的螺旋桨脉动压力经验公式对某船的脉动压力进行了计算比较,并根据其总振动测试响应值,采用有限元方法对螺旋桨激振力进行了推算,获得了比较满意的结果。     

减少振动的尾部线型

本文主要介绍由船舶螺旋桨引起的激振力以及减少振动的尾部线型设计。     

轴-艇耦合系统的力传递特性分析

螺旋桨与水下伴流场产生的脉动激振力是潜艇振动的一个重要激励源。潜艇的主要结构是推进轴系与壳体耦合结构,螺旋桨产生的激振力通过轴系经尾轴承、中间轴承及推力轴承作用于艇体激起艇体振动。目前降低轴系引起外壳体的振动有降低螺旋桨的脉动激振力和改善轴系与壳体之间的减震装置2种方法。在降低螺旋桨脉动激振力较困难的情况下,研究激振力经轴系传递到壳体的路径,就对改善减震装置、降低壳体振动有重要意义。     

螺旋桨激振力传递模式下的艇体振动和声辐射分析

潜艇的艇体结构是潜艇螺旋桨激振力向外辐射噪声的重要通道,而轴系是螺旋桨激振力传递到艇体的必经之路,因此有必要研究潜艇轴系向艇体传递的激振力对潜艇艇体振动和辐射声功率的影响。为此,分别针对螺旋桨轴向激振力、螺旋桨侧向激振力和螺旋桨垂向激振力工况,使用模式分析的方法,将轴系对艇体的作用力分解为互不相关的力传递模式的叠加。建立潜艇结构有限元模型,采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量附加阻尼算法,分析单阶力传递模式作用于艇体时艇体的振动和声辐射特性。所做的研究可为分析螺旋桨激振力作用下的艇体振动和声辐射提供一种新的方法。     

舰艇激振和航迹响应实验研究

船舶振动研究在现代船舶上正得到了越来越广泛的应用.内河船一般吃水较小,螺旋桨与船壳的间隙很小,而转速又很高,加上伴流的不均匀,使螺旋桨的激振力加大,对船舶的性能产生很大影响,振动问题更加突出.文章以某舰艇作为主要研究对象,用实验得到的舰艇固有频率和实船振动水平,为作者编制的相近类型船艇振动预报软件提供了检验实例.结果令人满意.     

船舶推进轴系振动对轴承承载特性的影响

本文以某实际船舶推进轴系为研究对象,计入螺旋桨激振力大小和频率的影响,获得推进轴系发生振动时径向滑动轴承的承载状态,推导了径向润滑轴承承载力及液膜刚度的计算表达式,分析了螺旋桨激振力引起的推进轴系振动对径向润滑轴承承载特性的影响。结果表明,螺旋桨激振力会导致径向润滑轴承承载力及液膜刚度产生周期性的波动,不同加载频率前提下轴承承载特性表现各异,且重载条件下轴承承载特性的波动更为明显,必须合理设计轴承以提高轴承的承载能力,进而保证整个推进轴系的运行稳定性。     

《目标型数值水池认证指南(2020)》发布

正基于相关科研成果,中国船级社对2018年发布的《目标型数值水池认证指南》进行了升级换版,制定了《目标型数值水池认证指南(2020)》。《目标型数值水池认证指南(2020)》在2018版指南基础上,主要修订内容包括:1)增加了船舶操纵性、海洋平台运动和载荷、螺旋桨空泡激振力、涡激振动与运动数值水池认证的目标;2)增加了船舶操纵性、海洋平台运动和载荷、螺旋桨空泡激振力、涡激振动与运动等虚拟试验模块的     

螺旋桨安装位置对轴系扭振之影响

船舶动力传动轴系的扭转振动,一般取决于发动机的激振力矩,但在某一定条件下,螺旋桨激振力矩也有十分重要的影响。本文根据轴系扭振的基本原理,认为螺旋桨激振力矩能起消振作用的条件,除了其振动圆频率和简谐次数与发动机激振力矩相同外,主要取决于螺旋桨激振力矩的初始相位角。据此,按不同振型推导出与发动机相匹配的能起最大消振作用的螺旋桨安装角φ_(opt)计算公式。     

船舶主要激振源及避免共振的方法

考虑船舶的两个主要振动源:螺旋桨和主机,理论计算激振频率,通过有限元软件计算船体固有频率,得出船舶的振动特性,分析振动水平,为避开共振提供参考.     

螺旋桨激振力作用下船体振动及水下辐射噪声研究

利用有限元法和边界元方法分析比较了螺旋桨激振力三个方向分力(轴向、横向、垂向)分别作用以及同时作用时引起的船体结构振动与水下辐射噪声。结果表明,船体结构在螺旋桨激振力作用下在轴频、叶频、一倍叶频、二倍叶频以及船体固有频率处振动响应出现线谱;横向螺旋桨激振力引起的船体水下辐射噪声最大,垂向力其次,最小是轴向力;三个方向激振力同时作用时船体最大辐射声功率出现在叶频处,主要由横向力引起,其次是轴频处,主要由轴向力引起。分析其原因主要是横向激振力在叶频时最大,而且与船体固有频率接近,产生共振,轴向力在轴频处次之。     

不对称节能尾鳍的试验研究与实船应用

船舶能效设计指数(EEDI)的强制性实施对船舶设计提出了更高的要求,将有更多新型节能装置广泛应用于船舶上。通过试验研究,研发了船舶不对称节能尾鳍,并成功应用于实船上。船舶不对称尾鳍能够使尾部伴流场稳定化和均匀化,提高螺旋桨推进效率,降低能耗,实现船舶节能。此外,船舶不对称尾鳍还能减小螺旋桨激振力引起的船舶振动现象。     

船舶回转机械的振动及减振措施

前言 1970年以前,船的振动大部分是由螺旋桨激振力引起。随后采取了螺旋桨安装整流鳍、采用大侧斜桨叶以及改进结构设计法等措施,螺旋桨引起的振动大大减少。但由船舶主机、推进轴系和辅机等回转机械产生的振动仍是设计、制造和安装时必须着重考虑的问题。最近,回转机械由高性能化的要求而向高速化和大型化方面发展,振动条件也日益严     

冰块阻塞状态的螺旋桨空泡激振力特性分析

针对极地船舶在冰区航行时的冰水混合环境对螺旋桨性能影响,本文采用RANS方法对不同冰块阻塞和压力状态的螺旋桨非定常空泡和水动力性能进行数值模拟,分析了冰块阻塞状态对螺旋桨空泡激振力的影响规律。结果表明,冰块阻塞状态的螺旋桨水动力性能由冰桨逼近的流场阻塞和桨叶空泡效应共同决定,冰阻塞物下游产生的低速低压回流区可改变螺旋桨附近流场结构和压力场分布,加剧桨叶空泡形态的不规则和螺旋桨空泡激振力的时域非定常性。从频域上看,冰桨阻塞作用造成螺旋桨空泡激振力的高阶量显著上升,空泡激振频率向高阶次移动。     

散货船的总振动模态计算和动力响应预报

针对某散货船建立一维梁模型和混合有限元模型。在总振动计算的基础上,对3种不同的螺旋桨激振力的施加方式进行比较研究,计算其尾部及上层建筑的强迫振动响应,最后根据船舶振动基准进行振动评价。计算结果表明,该散货船的振动特性良好,对该类型船舶的振动和响应预报具有一定的参考价值。     

推力轴承轴向刚度对船舶轴系振动响应的影响

采用ANSYS有限元软件对某型舰船轴系进行相似建模,并计入螺旋桨激振力,研究不同推力轴承轴向刚度下的轴系振动特性,分析螺旋桨激振力通过轴系的传递状况。计算结果表明,增大推力轴承轴向刚度能有效衰减振动沿着纵向振动经过船体结构的传递,有一定减振降噪的作用。     

降低轴系纵振引起的水下结构声辐射分析

针对螺旋桨纵向脉动激励引起的结构水下辐射噪声问题,利用ANSYS有限元软件计算结构振动位移响应,利用直接边界元方法对结构水下辐射噪声特性进行分析.在已建立的有限元模型基础上,讨论了不同的推力轴承刚度、纵振激振力传递途径以及安装轴系纵振减振器对结构水下振动与声辐射的影响.结果表明,改变纵振激振力传递途径及安装轴系纵振减振器都可以有效地降低结构水下振动辐射噪声.