涡流发生器在民船减振上的应用研究

介绍了船用涡流发生器在改变船艉部流场、降低某多用途船船体振动方面的成功应用.在大型循环水槽中进行了涡流发生器的优化试验研究,并进行了相关的理论分析.模型试验结果表明,合适的涡流发生器能降低螺旋桨空泡诱导脉动压力的一阶叶频分量20% ～ 30%,二阶叶频分量超过50%.实船试航结果表明,在船体艉部安装优选的涡流发生器能够降低船体振动20% ～60%.     

整流鳍在LNG船上的应用

为了解整流鳍对LNG船艉部伴流场的改善效果,通过CFD计算及模型试验对LNG船艉部冷却水出口处的整流鳍的不同布置方案进行分析,发现整流鳍与冷却水排舷外出口的相对位置是影响艉部不均匀流场的主要因素。实船测试结果显示应用优化后的整流鳍LNG船艉部伴流场更加均匀,振动问题得到有效的改善,同时快速性能也得到了提高。     

带尾滑道船型艉部结构振动固有特性分析

船舶艉部振动是船舶结构局部振动的主要形式,特别是船舶尾部结构有特殊设备或采用特殊的结构型式,如带尾滑道小艇、直升机甲板等对避免艉部振动有较高要求的船型时,需进行结构振动预评估,加之再采用可调距螺旋桨推进方式,螺旋桨转速变化范围较大时,更容易产生共振风险,因此有必要在初步设计阶段进行船舶的动力学特性预报。针对某型带尾滑道以调距螺旋桨方式推进的船艉部结构分别建立了整体和局部的三维模型,进行了艉部结构振动分析。通过对比分析整体和局部模型的计算结果表明,采用局部结构模型,加以适当约束,可以获得与整体模型相近结构的固有属性;通过建立局部结构模型的方法来进行计算确定其所需的固有频率,能够大幅度提高分析的效率。     

国内第一代LNG船振动治理及基于试验的减振评估

船体局部振动过大的主要原因是激振力过大或激振力频率与结构固有频率过于接近。振动可能是由激振力直接引起的,也有可能是受船体其他局部结构振动的牵连而引起的。国内第一代LNG船上层建筑的振动超过了标准规定的轻微振动的限值,经分析是受艉部过大的振动的牵连而造成的。根据该船的实际情况,提出了一个易于实现的加强艉部的方案,并通过试验评估减振效果。该方案实施后解决了艉部振动过大问题,也使上层建筑的振动降低到轻微振动的水平。这表明,只要抓住振动的主要原因,然后采用恰当的措施,就可以获得事半功倍的效果。     

科海拾贝

日前,日本钢管造船公司研究开发成功利用流体力学原理来降低船舶阻力——新型的“NOPS”偏心螺旋桨船。 这种“NOPS”船型主要是在艉部破坏原有的涡流结构,利用螺旋桨向一侧偏移,使合成涡流的方向与螺旋桨的旋转方向相同,从而可达到提高螺旋桨推力的目的。由于单螺旋桨一般均采用右旋,因此,“NOPS”型船的螺旋桨均向右舷偏移。 这种“NOPS”船型具有的功能:一、在一定航速下有利於船舶选用较大的方形系数C_b;二、节能可达3％～9％;三、不需要改变船体原来的线型和结构设计方案;四、操纵性几乎与普通中心螺旋桨船相同。但机舱布置和轴系设计需稍作修改。 目前,这种船型已成功地应用於大型油轮(VLCC)和大型液化天然气运输船(LNG)。     

某高速客船艉部结构振动分析与控制

针对某高速客船试航中艉部结构振动过大问题,实船振动测试分析认为主要原因是由于螺旋桨发生空泡时产生的振动,由于优化船底流场、更换螺旋桨等措施都较难实现,决定采用在艉部区域采取局部结构加强,敷设阻尼减振材料,布置阻振质量以及消除振动短路等方法进行振动控制,实船测试表明,艉部结构振动速度降低11 mm/s以上,船舶的艉部结构振动问题得到了很好的解决。     

应用涡流发生器抑制联体涡空泡研究

为解决某散货船螺旋桨模型空泡试验中发现的桨一船联体涡空泡,以及由此而引起的船体强烈振动,文中通过试验进行了涡流发生器控制桨一船联体涡空泡的应用研究.研究结果表明:船体周围的流动是造成桨一船联体涡空泡的主要原因,通过改变桨的设计不能根本解决问题;通过安装适当的涡流发生器能够成功抑制桨一船联体涡空泡的产生,并使螺旋桨空泡诱导的船体脉动压力减小1/2～1/3左右.     

艉置消振推力轴承降噪机理分析及试验验证

本文针对螺旋桨-轴系-船体耦合振动产生的高辐射噪声问题,从新型推力轴承设计出发,提出了艉置消振推力轴承的设计方案。该新型推力轴承具有艉部对称安装、纵向刚度低噪声匹配、径向采用隔振处理等技术特点。通过建立螺旋桨-轴系-船体耦合振动声辐射计算模型,采用数值计算方法揭示了艉置消振推力轴承的降噪机理,并在开阔水域开展了艉置消振推力轴承降噪效果的验证试验,试验结果表明,该新型推力轴承具有良好的降噪效果,可将螺旋桨纵向激励力经轴系传递到试验模型壳体引起的辐射噪声降低7.3 dB。该研究为降低舰船桨-轴-船耦合振动辐射噪声提供了一种新的技术途径。     

沿海小型旅游观光船艉部结构振动与减振

许多小型船舶使用中产生剧烈的振动现象。针对小型旅游观光船的艉部结构特点、布置方式以及艉部线型，本文举实船为例，根据艉部结构局部振动计算和局部振动测试结果，探讨了小型旅游船的艉部局部结构的振动特性和减振措施。     

大型液化天然气船线型设计若干问题研究

以22万m3大型液化天然气船(LNG)为研究对象,结合船模试验,对该船型开发过程中的双艉鳍设计、纵向浮心位置的确定、总布置以及艉部振动等方面进行了分析研究。     

某工程船艉部振动问题诊断及改进

某工程船试航时在恒转速低工况下艉部舵机舱存在异常局部振动现象,且振动频谱峰值并不对应机电设备主激励频率。为了诊断艉部振动的原因,在恒转速低工况下对艉部结构振动速度及螺旋桨脉动压力进行测量和分析。初步判断振动与螺旋桨桨叶相关,引起艉部较强振动的原因是恒转速小螺距工况下螺旋桨面空泡破裂,进而激发螺旋桨前2阶模态引起桨叶共振,然后通过桨轴传递给船体。改进建议是优化叶形以减小面空泡。该案例对船舶设计具有以下指导意义：螺旋桨设计时要考虑强度和刚度,尽量避免叶梢比刚度过低;对于调距桨,在螺旋桨0.7R～1.0R(R为螺旋桨半径)范围内螺距卸载要缓和,避免大幅度螺距卸载。     

双导管螺旋桨船的艉部振动与治理

本文基于某双导管螺旋桨船船体的线型特点，详尽分析了该船在试航中产生振动的原因；并通过模型试验进一步证实该船振动的成因主要是由于螺旋桨在不均匀流场中运转时产生的激振力所致。在实船已经建成，船体线型无法修改的情况下，在艉部设计并加装整流鳍，改善了该船桨盘面伴流分布的不均匀性，从而降低由螺旋桨脉动压力所引起的剧烈振动，使该船最终得以顺利交船。     

船艉整流鳍在实船上的应用与研究

本文对某灵便型散货船的后体船形及其伴流分布作了分析研究,证实了该船在实船航行时因伴流峰值过大,分布欠佳且尾流场异常而引起螺旋桨转速不稳定及产生艉部剧烈振动。为了降低伴流峰值,改善其分布及艉部流场,在船体线型无法改动的情况下,设计加装了艉整流鳍,取得了十分明显的效果。再次证明了采用艉整流鳍是一个简便、可靠的改善艉流场及艉部激振的措施。     

螺旋桨激励下船艉结构振动控制试验研究

[目的]对于船艉结构在螺旋桨激励下的振动控制问题,尝试采用隔振、阻振质量和阻尼涂层3种方法进行振动抑制.[方法]通过振动测试获得轴系?船艉耦合系统的振动传递规律,根据测试结果,针对艉后轴承结构实施振动控制,检验所提3种控制方法抑制振动的有效性.[结果]试验结果表明:受刚度变化限制,轴承座隔振降低中、低频共振峰值的效果有...     

内河肥大型集装箱船的船体振动及消振方法

针对内河肥大型集装箱船 (方形系数大于 0 .8)存在的船艉振动问题 ,提出要在船艉线型设计中兼顾纵剖面线与水线的平顺 ,螺旋桨设计应作特殊考虑。     

海事40m级巡逻船理论螺旋桨设计应用分析

运用升力线、升力面以及面元法理论为海事40 m级巡逻船设计新型螺旋桨。采用给定环量分布进行螺旋桨理论设计,并通过桨模敞水试验和实桨装船后的实船测试验证该桨的理论设计方法。实船测试主要通过2条相同船型的实船,分别加装图谱桨和理论桨进行航速、轴功率、艉部振动对比测试,用实船试航的试验数据对比分析理论桨相对图谱桨的性能指标。结果表明：采用理论方法设计的螺旋桨相对原来的图谱方法,与船型匹配得更加精确,实船的螺旋桨效率约提高2%;船体艉部振动约减小5 dB。     

某双艉鳍船型设计问题的综合治理与效果研究

本文基于某双艉鳍船型在设计中出现的问题,利用CFD的计算技术,深入剖析了该船在实船试航过程中出现的螺旋桨负荷过重、转速不稳定、左右桨转速差别较大,船艉部产生较剧烈的振动、航速同要求值相差甚远,面临弃船边缘的成因。在实船已经建成,船体线型及螺旋桨均无法改动的情况下,通过切割螺旋桨直径及修削随边,设计并加装整流鳍,采用舵球节能装置等三项综合措施后,成功解决了上述诸多问题,取得了极其显著的效果,能得以顺利交船,避免了出现难以估量的重大损失。     

海事40 m级巡逻船理论螺旋桨设计应用分析

运用升力线、升力面以及面元法理论为海事40m级巡逻船设计新型螺旋桨。采用给定环量分布进行螺旋桨理论设计,并通过桨模敞水试验和实桨装船后的实船测试验证该桨的理论设计方法。实船测试主要通过2条相同船型的实船,分别加装图谱桨和理论桨进行航速、轴功率、艉部振动对比测试,用实船试航的试验数据对比分析理论桨相对图谱桨的性能指标。结果表明：采用理论方法设计的螺旋桨相对原来的图谱方法,与船型匹配得更加精确,实船的螺旋桨效率约提高2％;船体艉部振动约减小5dB。     

基于差速器原理的三体船动力传动装置研究

将舰船安装在船艉的螺旋桨安装到三体船主船体的两舷,此间水流场流速较快,基本没有涡流和紊流,可有效降低螺旋桨运行时的振动与噪声,并节约动力装置运行的能耗。同时,由于不再使用普通船舵,并采用这种对称式双螺旋桨动力装置,从而大大提高了舰船的续航力和生存力。结果表明,此设计在舰船节能减排、降低能耗、提高续航力和增加安全性等方面有显著效果。因此,基于汽车差速器原理来控制舰船的对称式双螺旋桨,可实现舰船的转弯变向。将该设计应用于三体船上,能有效提高三体船的灵活性和快速性。     

40000dwt散货船设计阶段船体振动分析控制

在40 000 dwt灵便型散货船设计建造过程中,为了控制船体出现的有害振动,对船体总体振动、上层建筑总体振动及船体艉部局部结构进行了振动预报分析.对船体总体振动和上层建筑总体振动进行分析,避免与主机和螺旋桨激励发生共振;对于船舶艉部结构,重点关注上层建筑各层甲板工作和生活等重要区域的振动情况,采用结构有限元法分析各层甲板的振动特性,设计时通过调整局部结构刚度并保证一定频率储备来避免共振,为船体结构减振设计提供依据.本文给出了设计阶段船舶总体、上层建筑总体及局部结构振动计算分析方法和过程,可对船舶设计者提供有益的参考.