汪凯丰 沈星
江南造船(集团)有限责任公司 上海市 201913
摘要：随着社会的进步与发展，交通出行方式也是愈发多样化。这几年来船舶发展的速度急剧加快，为人们的出行以及大型物品的运输提供了巨大的方便。伴随而来的是对船舶安全性及居住的舒适性提出了更高的要求，本文针对影响船舶安全性及舒适性的振动问题进行分析并提出防范关键，为船舶的设计及建造提供了参考经验。
关键词：船舶结构；振动；防范关键点
引言
船舶业的高速发展不仅为人们的外出工具方式增加了一种新的选择，而且更是让人们在出行当中获得了巨大的舒适感，但是，随着船舶的进一步发展，船舶上的一些设备所产生的振动却不断加大，这不仅仅为人们出行舒适度的提高，而且更与当前所实施的可持续发展战略相违背，因此必须采取切实有效的措施对船舶的振动这一现象加以解决。
一、船舶结构振动产生的原因
通过分析，船舶结构的振动主要原因是螺旋桨，主机，辅机以及其他的外在因素。这些原因构成了船舶结构振动的振动源，让船舶在行使的过程中产生振动。由于辅机所造成了振动比较小，所以这里对辅机造成的振动不进行主要的说明。
（一）螺旋桨造成的振动
螺旋桨对船舶结构造成的振动有具体的不同的实现路径，通过研究调查，发现主要是以下几个方面。
第一，螺旋桨在旋转的过程中传递给船舶结构的力与力矩。螺旋桨在运动的过程中，不可避免的会产生振动，在振动过程中，螺旋桨产生的力就会通过轴系传递出去，让船舶因螺旋桨而产生振动。
第二，船尾的压力分布不均匀。由于船体结构尾部全部浸泡在水中，在运动过程中受到水影响的压力不均匀，造成了压力脉动的现象。
第三，螺旋桨与轴系之间产生的水弹性耦合。
（二）主机造成的振动
主机在工作的过程中，除了会产生一次激励外，在某些特殊的情况下，还会产生二次激励。当主机变成了主要的振源时，在机座钢结构，双层底和其他部位上就会出现二次激励并再次引起船舶发生振动。为了避免主机成为主要的振动源，工作者必须要了解主机产生一次激励的原因，当产生一次激励时，工作者如果能对问题进行仔细的检查，会减少主机产生二次激励的概率，也会让船舶整体减少振动事件的发生。
出现一次激励的原因主要是以下几类。
第一，在活塞，连杆，曲柄的影响下，会产生一个系统的惯性力，而在这一因素的影响下，又会出现力和力矩，如果主机的结构正好是理想刚性的，那么，形成了力与力矩则正好是主机施加给船舶外部结构的力，从而让船体的外部结构受到力的作用的影响。
第二，虽然主机的构成是一组又一组的钢铁制的零部件，但是，在具体的运行过程中，主机的底座板和构架不可避免的存在柔性，惯性力在这些零部件传递的过程中，会出现内力矩，内力矩之间相互作用产生的效应，会引起刚结构的剧烈震动。
第三，十字头导板槽上或气缸上，因为经常性的燃烧和惯性合成造成了活塞位置发生变化的横向力，在这个作用下引起主机的安装点横向弯曲，这种横向弯曲是引起主机震动的主要原因。因为这一因素，船舶钢架基座和双层底也会引起震动。
（三）其他外在因素造成的振动
船舶在行驶的过程中，受到的外力因素的影响主要是波浪引起的振动。结合我们的日常经验，大型的船舶在静水中行驶的机会比较少，即使在静水中也难保不会因为天气原因突然出现大风大浪。每当遇到台风天气，来不及进入避风港口的船舶会受到很严厉的考验，狂风巨浪会对船体的结构一定的破坏，甚至会出现变形，断裂，发生各种各样意想不到的自然灾害，影响乘客和工作人员的生命安全，所以，了解波浪这种自然因素造成的船体振动，显得格外重要。船体梁的振动来源主要是波浪作用于船导致的结果，它主要有两种表现形式，冲荡振动和弹跳振动。
冲荡振动是一种瞬时的荷载现象，当波浪突然出现，撞击船舶的头部，所产生的流体动力导致船体梁瞬间受到冲荡，船舶航行在波头上时，很容易出现冲荡振动的现象。在具体的情况中，船体的各个部位受到的冲击各不相同，在船的底部，波浪会对船造成砰击，由于船底的受力面积较大，对波浪的流体动力有个分散的运用，波浪对船底造成的影响往往会比较少；在船首，往往会出现波浪的拍击现象；在甲板上，比较大的波浪往往会直接冲上甲板，由于有船首的保护作用，甲板所受到的波浪冲击的影响往往会比较小。
弹跳振动是一种稳定的荷载现象，它是由一些波长较短的波群对船体造成的固定的频率振动，而引起了船体结构振动，弹跳振动的持续时间长，是一个连续振动的过程，并且波浪一般不会很大，所以，弹跳振动下的波浪冲击，往往不会影响到甲板上。
二、对于船舶振动的防范措施
2.1 对于船舶产生振动部位的固有频率进行转变
通过改变船舶振动部位的原先频率W0，使其与干扰频率W1进行分隔。最终更好的避开产生振动的区域，通过“调频”实现“避振”的目标。原先的频率W0主要是因为各个部位轴承的刚度以及各它们进行转动的惯量起决定作用，通过改变刚度以及惯量都能够实现“调频”的目标。在公式当中，轴段刚度与直径的四次幂成正相关的关系，因此通过增大轴段的直径能够增强各个部位刚度，最终使整个船舶的原先的频率得到提高；通过改变轮船飞轮的惯量，也能够保持单节、双节以及三节原先所具备的频率。只要在船体结构能够允许的情况下，就可通过缩短轴系长度来对轴系刚度进行一系列的转变，最终通过提高原有的频率来实现避振的目标。
通过加装弹性联轴节也能够对船舶振动系统的原先所具备的频率进行提高，运用柔软程度高的弹性联轴节能够对原先的频率进行降低，使的共振转速能够远远小于常用的转速，同时更是加装了更大的承载阻力的弹性联轴节，最终大大降低共振力。
2.2 降低共振状态时的力矩和振幅
能够在降低干扰性力矩的情况下，实现降低船舶振动时的力矩以及振动幅度，最终实现“减振”的目标。要想降低干扰性力矩，就必须对船舶各缸的发火次序或者是不断改变振动形状，最终降低振幅的矢量和，以此来实现“减振”的目标。
2.3选择合适高质量材料
只有选择合适的、具有较高质量的材料，通过增强船舶所运用的材料的强度增强船舶各部位的扭振附和力，最终使船舶能够安全而又稳定的运行。伴随着科技的进步与发展，船舶产生振动的部位更是在进行不断的改善，为了降低船舶的振动性，就必须从源头之上进行问题的改善。这个时候，要对发动机所产生的振动加以控制，并且也要进一步对驾驶室的振动采取缓解措施，最终使得船舶能够在良性的情况之下进行运转。通过材料的改善，从源头之上解决问题。
三、结语
我国现代化进程的进一步加剧也使得航运业步入了较高速度发展的时代，为了更好的保证船舶能够进行平稳安全的航行，一线的科研人员以及技术操作者应该高度认识并且把握到船舶振动所具备的特点以及规律，在正确认识到船舶振动导致的恶劣后果的基础上，对于船舶的建设和改造予以不断规范，并且对于振动系统进行精确地研究与计算，防患于未然，既避免海上事故的发生，也提高船舶的使用寿命和乘客及船员的舒适性。
参考文献
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