李文军
武汉三通船舶技术工程有限公司 湖北武汉 430000
摘要：船体是一个弹性体，在主机、螺旋桨等各种干扰力的作用下，船舶航行时，都存在着不同程度的振动。轻微的振动是正常的，也是允许的。但如果干扰频率与系统的固有频率相同，或因干扰幅值过大，就会引起共振或剧烈的振动，甚至影响到船舶的正常航行，这种振动视为有害振动。
关键词：小型船舶；船体振动；原因及对策；
引言
而船舶在运行的过程中，会受到各种因素的影响，这些外在影响，可能直接作用在船体的外部结构上，也可能通过间接的作用在船体的表层，从而对船舶本身造成影响。很多外力因素的对船舶的直接表现形式是引起船舶动荡，造成船舶结构的振动。影响较小的振动可能会影响船内成员的身体不适，造成乘客的烦恼，降低乘客乘船体验感，但不会对船舶本身造成比较大的危害。如果出现了比较大的振动，可能会使船舶在运行的过程中出现比较大的损伤，影响船舶的整体结构和各类零部件，造成零部件之间的剧烈的摩擦，使某个部位出现故障，影响船舶整体的运营情况，后期工作人员在维修的过程中，也需要投入大量的资金和人力，来对受振动影响的工作设备进行维修。因此，对于小型船舶船体振动的研究，已经具备非常重要的意义。
一、振动的危害及其原因
严重振动对船舶的危害主要有以下几点：
（1）使船体结构或机械设备在向力过大时产生我疲劳破坏影响航行安全。
（2）影响船员和旅客的居住舒适性，影响船员的工作效率，危害身体健康。
（3）影响船上设备仪表的正常工作降低使用精度编短使用寿命。
另外振动还会激发噪声因此研究船舶振动的原因，采取有效措施进行减振十分必要。
船体作为自由漂浮在水上的空心弹性梁，在营运过程中必然会受到各种激励的作用激起船体总振动和局部振动。船体产生振动过大的主要原因可归结为下述几个方面：
（1）船体设计存在问题
在设计过程中，由于船体设计人员的疏忽，导致船舶尺寸、主机选择、螺旋桨间隙、船尾线性、尺寸、布置以及结构等存在一定问题，如设备与船体共振等，导致船舶航行过程中出现严重的振动问题；
（2）主机引发船体振动
主机引发振动主要为运动部件的惯性力产生的不平衡力矩，以及主机内压力产生侧向或者垂直的倾覆力矩，如主机运行过程中产生的往复惯性力及离心惯性力等，都会加剧船体的振动影响；
（3）螺旋桨引发船体振动
螺旋桨也是引发小型船舶振动的主要因素，螺旋桨在工作过程中，会产生两种激振力，其中包括轴频激振力：螺旋桨运转时产生的机械激振力，与桨轴转数持平；叶频激振力：螺旋桨在海浪等不均匀流畅中运转产生的高频激振力，此外，小型船舶在浅水中航行，会遇到冰块、流沙、卵石、水草等影响，造成桨叶折断、卷边等情况出现，也会加剧小型船舶的船体振动。
（4）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。
二、小型船舶船体振动的对策分析
2.1船舶设计方面
已建成的船舶,如发现存在严重的振动问题，要彻底根治一般比较困难。且代价相当大。
因此在设计阶段就应进行必耍的振动计算，并采取预防措施。(钢质内河船舶入级与建造规范》(2002)中专列了船体振动章节。对船长大于或等于60m客船的总体报动局部振动及振动衡准做了明文规定，船舶设计阶段应注意以下几方面问题：
（1）选择螺旋桨、主机、辅机减速齿轮箱时应考虑船体的固有频率，避免共振。对于内河船,由于主机转速较高故在主机常用的工况内发生低阶共振的现象过去并不多见，但现在为了节能，提高推进效率往往会降尾轴转速并加大螺族桨直轻使在主机常用工况内出现低阶共振的可能性大大增加，
（2）尾部线型与螺旋桨的设计。除共振外、船体报动更多的是强迫振动，设计时。除了考虑快速性外，必须考虑振动这一因素，在设计最部线型时，应使螺旋浆来流和去流顺畅，尽量避免涡旋的形成，使伴流尽可能均匀，船模试验表明,单桨船U型尾的轴向伴流较V型尾均匀，球型尾和开式尾问隙大，伴流变化小，脉动压力小。
2.2主机的减震措施
主机的减震措施可以通过以下几种方式进行：
（1）调整结构,减少船体结构的响应
对于机舱,不论船体采取什么样的骨架形式，主机机座与船体纵桁的连接应避免呈折线形。小船机座应尽可能延伸至机舱前后壁。为了改善主机纵桁高度并在舱壁上设置大尺寸的扶强材月用肘板连接。
就目前而言，国内小型船舶使用的减震器主要包括橡胶减震器以及弹簧减震器两种，其中橡胶减震器具有结构简单，能够起到很好的减震、降噪、易于加工及成本低等优点，但是橡胶减震器容易受到主机温度、柴油侵蚀的影响，从而产生结构性质的变化，因而具有寿命短、需要及时更换的缺点；而金属减震器使用寿命较长，但是在减震、降噪方面的效果不如橡胶减震器；
（2）采用阻尼材料和消振器
在受到强烈振动的外板甲板舱壁或其它结构表面上覆盖(包括喷射涂抹或粘结等方法)减振涂层,形成阻尼。其结构形式有自由阻尼和约束阻尼2种。船上的减振涂料有水泥、沥青、泡沫塑料、橡胶以及各种合成材料高聚甲板敷料等。除船体结构外各种管路和机器的机体上也可覆盖涂层。
2.3螺旋桨减震措施
螺旋桨在小型船舶正常运行过程中，如果产生的伴流并不均匀，会产生涡流，并且能够引发船体振动。减少螺旋桨的振动措施主要包括以下几种：
（1）改善伴流
除了文中提到的優化尾型设计外，还可以通过加装尾鳍的方式改善伴流。安装导流尾鳍，能够有效减少水下产生的斜流影响，同时又能够将斜流进行有效引导，从而产生均匀的伴流。此外，在舵上加设水滴形的导流帽，也能够有效改善螺旋桨去流不稳定的情况；
（2）螺旋桨的改进
螺旋桨叶数的提升会降低诱导脉动压力，为了避免引起空炮，应设定相应的叶数；螺旋桨斜角的提升能够减少螺旋桨的轴承应力；串列螺旋桨能够解决产生激励过高的问题。除此之外，还有一些能够对小型船舶产生振动的原因，如辅机、轴转动、海浪击打等，对于这些振动，采取的措施存在一定区别，但是与文中描述几种方式原理相同。其一，通过改变结构从而避免共振出现；其二，通过减小振动传递以及振源的生产；其三，增加船体的抗振、降振能力，从而预防振动的发生。
2.4对于外力造成的振动，提早做出预防
针对波浪在船舶运行过程中给船舶造成的振动情况，工作人员可以提早做出预防的措施，当出现比较恶劣的天气时，尽量减少船舶在海上作业的机会，让船舶赶快进入避风港口，减少自然天气给船舶整体结构造成影响的概率。可以通过对航线的研究来减少冲荡振动的影响，也可以通过对船只的航速，长度的控制来降低冲荡振动的影响。而弹跳振动，则只能通过船只的航行速度，调整船只的方向来改变遇见波浪的周期时间长短，减少波浪对船体结构的影响。
三、结束语
小型船舶船体振动对其正常航行影响非常大，因而在进行防振处理过程中，应通过预防、针对性阻止等方式进行。由于船体在布置完成后，产生振动的振源较多，如果能够在设计过程中，便提前考虑到振源产生的可能性，并采取相应的设计方案，防振效果会更好一些。
参考文献
[1]李满启.船舶结构的振动及其预防措施[J].天津航海，2000（04）：10-12+22.
[2]中国船级社 船上振动控制指南,北京 人民交通出版社2000