舰船轴系的振动分析与控制策略研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1背景及国内外研究现状

1.1.1轴系振动相关背景
自从以柴油机为动力装置、以螺旋桨为主要推进器的船舶出现,船舶振动一直是一个严重的问题[1] 。其在近代以来,船舶振动问题越来越突出,给船舶设计、建造和使用等方面带来不小的困扰。特别地,对于军用舰船而言,由于推进轴系引起的船体振动会使敌方探测到舰船所在位置,从而处于军事方面的劣势[2]。轴系作为整个船舶动力装置的重要组成部分,包括从主机输出端法兰到螺旋桨之间的传动轴、轴承以及联轴器等部件,连接着主机和螺旋桨。[3]其在实际工作过程中,推进轴系由于主机不均匀传递力矩、安装上的不对中、材料的不均匀、加工的不精确,以及自身质量的不平衡,往往产生轴系的扭转振动和横向振动;螺旋桨在船艉不均匀流场中旋转,产生不均匀的推力和交变弯曲力矩,构成船尾部的扰动源,可以引起船体的总振动与局部振动[4]。螺旋桨的激振力可以使船舶推进轴系产生扭转、回转(横向)、纵向振动以及这些振动形式的耦合。振动对船舶的安全造成很大影响。[5]另外一些船舶中安装有大型齿轮箱,齿轮传动过程中不均匀的传递力矩、安装上存在的误差、加工时的不精确、齿轮的公差等都可以对轴系产生各种激励因素。船舶轴系的振动会影响到船舶的正常运行,严重的振动甚至会导致轴系、主机及其他传动装置故障,造成船舶安全事故[6]。例如1940年,美国自由轮号因为轴系的回转振动过大导致螺旋桨轴龟裂,发生了螺旋桨落入海中的严重事故。国产的1000吨级丁二烯运输船“岳化一号”在试运营中因为产生双节点处的强扭共振导致高弹性联轴器多次损坏,造成不必要的损失。从中可以看出,轴系过大振动会对船舶航行的安全性造成很大的影响。所以对轴系进行相关的分析和研究具有重要意义[7-8]

1.1.2国内外研究现状

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容


实际运转过程中船舶轴系因为受到各种瞬时外载荷和周期性激振力的作用,往往会带来船舶轴系回转振动、扭转振动、纵向振动以及这些振动形式的耦合。轴系振动特性一方面对轴系设计、安装有着决定性的影响,另一方面对船舶整体振动特性有着重要影响;运行过程中,由于工艺的需要或运行过程中不可避免的引起轴承及其支撑部件膨胀,导致轴系静态或动态的变形,这会在轴、联轴器、轴承等部件中产生附加应力,严重可能影响轴系正常工作,甚至造成事故,本文主要通过对船舶轴系的各种振动及其耦合形式进行总结与分析,并对应的给出减振降噪、主被动隔振等控制方法。

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3. 研究计划与安排

1) 第1-3周 查阅相关文献与书籍,明确论文的基本要求,了解部分软件的使用,并完成开题报告与外文翻译,外文翻译要通顺达意。

2) 第4-6周 完成论文有关的阶段性报告,对不同振动特性进行分析分类,掌握各种激励源对船舶轴系振动特性造成的影响。

3) 第7-9周完成论文的定稿。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 唐艾飞.船舶推进轴系振动分析研究[d].武汉理工大学,2014.

[2] 陈之炎. 船舶推进轴系振动[m]. 上海交通大学出版社, 1987.

[3] 张洪田,张志华,刘志刚等. 船舶推进轴系纵扭藕合振动研究.中国造船第2期总第129期,1996年5月,68-76

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