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1。 国外对船舶基座的研究现状及问题

国外对船舶轴系振动研究较早，相关资料表明，其时间可以追溯到19世纪，其投入的资金也非常庞大，并且取得了巨大的成果。早在1860年，美国海军就已经进行了船体抗爆试验，以检测基座在船体遇到外界作用时所起到的减振将噪的作用。1874年8月，英国海军在朴次茅斯进行船体抗冲击试验 ，这是有资料记载以来最早的船舶机械设备抗冲击研究和第一次全面的水下爆炸试验[[]] 。之后，荷兰、日本、意大利、荷兰、德国等国家也都分别进行了水下爆炸试验，并且都形成了相关的抗冲击设计规范或标准。Panagopolus。E和Jasper。N。H研究并提出了计算推进轴系横向振动固有频率的简化公式，在设计时通过调整轴系的相关参数，就能够使共振临界转速远远避开了轴系运转转速。通过简化公式的计算，大体消除了轴系横向振动以及由此引起的相关事故，横向振动似乎已经不成问题[[]]。1981年，法国科学家Pingington通过长时间的研究发现，在低频段，影响因素主要是共振响应，而在高频段，影响船舶支撑基座输入机械阻抗的主要因素是其面板厚度[[ ]]。因此，在设计支撑基座时，在满足使用要求的前提下，适当增加基座的面板厚度，避免机械设备与基座发生共振，并且减小基座传递函数，能都明显减小主动力装置以及轴系传递到船体的振动。俄罗斯的阿斯尼基福罗夫通过采用抗合成的方法，研究了船舶在不同结构下支撑基座的阻抗估算公式，这为船舶支撑基座的快速设计提供了参考[[]]。随着计算机技术的快速发展，将有限元技术应用到支撑基座的研究中也越来越深入。有限元方法是在上世纪50年代作为解决固体力学问题出现的，传统有限元分析法是建立在瑞利—里茨法基础上的一种数值计算方法，最初是用于航空航天领域的强度、刚度计算，后来有限元方法在复杂结构的强度、振动等反面的分析得到了非常广泛的应用，这也使得船舶等复杂工程结构的受力分析成为可能。对于船舶这样的大型复杂结构振动噪声问题，需要求解包含巨大矩阵的结构振动与声场耦合动力方程，计算的工作量相当大。1979年，LU等人首次使用了有限元软件，计算了不同结构基座的振动传递阻抗，并且通过实验证明了计算结果的准确性[[]]。后来随着船舶的大型化发展，出现的大型散装船、大型集装箱船、大型油轮以及超大型油轮，在设计时采用多推进轴系来提高推进效率，导致船体特别是船尾的刚度有所下降。船舶推进轴系中除了船体内部横截面中心线上的轴段，必定有较长的轴段离开船体深入水中由舷外托架支撑，其刚度通常比船体内轴承支撑刚度低。此外由于结构因素，这类轴系在布置时尾轴承的间距较长。上述因素都会引起船舶轴系振动的固有频率，使得轴系横向振动共振产生了可能性。87034

2。国内对船舶基座的研究现状及问题

    我国对船舶设备支撑基座的研究起步比较晚大约起自20世纪70年代，经过40余年的发展，已经取得了许多成果，但是在某些方面还存在着不少问题。哈尔滨工程大学的王滨针对某船舶轴系建立了三维模型，研究不同位置、不同刚度的轴承条件对轴系振动固有频率的影响。作者虽然得出了轴承刚度对轴系振动固有频率的影响，但是由于文中的轴承刚度为经验值，不能真实地模拟该轴系轴承的刚度，所以不能够真实地计算该轴系的固有频率。西安交通大学的刘显军、洪军等人采用了有限元迭代法，论文网利用受力-变形-刚度的关系，迭代计算出了轴系每一个轴承的刚度和受力，并且研究了预紧力对轴承刚度的影响。虽然作者使用该方法来计算电动机的轴系，但是该方法可以引入船舶轴系刚度的计算中[[]]。中国船级社武汉规范研究所的陈锡恩和高景，实测了十几艘船舶轴系横向振动和纵向振动的数据，并以以这些数据为基准，调整采取传递矩阵法、近似公式法计算所得到的实测船舶轴系横向振动和纵向振动固有频率时所选的计算参数。但是由于船舶动力装置各方面参数都有差异，因此很难用一个确定的计算参数来适用于各种船舶[[]]。中国舰船研究设计中心的刘刚、吴伟等人分析并且验证了船舶轴系回转振动传递矩阵的计算方法，通过建立船舶轴系推进系统混合模型，得出各种轴系模型的简化传递矩阵，最后他们以某海事局的鱼雷快艇为计算对象，分析采用传递矩阵法计算推进轴系回转振动时对计算结果有较大影响的主要参数有哪些，并且提出了选取参数的方法，为船舶轴系回转振动特性分析提供了坚实理论依据。同时中国船级社的陈之炎教授采用传递矩阵法对轴系横向振动在自由振动和受迫振动情况下轴系的固有频率和振型做了深入研究，并且他给出了详细的推导过程。他结合Myklestad-Prohl(MP)传递矩阵法和Riccati传递矩阵法，推导出了轴系横向振动的计算公式，这种方法有效地避免了Myklestad-Prohl(MP)传递矩阵法中出现数值不稳定的现象和Riccati传递矩阵法中出现的解奇异现象[[]]。有限元方法在我国船舶制造业的应用比较晚，但是随着计算机技术的发展以及计算机技术的普及，这种方法在船舶制造领域也很快打下了坚实的基础，经过的几十年的发展，也取得了很多举世瞩目成绩。武汉船舶重工的邹春平教授利用有限元分析法对船舶结构振动进行了数值分析，在考虑流固耦合状态下，用有限元法对船舶进行模态分析和谐响应分析以及船舶对所有激励力的振动响应数值计算，为船舶设计人员在船舶设计阶段预报船舶结构振动提供了一条可靠的途径[[]]。上海舰船设计中心的徐张明建立了带有浮阀结构动力装置的双层壳体船舶的FEM/BEM数学模型，同时开展了船舶结构的建模及水下振动和辐射噪声计算。中国船级社的艾海峰采用基于模态分析的有限元法，建立水下航行体封闭舱段声学设计模型，利用该耦合分析模型对两端采用刚性圆板封闭的简支舱段结构的振声性能进行分析[[]]。哈尔滨工业大学的姚熊亮副教授分析计算了内部含基座的加筋双层壳振动与声辐射，结果表明，基座降低了壳体的振动以及声辐射，增加基座面板厚度以及基座长度均能够降低壳体的辐射噪声。 (责任编辑：qin)