冰區(qū)航行船舶推進軸系扭轉振動分析與研究.pdf

1、近年來，開發(fā)冰區(qū)航行船舶已成為當今研究的熱門課題。為陸地資源的日趨減少而開發(fā)極地海域資源，為節(jié)省運輸成本而開通“北極航線”，對打破技術壟斷建造滿足國際船級社要求的冰區(qū)船舶等具有重要意義。然而，由于其推進軸系扭轉振動的發(fā)生具有必然性、隱蔽性、突發(fā)性與高危害性等特點，使得軸系扭轉振動成為亟待解決的技術難題之一。基于冰載荷激勵的特殊性，國際船級社提出更高的要求，即冰區(qū)航行船舶推進軸系必須進行時域扭轉振動特性分析。
　　基于此，以某冰區(qū)航

2、行船舶推進軸系為研究對象，依據國際船級社對冰區(qū)船舶的相關規(guī)定，圍繞冰載荷激勵下螺旋槳強度計算分析、推進軸系頻域扭轉振動計算以及時域扭轉振動計算三大內容展開深入研究，主要的工作與結論如下：
　　（1）基于一般船舶推進軸系扭轉振動理論，總結了冰區(qū)船舶推進軸系扭轉振動的機理與關鍵技術。闡述扭轉振動產生的原因，解讀影響頻域與時域扭轉振動計算精度的主要因素，包括軸系各元件的轉動慣量、剛度、阻尼、激勵力矩、轉速、推進軸系的模型簡化方法、防止柴

3、油機超負荷措施、以及扭轉振動方程組的求解方法等，為提高冰區(qū)船舶軸系扭轉振動計算精度提供一定的理論支持。
　?。?）依據船級社關于冰載荷激勵下螺旋槳計算工況的相關規(guī)定，基于有限元分析方法的一般流程，分別完成槳葉的空間建模，有限元前處理、有限元計算、以及后處理等工作。根據計算結果，得出工況5（倒車工況）為最危險操作工況的結論，為冰區(qū)船舶安全航行提供良好的建議。
　?。?）基于冰區(qū)船舶推進軸系頻域扭轉振動計算方法，分別對柴油機與冰

4、載荷激勵進行諧次分析，求解柴油機激勵以及三種不同冰載荷激勵下的扭轉振動響應。分別對柴油機激勵各諧次響應與冰載荷激勵各諧次響應矢量求和，得到各自的響應結果。假定柴油機激勵下的振動響應與冰載荷激勵下的振動響應的求和方法，疊加出冰區(qū)船舶推進軸系總的扭轉振動響應，并得出冰載荷工況1為最危險工況的結論。
　?。?）基于Newmark時域算法求解四種激勵工況下的振動響應，首先，對比分析柴油機激勵下的頻域結果與Newmark時域結果的吻合性，驗