舰船轴系扭转振动计算-欧普兰

　船舶在航行一定时间后， 由于船体变形等因

素的存在， 必然会造成尾轴与发动机轴(简称两端

轴)之间出现较大的偏中。两端轴偏中值的大小

对确定轴系修理方案有很大的影响， 而修理方案

又关系到船舶修理费用的高低及修理周期的长

短。可见， 正确地确定和处理尾轴与发动机轴的

同轴度， 对保证轴系校中质量和减少修船费用、缩

短修船周期有重要的影响。

影响轴系校中质量的诸因素

所谓轴系校中， 就是按一定的要求和方法， 将

轴系敷设成某种状态， 处于这种状态下的轴系， 其

全部轴承上的负荷及各轴段内的应力都处于允许

范围之内， 或具有的数值， 从而可保证轴系持

续正常地运转。可见船舶轴系校中质量的优劣，

对保障主机的正常运转， 以及对减少船体振动有

着重要的影响

船体变形与船舶动力推进系统耦合问题

为了建立推进动力系统与船体耦合的大动力系统理论，对其耦合形成机理与规律进行系统的研究，需要***解决如下问题：

（1） 大型船舶的大尺度效应影响下船舶推进装置工作不确定性。 大型船舶由于尺寸巨大造成船体

变形大、推进系统振动强烈，引发诸多参数相互耦合，影响船舶航行性能，即大尺度效应。由于大尺度效

应作用，导致大型船舶推进装置的实际工作状态与原始设计状态和建造状态不一致，其实际工作状态

受环境影响而在一定方位内变动，使得实际工况与设计工况不一致，出现了工作不确定性问题。

（2） 不同海洋服役环境下船体变形和船舶运动诱发的船舶推进装置-船体之间动力学耦合。 船舶 航行在海洋环境中，海洋环境的风、浪、流等外激载荷是随机多变的，尤其是极端海洋环境外部激励载

荷作用在船体上时，引起大型船舶的船体不均匀变形和随机运动，并通过船体的传递作用引起船舶推

进动力装置过载响应，导致推进装置关键部件过载而***，机械系统状态超出了服役允许的范围而不

能工作，这就提出了大型船舶推进装置—船体动力学耦合性问题。

（3） 基于实验室试验模型的船舶设计与实际海洋服役环境条件下船舶航行性能两者之间的船舶 推进装置—船体之间航行性与能效性的一致性研究。由于实验室的测试条件不可能复原实际的海洋航 行环境，导致实验室测试得到的数据与船舶在海洋环境中的实际数据不一致，存在着一定的误差，这二 者的不一致是导致船舶设计数据与实船航行的航行性和能效性不一致的根本原因，如何消除其差异对 船舶工业的快速发展意义重大。

船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分，对船舶的稳定运行有很大的影响[1]。由于轴和螺

旋桨的重力在艉管轴承处产生的单边载荷，会造成轴承的边缘磨损。通过校中计算可解决轴承间载

荷分布不均问题。但是，轴承自身的偏磨会显著影响轴承的承载性能，并对轴系的动态校中性能和

船体振动造成影响。

Piggot[6]的研究结果表明，滑动轴承的轴承孔和轴颈之间的相对夹角达到0.0002rad ，轴承的承载性

能将下降40%。J. Bouyer 和M. Fillon[7]则认为由于校中不良引起的轴承和轴颈之间的夹角和附加弯矩

会对滑动轴承性能的显著影响，试验表明，70Nm 的附加弯矩能使直径100mm 的轴承中截面的承

载能力下降20%，油膜厚度下降80%，容易造成油膜，喷水推进轴系轴系校核中计算，引起轴承磨损。

在我国的船舶行业标准CB/Z 338-2005 中建议艉管后轴承支承点处的截面转角不超过

-4 3.5 10 rad 。如果计算值不超过此值，轴承按直线布置，即忽略轴承和轴线之间的夹角；如果超过

此值则需要对轴承进行斜镗孔处理，使轴承转角符合要求。尽管如此，由于当前的轴系校中工艺技术

及安装精度的限制，轴承和轴颈仍不能做到完全顺应，存在一定的夹角和附加弯矩，达不到轴承的性

能使用要求，常引起轴承偏磨，使其固有频率下降，甚至引起共振。