小型船舶船体振动的原因及对策探讨

高峰 马安奎

摘 要：船体会在主机以及螺旋桨等外界干扰下产生一定的振动，尤其是小型船舶，受到的振动影响更为剧烈，而且一旦振动过大，会影响到船舶的正常航行。基于此，本文首先提出船体设计、主机引发船体振动以及螺旋桨引发的船体振动等问题，其次，通过优化船体设计、主机减震、螺旋桨减震等方面，就小型船舶船体振动原因及其解决对策进行简要分析，并提出自己一点看法。

关键词：小型船舶；船体振动；减震措施

引言：船体的振动能够对小型船舶造成非常大的伤害，不仅会影响到船员在航行过程中的舒适度，还会影响到船上设备的正常运行，从而导致船上设备的损坏，造成小型船舶无法正常航行的情况出现，如果不能及时解决，严重的甚至会对船员生命产生威胁。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。

1小型船舶船体振动的主要原因

船体作为海上航行的交通工具，在航行过程中会受到各种外部影响，总体来说，引发船舶船体振动的主要原因在于以下三点：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。

2小型船舶船体振动的对策分析

2.1优化船体的设计

小型船舶产生振动的原因非常多，想要根治非常困难，因此如果能够通过优化船体设计的方式，结合小型船舶的特点，对小型船舶采取振动预防措施，将会起到非常良好的效果。而在小型船舶设计过程中，应注意以下几点问题：1）船体配套的选择。由于小型船舶主机动力需求并不像大型船舶那么多，而为了提高小型船舶的航行效率，在设计过程中，通常会采取降低转速加大螺旋桨叶片的方式，这无疑提高了低频共振的可能性。因此，在对螺旋桨、减速齿轮箱、主机等配套设施进行选择时，应结合船体材质的固有频率数据研究成果，通过改变频率等方式，来避免发生共振现象；2）尾部设计。在船体设计过程中，除了要考虑小型船舶速度以外，还要考虑船舶的振动，因此，在尾部设计过程中，应保证尾部线性能够与螺旋桨之间产生的水流流畅，要避免涡流的产生。如小型船舶的U型船尾产生的轴向伴流与V型船尾相比而言更为流畅，能够起到非常良好的作用[1]。

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）主机的布置。可以通过在小型船舶主机与船接合处布置减震器，通过减震器的减震功能，从而减少船体振动的传递。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）船体的布置。当小型船舶主机振动过大时，可以通过对船体进行全方面敷设减震涂层的形式，从而达到船体减震的目的。能够使用于船体的减震涂料主要包括沥青、水泥、橡胶、塑料、泡沫以及各种高聚物合成涂料，此外，一些容易产生噪音的措施如主机管路、主机外表层也可以通过覆盖涂层的方式进行[2]。

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。

综上所述，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]雒强. 42m拖网渔船的全船振动分析[D].浙江海洋学院，2014.

[2]金伯平.小型船舶船体振动的原因及对策[J].船舶工业技术经济信息，2004（08）：52-53.