某冰區(qū)航行船舶軸系扭轉(zhuǎn)振動計算分析.pdf

1、船舶推進軸系扭轉(zhuǎn)振動的計算內(nèi)容分為自由振動計算和強迫振動計算。自由振動計算的計算方法主要有Holzer法、傳遞矩陣法和轉(zhuǎn)化為矩陣特征值問題的矩陣法等；傳統(tǒng)上，強迫振動計算的計算方法主要有能量法、傳遞矩陣法和系統(tǒng)矩陣法。隨著計算機的廣泛應(yīng)用，能量法目前已經(jīng)被傳遞矩陣法和系統(tǒng)矩陣法所代替。傳遞矩陣法和系統(tǒng)矩陣法都屬于頻域算法，它們對周期性激勵載荷進行傅里葉變換，分解成多個諧次的激勵，然后分別求解。對于大部分工況穩(wěn)定的船舶，頻域算法可以取得滿

2、意的穩(wěn)態(tài)結(jié)果。
　　近年來，隨著全球變暖，北極航道價值的逐步顯現(xiàn)和北極地區(qū)油氣、礦產(chǎn)資源的開發(fā)，給適合在低溫多冰條件下航行的冰區(qū)運輸船舶、冰區(qū)海洋工程船舶帶來前所未有的發(fā)展機遇，成為近期船舶市場熱點之一。不少船東要求船舶具備一定冰區(qū)航行能力，并獲準一定的船級冰級符號。但是在冰區(qū)航行條件下，螺旋槳會受到冰塊撞擊，引起巨大的軸系扭轉(zhuǎn)激勵，因此對此類船舶推進系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求，需要獲得時域上的瞬態(tài)響應(yīng)。但傳統(tǒng)的頻域內(nèi)扭振計算方

3、法不便于處理上述非穩(wěn)態(tài)工況，因此有必要從時域?qū)S系扭振計算進行研究。
　　本文首先搜集整理了國內(nèi)外船舶推進軸系扭轉(zhuǎn)振動的典型文獻，并對文獻中的計算方法和計算過程進行了簡單的論述，在此基礎(chǔ)上研究了軸系扭轉(zhuǎn)振動集總參數(shù)模型。其次對系統(tǒng)矩陣法的軸系扭轉(zhuǎn)振動計算進行了研究，在自由振動計算時，直接求解無阻尼的微分方程；在進行強迫振動計算時，將對微分方程的求解轉(zhuǎn)化為對一組代數(shù)方程的求解，各個諧次激勵結(jié)果矢量合成后得到總的響應(yīng)。計算結(jié)果與MAN

4、 DIESEL& TURBO（以下稱MDT）公司軟件計算結(jié)果一致。最后對軸系冰載荷扭轉(zhuǎn)沖擊計算研究時，首先對規(guī)范中的冰載荷計算方法進行了研究，給出幾種典型的冰載荷形式；然后簡單比較了龍格庫塔法和逐步積分法的優(yōu)劣，選擇逐步積分法中無條件的Newmark-β算法，編制了計算程序，對規(guī)范中要求的三種計算工況進行了計算，獲得了軸系部件的瞬態(tài)響應(yīng)。最后使用AMESim仿真軟件對軸系冰載荷扭轉(zhuǎn)沖擊進行了仿真，其結(jié)果與Newmark-β算法結(jié)果相似。