計(jì)入船體變形和主機(jī)激勵(lì)的大型船舶軸系振動(dòng)建模研究.pdf

1、分類號 密 級UDC 學(xué)校代碼 10497學(xué) 位 論 文題 目 計(jì)入船體變形和主機(jī)激勵(lì)的大型船舶軸系振動(dòng)建模研究英 文 Study of Vibration Model for Large Scale Ship Shafting題 目 Subjected to Hull Deformations and Main Engine Excitations研究生姓名 田 哲姓名 嚴(yán)新平 職稱 教授 學(xué)位 博 士單位名稱 能源與動(dòng)力工程學(xué)院 郵

2、編 430063申請學(xué)位級別 博 士 學(xué)科專業(yè)名稱 輪機(jī)工程論文提交日期 2016-09 論文答辯日期 2016-12學(xué)位授予單位 武漢理工大學(xué) 學(xué)位授予日期答辯委員會(huì)主席 評閱人 教育部學(xué)位中心盲審教育部學(xué)位中心盲審教育部學(xué)位中心盲審2016 年 12 月指導(dǎo)教師武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文I摘 要*船舶推進(jìn)系統(tǒng)主要由船舶主推進(jìn)裝置、支承系統(tǒng)、推進(jìn)器、機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)及相關(guān)輔助機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)組成，它擔(dān)負(fù)著提供能源供應(yīng)，動(dòng)力傳遞，船舶推進(jìn)的重要

3、使命，是船舶的重要組成部分。近年來船舶大型化發(fā)展可有效提升全球海洋貨物運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)力水平，同時(shí)設(shè)備大型化技術(shù)的突破是先進(jìn)船舶設(shè)計(jì)建造水平的重要體現(xiàn)。大型化船舶作為一個(gè)典型的柔性體結(jié)構(gòu)，在極端海洋環(huán)境下的波浪載荷作用下，容易產(chǎn)生變形以至于改變了原有軸系支承軸承的相對剛度和位置，從而引起了船舶推進(jìn)系統(tǒng)服役環(huán)境發(fā)生變化。尤其針對大型散貨船等尾機(jī)型的船舶，由于這類船舶軸系短、粗的特點(diǎn)使得推進(jìn)軸系剛度較大，當(dāng)軸承基座的垂向位置發(fā)生小幅度變化時(shí)，軸系會(huì)

4、產(chǎn)生比較劇烈的振動(dòng)，因此，研究不同航行工況及運(yùn)行工況下的船體變形對推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)力性能的影響，對于提高船舶推進(jìn)軸系可靠性以及保障船舶的航行安全具有十分重要的意義。文中以大型船舶推進(jìn)軸系為研究對象，考慮船體變形及主機(jī)激振作用對推進(jìn)軸系振動(dòng)產(chǎn)生的影響，初步建立計(jì)入船體變形因素的船舶推進(jìn)軸系振動(dòng)模型及計(jì)入主機(jī)激振作用的推進(jìn)軸系振動(dòng)模型。通過對所建立的推進(jìn)軸系振動(dòng)模型的分析，分別探究了船體變形和主機(jī)激勵(lì)對推進(jìn)軸系振動(dòng)特性的影響，并且通過實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下

5、的船舶軸系振動(dòng)試驗(yàn)對理論模型進(jìn)行驗(yàn)證，提高建模理論的工程應(yīng)用價(jià)值，為大型船舶推進(jìn)軸系優(yōu)化設(shè)計(jì)、安裝、性能監(jiān)測與維護(hù)提供方法與技術(shù)支持，也為延長船舶使用壽命而進(jìn)行的修理和保養(yǎng)提供參考。本文的主要工作如下：（1） 推導(dǎo)了考慮船體變形因素的推進(jìn)軸系振動(dòng)建模理論。 根據(jù)船體、 主機(jī)、推進(jìn)軸系、軸承等各個(gè)子結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，運(yùn)用變分法，整合出船體-推進(jìn)軸系的耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程。引入軸系相對變形因子、軸系的扭轉(zhuǎn)因子等表征參數(shù)，以 297000 DWT