具有弹性基础的气垫船细长轴系横向振动特性研究

摘要

船舶推进轴系是船舶动力系统的一个重要组成部分，轴系的振动情况和性能直接关系到船舶动力系统的生存能力。本文根据气垫船轴系的实际特点和结构特性，给出了轴系横向振动的物理模型。利用有限元方法，对其进行了横向自由振动和强迫振动的计算，并在轴系缩比实验台架上进行了实验验证。 在轴系自由振动的研究中确定了轴系横振的固有频率和振型，建立了实船的有限元模型并将船体浮箱的刚度影响计入对轴系振动的影响中。在轴系强迫振动的分析中，对气垫船轴系计入船体浮箱的影响后，在外界干扰力作用下轴系的横向强迫振动响应进行了计算分析。并对影响轴系横向振动特性的因素进行了理论和实验研究。在轴系缩比台架上进行了实验验证，实验结果和理论计算相吻合，证明了轴系物理模型的正确性，及分析方法的客观性。 最后对船体进行了整船的振动分析，分析了轴系对船体振动的影响。并分析了当气垫船在波浪中行驶时的运动特性，将极限变形情况下，轴系及船体上各典型节点的垂向位移列于附录中，为船舶及轴系的安全性提供了理论依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1气垫船研究的发展概况

1.1.1气垫船原理及分类

1.1.2气垫船技术的研究现状

1.2气垫船轴系横向振动研究必要性及其发展现状

1.2.1轴系横向振动研究的必要性

1.2.2轴系振动研究现状与发展

1.2.3本文研究轴系的特点

1.3本文主要工作

第2章气垫船轴系横向振动模态计算

2.1有限元计算方法

2.1.1有限元法的概念

2.1.2推进轴系横向振动计算的有限元方法

2.2轴系横向振动模态计算

2.2.1螺旋桨轴系横振模态计算

2.2.2风机轴系横振模态计算

2.2.3轴系整体横振模态计算

2.3气垫船船体刚度对轴系横向振动的影响

2.3.1船体模型的建立

2.3.2船体刚度对轴承刚度的影响换算

2.3.3气垫船轴系考虑船体浮箱刚度耦合后的模态计算

2.4轴系横向自由振动实验分析

2.4.1实验设计

2.4.2模态测试及结果

2.4.3理论计算值

2.4.4结果分析

2.5本章小结

第3章气垫船轴系横向强迫振动特性计算

3.1轴系实验台架横向强迫振动分析

3.1.1轴系实验台架横向强迫振动理论计算

3.1.2轴系实验台架横向强迫振动实验分析

3.1.3结果分析

3.2气垫船轴系横向强迫振动分析

3.2.1物理模型

3.2.2气垫船轴系横向强迫振动计算

3.2.3结果分析

3.3本章小结

第4章轴系横向振动影响因素分析

4.1支撑刚度值的影响

4.2支撑刚度的各向异性

4.3膜盘联轴器对轴系横向振动固有频率的影响

4.4浮箱对轴系振动的影响

4.5本章小结

第5章气垫船船体振动特性分析

5.1船舶振动理论

5.1.1船体振动理论概述

5.1.2船体振动固有频率的计算方法

5.2气垫船振动模态分析

5.2.1气垫船船体振动模态计算

5.2.2轴系弯曲刚度对船体振动模态的影响

5.3气垫船在波浪中的运动特性分析

5.3.1极限海况下的船体、轴系稳态变形计算

5.3.2波浪作用下轴系振动的瞬态分析

5.4本章小节

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录