规则波浪载荷下大型船舶推进轴系振动研究

发布时间：2017-09-27 08:12

  本文关键词：规则波浪载荷下大型船舶推进轴系振动研究

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【摘要】：现代船舶向着大型化发展，在海洋中航行时相对变形也越发明显，而波浪是船舶航行中最主要的动态载荷，正确描述波浪载荷对研究船体变形和轴系响应非常重要。随着波浪相位的推移，船体在波浪中的变形也不断变化，由于轴承是固定在船舶双层底上面的，船体变形会通过轴承传递给轴系，造成推进轴系的弯曲变形，这直接影响了轴系校中状态，同时各个轴承的支撑刚度也随着船体与轴系的相互作用而改变，从而对轴系振动也产生不容忽视的影响。 本文以一艘8530TEU集装箱船为研究对象，计算船体在不同波高和不同相位时受到的波浪载荷，通过加载适当约束和载荷，求出船体在波浪中的变形量，分析了轴承位移对轴系校中的影响，进而研究了轴承支撑刚度的改变以及对轴系振动特性的影响规律，主要做了以下工作： （1）利用AQWA计算了不同相位下的波浪动压力，并且通过编译将其转化成为可供ANSYS直接读取的压力文件；用APDL编写了可随着波浪推移自动更新水下单元的程序，准确描述了船体受到的波浪载荷作用。 （2）分析了集装箱船全船的载荷分布状况，并施加适当的约束条件，利用ANSYS求解满载情况下全船在波浪中的变形。计算结果显示，与静水情况相比，波浪作用下的船体变形变化明显，，同等海况下船体变形随着波浪的相位推移呈正弦变化。 （3）研究了波浪作用下船体变形后的轴系校中变化，与直线校中相比，船舶在受到波浪载荷变形后校中状态变化很大，后尾轴承受力非常大，并且出现了个别位置上轴脱离轴承底面的情况；单独看每一个轴承随着波浪相位变化的支反力也是呈正弦变化的，并且相位和波浪是同步的。进行了轴承润滑油膜刚度计算，编写了matlab程序来计算油膜刚度。 （4）分析了船体变形后轴系振动变化规律，发现相对于直轴，弯轴的固有频率要低一些，且随着频率阶数增大，减小得更加明显；船舶轴系中，船体变形导致的油膜刚度变化对轴系的固有振动频率都有一定的影响。
【关键词】：波浪载荷 船体变形 轴系校中 轴系振动
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.21
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 研究背景与意义8
• 1.2 国内外相关研究的发展状况8-13
• 1.2.1 船体变形计算研究现状9-11
• 1.2.2 船体变形一轴系校中振动研究现状11-13
• 1.3 研究目标与研究内容13-15
• 1.3.1 研究目标13
• 1.3.2 研究内容13
• 1.3.3 技术路线13-15
• 第2章 波浪载荷下船体变形的研究15-33
• 2.1 引言15-16
• 2.2 波浪载荷计算16-20
• 2.2.1 规则波浪力计算模型16-18
• 2.2.2 波浪载荷计算方法18-20
• 2.3 船体变形计算20-26
• 2.3.1 计算模型20-21
• 2.3.2 船舶载荷的计算研究21-24
• 2.3.3 船体平衡调整与边界条件24-26
• 2.4 计算结果与数据提取26-32
• 2.4.1 静水状态下船体变形结果26-27
• 2.4.2 波浪载荷下船体变形结果27-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 波浪载荷对轴系校中的影响33-55
• 3.1 轴系校中的模型与计算方法33-34
• 3.1.1 轴重的考虑33
• 3.1.2 载荷的处理33-34
• 3.1.3 轴承支点的处理34
• 3.1.4 柴油机曲轴及往复运动部件的处理34
• 3.2 轴系合理校中计算方法34-42
• 3.2.1 三弯矩法35-36
• 3.2.2 传递矩阵法36-40
• 3.2.3 有限元法40-42
• 3.3 轴系直线校中计算42-44
• 3.4 船体变形对轴系的影响分析44-49
• 3.5 轴承位移变化对轴承油膜刚度的影响49-54
• 3.5.1 轴系润滑油膜刚度的计算49-51
• 3.5.2 轴承油膜承载力的计算实例与结果51-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第4章 船体变形下的轴系振动规律分析55-72
• 4.1 概述55-56
• 4.2 确定回旋振动固有频率的方法56-63
• 4.2.1 简化船舶轴系回旋振动模型的方法56
• 4.2.2 轴系回旋振动计算方法56-63
• 4.3 轴系振动的有限元法63-71
• 4.3.1 振动模型建立63-64
• 4.3.2 轴系横向振动计算结果64-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第5章 总结与展望72-74
• 5.1 总结72-73
• 5.2 展望73-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间参加的相关项目75

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本文编号：928572