計入船體變形和主機激勵的大型船舶軸系振動建模研究.pdf

1、分類號 密 級UDC 學校代碼 10497學 位 論 文題 目 計入船體變形和主機激勵的大型船舶軸系振動建模研究英 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 嚴新平 職稱 教授 學位 博 士單位名稱 能源與動力工程學院 郵

2、編 430063申請學位級別 博 士 學科專業(yè)名稱 輪機工程論文提交日期 2016-09 論文答辯日期 2016-12學位授予單位 武漢理工大學 學位授予日期答辯委員會主席 評閱人 教育部學位中心盲審教育部學位中心盲審教育部學位中心盲審2016 年 12 月指導教師武漢理工大學博士學位論文I摘 要*船舶推進系統(tǒng)主要由船舶主推進裝置、支承系統(tǒng)、推進器、機艙自動化系統(tǒng)及相關輔助機械設備系統(tǒng)組成，它擔負著提供能源供應，動力傳遞，船舶推進的重要

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輸?shù)倪\力水平，同時設備大型化技術的突破是先進船舶設計建造水平的重要體現(xiàn)。大型化船舶作為一個典型的柔性體結(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型的船舶，由于這類船舶軸系短、粗的特點使得推進軸系剛度較大，當軸承基座的垂向位置發(fā)生小幅度變化時，軸系會

4、產(chǎn)生比較劇烈的振動，因此，研究不同航行工況及運行工況下的船體變形對推進系統(tǒng)動力性能的影響，對于提高船舶推進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軸系為研究對象，考慮船體變形及主機激振作用對推進軸系振動產(chǎn)生的影響，初步建立計入船體變形因素的船舶推進軸系振動模型及計入主機激振作用的推進軸系振動模型。通過對所建立的推進軸系振動模型的分析，分別探究了船體變形和主機激勵對推進軸系振動特性的影響，并且通過實驗室環(huán)境下

5、的船舶軸系振動試驗對理論模型進行驗證，提高建模理論的工程應用價值，為大型船舶推進軸系優(yōu)化設計、安裝、性能監(jiān)測與維護提供方法與技術支持，也為延長船舶使用壽命而進行的修理和保養(yǎng)提供參考。本文的主要工作如下：（1） 推導了考慮船體變形因素的推進軸系振動建模理論。 根據(jù)船體、 主機、推進軸系、軸承等各個子結(jié)構(gòu)運動學方程，運用變分法，整合出船體-推進軸系的耦合系統(tǒng)動力學方程。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