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船舶有害振动预防措施（挪威船级社）1

1. 总论1

1.1 序言1

目录1

1.2 定义2

1.3 振动原理5

2．振动检验程序10

2.1 概述10

2.2 设计概念研究（阶段Ⅰ）12

2.3 初步设计研究（阶段Ⅱ）16

2.4 最终设计研究（阶段Ⅲ）17

2.5 实例18

3.1 概述25

3．激振源25

3.2 螺旋桨26

3.3 主机39

4．轴系振动42

4.1 概述42

4.2 纵向振动42

4.3 扭转振动47

4.4 回转振动48

5．船舶结构振动50

5.1 概述50

5.2 船体梁振动50

5.3 上层建筑振动57

5.4 局部结构振动62

5.5 尾部强迫振动65

6．结构考虑68

6.1 概述68

6.2 尾部和上层建筑的刚度和支撑68

6.3 滚装船上层建筑的刚度和支撑70

6.4 上层建筑的局部甲板区域71

6.5 尾尖舱结构的设计细则72

7．衡准78

7.1 概述78

7.2 人体反应78

7.3 螺旋桨的压力脉动 尾部振动82

7.4 螺旋桨的压力脉动 尾尖舱结构84

附录Ⅰ 挪威船级社（VERITAS）编制的计算机程序87

附录Ⅱ 简易估算螺旋桨脉冲的实例93

限制船舶振动影响设计的建议（法国船级社）105

前言105

第一章 引论107

1.1 船舶振动概论107

1.2 振动力学的基础109

1.3 本指导文件的内容113

1.4 符号113

1.4.1 流体动力学114

1.4.2 力学115

1.4.3 等量换算120

2.2.1 螺旋桨产生的激励122

2.2 激励源的分析122

2.2.1.1 尾流场概论122

第二章 振动的激励122

2.1 概述122

2.2.1.2 由螺旋桨通过轴系产生的激振123

2.2.1.3 螺旋桨产生的船体结构上124

的压力脉动124

2.2.1.3.1 推力（？）T引起的压力脉动124

2.2.1.3.3 无空泡船体表面脉动125

2.2.1.3.4 空泡的压力脉动125

2.2.1.3.2 叶片厚度引起的压力脉动125

2.2.1.3.5 船体涡流压力脉动126

2.2.1.3.6 导管螺旋桨126

2.2.1.3.7 尾轴隧下的螺旋桨126

2.2.1.4 螺旋桨对附加装置产生的126

脉动影响126

2.2.2 主机产生的激励127

2.2.2.1 一次激励127

2.2.2.1.1 自由力和自由力矩127

2.2.2.3 在船体梁钢结构上的主机产生的134

2.2.2.2 二次激励134

激励作用134

2.2.3 波浪引起的振动激励136

2.2.3.1 冲荡振动137

2.3 激振的预防138

2.2.3.2 弹跳振动138

2.3.1 螺旋桨产生的激振预防138

2.3.1.1 尾流场的改进139

2.3.1.1.1 单桨船的尾部形状139

2.2.2.1.3 横向力矩139

2.2.2.1.2 内力矩139

2.3.1.1.2 改善尾流场的其他装置144

2.3.1.1.3 双桨船144

2.3.1.2 传递给轴系的螺旋桨激振预防144

2.3.1.2.1 叶片数144

2.3.1.2.2 展开的叶片面积145

2.3.1.2.3 叶片的侧斜角145

2.3.1.2.4 螺旋桨直径146

2.3.1.2.5 螺旋桨和舵之间的间隙146

2.3.1.2.6 螺旋桨和船体之间的轴向间隙146

2.3.1.3 压力脉动对船体结构的激励的预防146

2.3.1.4.2 桨后舵147

2.3.1.4.1 轴支架的支撑147

的激励的预防147

2.3.1.4 对传递到桨的附连装置上147

2.3.2 主机产生的激励预防148

2.3.2.1 主机制造厂提供的资料148

2.3.2.2 船厂进行的研究或采取的措施148

2.3.3 海浪产生的激振预防151

2.3.3.1 冲荡振动的预防151

2.3.3.2 弹跳振动的预防151

2.3.3.3 预防冲荡振动和弹跳振动152

现象的困难152

2.4 减小激励153

2.4.1 减小螺旋桨产生的激励153

2.4.1.1 尾流场的改进153

2.4.1.2 螺旋桨的修正154

2.4.1.3 在尾尖舱外板上的开口154

2.4.2.2 采取的措施155

2.4.2.1 概述155

2.4.2 减小由机器产生的激励155

2.4.3 减小波浪引起的激励156

第三章 推进装置和辅机的响应158

3.1 概述158

3.2 响应分析160

3.2.1 桨-舵160

3.2.2 轴系161

3.2.2.1 扭转振动161

3.2.2.2 纵向振动161

3.2.2.3 侧向振动和进动（回旋振动）161

3.2.3 柴油机164

3.2.3.1 直接驱动的低速或中速机164

相互依赖164

3.2.2.4 关于轴系性能的静动现象的164

3.2.3.2 齿轮传动的中速或高速机165

3.2.3.3 辅机165

3.2.4 蒸汽涡轮机165

3.2.5 燃汽轮机165

3.2.6 传动装置165

3.2.6.1 具有蒸汽涡轮机或燃汽轮机165

或柴油机推进设备的传动装置165

3.2.6.2 辅机的传动装置166

3.2.7 联结器166

3.2.8 锅炉（主锅炉、辅锅炉、166

废汽锅炉）166

3.2.13 噪声167

3.2.12 仪器167

3.2.11 各种管系167

3.2.10 辅助设备167

3.2.9 冷凝器、热交换器167

3.2.14 振动级监控（条件监控）168

3.3 响应的预防168

3.3.1 螺旋桨-舵168

3.3.2 轴系169

3.3.2.1 轴系和基座合理结构的确定169

3.3.2.2 静力研究171

3.3.2.3 动力研究174

3.3.2.4 振动研究177

3.3.3 柴油机177

3.3.3.1 无齿轮传动的低速或中速柴油机177

3.3.4—3.3.12 机舱其他装置178

3.3.3.3 辅机178

3.3.3.2 有齿轮传动的中速或高速柴油机178

3.3.13 噪声179

3.3.14 振动级的预防管理（条件监测）179

3.4 响应的减小179

3.4.0 概述179

3.4.1 螺旋桨——舵180

3.4.2 轴系181

3.4.3 柴油机181

3.4.3.1 低速和中速直接驱动机181

3.4.3.2 带齿轮传动的中速或高速机182

3.4.3.3 辅机182

3.4.4—3.4.12 机舱的其他装置182

3.4.14 振动级的预防管理（条件监控）183

3.4.13 噪声183

4.0 引论184

4.0.1 概述184

4.0.2 本章摘要184

第四章 船体结构响应184

4.1 限界185

4.1.1 同船员不舒适有关的允许加速度185

4.1.2 结构的最大允许振幅188

4.1.3 主机和装置的允许振动速度188

4.2 船舶结构振动的分析188

4.2.1 船体梁振动189

4.2.2 子部件振动190

4.3 振动预防191

4.3.1 引论191

4.2.3 局部振动191

4.3.2 建议192

4.3.2.1 预防激振的一般建议的回顾192

4.3.2.2 预防结构振动的有关建议和措施192

4.3.2.2.1 概述192

4.3.2.2.2 一般建议192

4.3.2.2.3 轴系和推进机械机座的钢结构193

4.3.2.2.4 机舱结构和船体尾部结构195

4.3.2.2.5 上层建筑的钢结构196

4.3.2.2.6 机舱棚的结构198

4.3.2.2.7 小船的特殊情况198

4.3.3 自由振动预报199

4.3.3.0 概述199

4.3.3.1.3 局部振动200

4.3.3.1.2 部件振动200

4.3.3.1 半经验公式或方法200

4.3.3.1.1 船体梁振动200

4.3.3.2 精确计算方法208

4.3.3.2.1 用迁移矩阵法计算船体梁振动208

4.3.3.2.2 用有限元法计算船体梁振动209

4.3.3.2.3 用有限元法计算部件振动209

4.3.3.2.4 用有限元法计算局部振动210

4.3.3.3 试验过程210

4.3.4 振动级的预报211

4.3.4.1 激振力预报的回顾211

4.3.4.2 当前预报振动级的可能性211

4.4.1 振动原因的研究212

4.4.1.1 激励212

4.4 减振212

4.4.1.2 结构响应213

4.4.1.2.1 计算213

4.4.1.2.2 船体测量213

4.4.2 建议214

4.4.2.1 大功率激励级214

4.4.2.2 大的振动响应215

4.4.2.2.1 减小振幅215

4.4.2.2.2 减小动应力216

4.4.2.3 特殊建议216

附录 在本指导文件涉及的领域中，法国船级社进218

行理论和试验研究的目录（各种研究参照本指218

导文件各章）218