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摘要：本文通过对船舶结构振动的原因进行分析，结合船舶行驶的具体过程，进一步提出预防船舶结构振动的措施，提高船舶运行过程中的安全性。
关键词：船舶；振动；预防措施
船舶在运行的过程中，会受到各种外在因素的影响，这些外在影响，可能直接作用在船体的外部结构上，也可能通过间接的作用在船体的表层，从而对船舶本身造成影响。很多外力因素的对船舶的直接表现形式是引起船舶动荡，造成船舶结构的振动。影响较小的振动可能会影响船内成员的身体不适，造成乘客的烦恼，降低乘客乘船体验感，但不会对船舶本身造成比较大的危害。如果出现了比较大的振动，可能会使船舶在运行的过程中出现比较大的损伤，影响船舶的整体结构和各类零部件，造成零部件之间的剧烈的摩擦，使某个部位出现故障，影响船舶整体的运营情况，后期工作人员在维修的过程中，也需要投入大量的资金和人力，来对受振动影响的工作设备进行维修。为了尽量避免这种情况的发生，我们需要对船舶结构的振动进行分析，提出相应的解决措施，减少对船舶结构造成的危害。
一、船舶结构振动产生的原因
通过分析，船舶结构的振动主要原因是螺旋桨，主机，辅机以及其他的外在因素。这些原因构成了船舶结构振动的振动源，让船舶在行使的过程中产生振动。由于辅机所造成了振动比较小，所以这里对辅机造成的振动不进行主要的说明。
（一）螺旋桨造成的振动
螺旋桨对船舶结构造成的振动有具体的不同的实现路径，通过研究调查，发现主要是以下几个方面。
第一，螺旋桨在旋转的过程中传递给船舶结构的力与力矩。螺旋桨在运动的过程中，不可避免的会产生振动，在振动过程中，螺旋桨产生的力就会通过轴系传递出去，让船舶因螺旋桨而产生振动。
第二，船尾的压力分布不均匀。由于船体结构尾部全部浸泡在水中，在运动过程中受到水影响的压力不均匀，造成了压力脉动的现象。
第三，螺旋桨与轴系之间产生的水弹性耦合。
（二）主机造成的振动
主机在工作的过程中，除了会产生一次激励外，在某些特殊的情况下，还会产生二次激励。当主机变成了主要的振源时，在机座钢结构，双层底和其他部位上就会出现二次激励并再次引起船舶发生振动。为了避免主机成为主要的振动源，工作者必须要了解主机产生一次激励的原因，当产生一次激励时，工作者如果能对问题进行仔细的检查，会减少主机产生二次激励的概率，也会让船舶整体减少振动事件的发生。
出现一次激励的原因主要是以下几类。
第一，在活塞，连杆，曲柄的影响下，会产生一个系统的惯性力，而在这一因素的影响下，又会出现力和力矩，如果主机的结构正好是理想刚性的，那么，形成了力与力矩则正好是主机施加给船舶外部结构的力，从而让船体的外部结构受到力的作用的影响。
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第二，虽然主机的构成是一组又一组的钢铁制的零部件，但是，在具体的运行过程中，主机的底座板和构架不可避免的存在柔性，惯性力在这些零部件传递的过程中，会出现内力矩，内力矩之间相互作用产生的效应，会引起刚结构的剧烈震动。
第三，十字头导板槽上或气缸上，因为经常性的燃烧和惯性合成造成了活塞位置发生变化的横向力，在这个作用下引起主机的安装点横向弯曲，这种横向弯曲是引起主机震动的主要原因。因为这一因素，船舶钢架基座和双层底也会引起震动。
（三）其他外在因素造成的振动
船舶在行驶的过程中，受到的外力因素的影响主要是波浪引起的振动。结合我们的日常经验，大型的船舶在静水中行驶的机会比较少，即使在静水中也难保不会因为天气原因突然出现大风大浪。每当遇到台风天气，来不及进入避风港口的船舶会受到很严厉的考验，狂风巨浪会对船体的结构一定的破坏，甚至会出现变形，断裂，发生各种各样意想不到的自然灾害，影响乘客和工作人员的生命安全，所以，了解波浪这种自然因素造成的船体振动，显得格外重要。
船体梁的振动来源主要是波浪作用于船导致的结果，它主要有两种表现形式，冲荡振动和弹跳振动。
冲荡振动是一种瞬时的荷载现象，当波浪突然出现，撞击船舶的头部，所产生的流体动力导致船体梁瞬间受到冲荡，船舶航行在波头上时，很容易出现冲荡振动的现象。在具体的情况中，船体的各个部位受到的冲击各不相同，在船的底部，波浪会对船造成砰击，由于船底的受力面积较大，对波浪的流体动力有个分散的运用，波浪对船底造成的影响往往会比较少；在船首，往往会出现波浪的拍击现象；在甲板上，比较大的波浪往往会直接冲上甲板，由于有船首的保护作用，甲板所受到的波浪冲击的影响往往会比较小。
弹跳振动是一种稳定的荷载现象，它是由一些波长较短的波群对船体造成的固定的频率振动，而引起了船体结构振动，弹跳振动的持续时间长，是一个连续振动的过程，并且波浪一般不会很大，所以，弹跳振动下的波浪冲击，往往不会影响到甲板上。
二、预防船舶振动的措施
针对船舶的各个结构出现的振动现象，工作人员可以分别对各个结构开展预防工作。
比如，对于螺旋桨产生的振动，工作者可以利用改善尾流场和调整螺旋桨特性的方法，使螺旋桨本身产生的振动降到最小，比如，使尾流场尽可能的规范化，控制螺旋桨和船尾的距离等方法，可以尽量减少螺旋桨产生的振动。
对于主机运转过程中的振动，工作者可以对双层底的结构与高度有一定的了解，双层底的结构在运转的过程中必须体现良好的刚性，并且，还需要和船舶的尾部以及其他的结构进行良好的连接。
针对波浪在船舶运行过程中给船舶造成的振动情况，工作人员可以提早做出预防的措施，当出现比较恶劣的天气时，尽量减少船舶在海上作业的机会，让船舶赶快进入避风港口，减少自然天气给船舶整体结构造成影响的概率。可以通过对航线的研究来减少冲荡振动的影响，也可以通过对船只的航速，长度的控制来降低冲荡振动的影响。而弹跳振动，则只能通过船只的航行速度，调整船只的方向来改变遇见波浪的周期时间长短，减少波浪对船体结构的影响。
小结：船舶结构的振动的影响因素比较复杂，有无数的构件可以在其中起到振动因子的运用，因此，工作人员在驾驶船舶的过程中，需要对航行的线路进行仔细的规划，控制船速和船向，对船体内部结构进行定期的检查，才能减少故障事件的发生，提高船舶运行过程的安全性。
参考文献
[1]李满启.船舶结构的振动及其预防措施[J].天津航海，2000（04）：10-12+22.
论文作者:朱栋,周凯
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签：船舶论文; 结构论文; 船体论文; 螺旋桨论文; 波浪论文; 过程中论文; 主机论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;