摘要：随我我国经济的高速发展，社会日趋进步的背景下，交通工具出现的方式也越加复杂化，近年来，随着我国交通事业和对外经济的高速发展，船舶行业的发展速度也随之提升，进而为国民出行以及商业用品运输提供了一定的便捷性，然而在我国可持续发展战略背景下，人们对船舶行业的发展也提出了更高的要求，基于此，本文针对船舶结构的震动问题进行研究调查，阐述其中存在的问题并提出符合实际要求的防范措施，意在为船舶行业发展提供良好帮助。
关键词：船舶结构；振动问题；防范措施
前言：国有经济高速发展背景下，船舶行业的发展也得以提升，当前时期，船舶行业不仅能够为国民出行提供一定的帮助，还能够为我国对外经济发展奠定基础，虽然我国船舶事业发展得到提升，但是构成船舶的设备仍然需要进一步完善，本文所阐述的船舶结构振动问题就是其中的重要一项，船舶振动问题的产生原因较多，影响也较为的广泛，因此，本文针对船舶结构的振动问题进行研究，并采取有效措施解决此项问题，进而为人民出行提供更舒适的环境，使我国可持续发展更有意义。
一、船舶结构振动造成的影响及改善的重要性分析
船舶行业高速发展背景下，我国经济效益以及人民出行也得到一定的发展，但随之也带来一定的影响。一方面，为能够保障船舶的航海速度，主机的功率也随之提升。另一方面，部分船舶公司为能够在短期时间内追求到经济效益的提升，船舶结构存在质量问题，用料的厚度以及骨架材料的选择没有达到标准。进而导致船体的振动加剧，此种现象不仅影响船内人员的身体健康，而且对环境也造成一定的影响。由于船舶结构振动问题的产生，其相对的影响也会出现，例如。振动造成的船员及旅客身体出现不舒服的现象，抑或是产生疲劳感。又如船舶结构振动造成的器械仪表设备失常[1]。再如船舶结构振动产生的噪音导致工作人员身体健康受到伤害，自然环境受到影响。因此，改善船舶结构进而减少因振动导致的问题发生至关重要。
二、船舶结构振动产生的危害分析
（一）对乘客健康的危害
船舶结构振动会有巨大的声音产生，也就是振动噪音，乘客在乘坐船舶出行过程中，受船舶结构振动噪音的影响，乘客也会受到影响产生负面情绪，如果船舶结构振动频率越大，其所产生的噪音就会增大，因此，导致乘客的听觉受到影响，如果情节较为严重，则会导致乘客心血管疾病发生，抑或是神经系统受到损害，此外，在噪音环境下，乘客休息也会受到严重的影响，进而导致其生理上出现不良反应，甚至身体差的乘客或是有心脏病史的乘客心脏疾病复发[2]。在此环境中，驾驶员由于受到船舶振动产生的噪音亦会使其精神状态受到影响，容易产生疲劳驾驶的现象，在对自身带来巨大的危害同时，也可能因疲劳驾驶导致船舶行业出现安全事故，进而为船舶事业造成负面影响。
（二）振动影响导致的船舶性能下降
船舶结构是船体稳定运行的核心也是其中的基础，如果船舶结构产生振动则会对附近区域造成一定的损害且损害会起到连锁反应。如果损害程度较为严重则会导致船体出现裂缝，进而造成船舶出现安全事故，危害乘客生命安全以及财产安全[3]。此外，船舶全部的振动结构中，扭转振动所产生的危害是最为严重得多，因扭转振动所产生的一系列安全事故是最多的，如果船舶发生扭转振动，一般情况下，船身上不会感受到因振动造成的不良反应，因此，这种振动现象往往被忽视，但是因没有对扭转振动重视，往往会伴随海洋事故发生，而且还需要明确一点是，发动机如果在主临界速度进行运转，那么自由端部分将会带来巨大的齿击。
三、船舶结构振动源分析
（一）就船舶在海中航行这一原因来阐述，造成船舶振动的主要原因可分为以下几点进行阐述：
1.柴油机设备。柴油机属于往复式机械设备，存在不平衡力和不平衡力矩，并且气缸内气体爆炸将会对气缸侧壁的侧向压力和倾覆力矩。如果柴油机设备的选择不符合船舶整体性能，都会导致以上阐述的两种作用使船体受到影响，进而导致船舶结构产生振动。
2.螺旋桨构建。船舶结构中螺旋桨性能的不同所造成的振动也存在一定的差异性，可从以下四个方面阐述，第一，由于激振通过轴系传递给船体结构的力和力矩。第二，因船体结构中尾部螺旋桨侵入水中所产生的压力脉动造成的振动。第三，由于船身当中的船舵支架传出的力造成的振动。第四，因螺旋桨和轴系之间的水弹性耦合导致的振动。
3.主机设备的激励。船舶的主机设备在主动使用过程中会有震动产生，如果主机设备收到其他因素的影响会产生二次震动，导致主机产生震动的主要原因有以下两点，第一点，由于活塞和连杆以及曲柄组成的主机设备系统，以此产生惯性力进而产生自由力和自由力矩，如主机机架是理想刚性的，则给出的自由力和自由力矩的值就是主机施加给船体钢结构的力。其二，由于主机底座板、钢架具备一定的柔韧性，惯性力从一个轴承传递到另一个轴承引起内力矩，因此，这些内力矩的效应将会引起钢结构的振动。
4.波浪导致的船舶结构振动。船舶航行的环境以及航行过程中，只有少部分的海面处于平静状态，大部分的海面都是在运动的，尤其是在台风季节，巨浪和狂风都是常见现象，因此，船舶受天气影响进而导致船体变形或是断裂。引发安全事故，因此，对波浪引起的船舶结构振动进行分析十分重要[4]。由波浪引起并作用在船上的效应是船体梁的振动源，波浪导致的船体结构振动主要是船体梁组合件受到影响，而影响方式又可以分为两种类型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其一是冲荡振动，冲荡振动所指的是船舶前身因受到流动液体的冲击力碰撞进而产生的激励作用使得船体梁瞬态响应，我们称之为冲荡振动。其也是一种瞬时载荷。船舶在行驶过程中，受到波浪的影响会导致冲荡振动的现象发生，其中包含砰击、拍击以及甲板上浪。砰击、拍击以及甲板上浪所导致的船舶结构振动主要是在船首部分。其二，波浪导致的船舶结构振动中弹跳震动也是其中较为重要的一种，在船舶行驶过程中，如果遇到波长较短的波浪，则波浪会对船体进行作用，进而产生频率，导致船舶结构产生震动，且船体梁也会自由振动，此种现象称之为弹跳振动。
（二）船体结构的响应
船舶结构受到上述影响因素进而导致船体发出各种相应，本文以一下几点进行阐述：
1.船体梁振动。当前时期，船舶结构中船体梁的振动形式主要是垂向弯曲振动、横向弯曲振动以及扭转振动等，在船体梁的固有频率之一落在强迫振动共振响应的作用时，船体梁的振动就相对重要，为能够防止这种现象出现，就需要对船体梁的固有频率和检测进行估算，进而对其进行全面了解，做好预防工作。
2.子部件结构的振动。能够作为船体结构中的子部件，钢结构也是至关重要的组成，而在这其中如果出现振动也会对船舶整体造成影响。轴系以及推进设备的基座中，钢结构如果出现问题则会对船舶结构振动产生影响。船舶尾部钢结构也是影响整体振动的一个原因。这些部件直接受到由螺旋桨或者推进装置振动激励的影响。
3.局部振动。局部振动所指的是由于船舶结构中相关构件出现振动，船舶结构的相关位置就会产生振动，局部振动的动态特性就是周围机构都会收到局部振动，进而导致船舶结构产生振动，而且局部振动的结构特性大多是因懂谐振器的第二次激励源在他的共振影响下会影响结构的周围
四、船舶结构减振措施分析
（一）减小主机激励
其一，船舶结构如果能够在满足功率、转速以及尺寸方面等相关标准，则需要对主机的工作性能进行全面的考虑，此外，在主机设备材料以及转速选择和确定过程中，还需要避免阶段共振的现象发生[5]。第二，在船舶建造过程中，若是使用了平衡性能相对不高的主机，有效减下振动的方式是在机座下转安装减震垫，另外，在可能的范围内，合理的安装柴油机，使其尽量安置在振型的波谷处。
（二）减小螺旋桨激励
船舶结构振动离不开螺旋桨振动导致的影响，此外，螺旋桨旋转或是运动过程中产生振动也是导致船舶结构的重要原因，因此，船舶振动减免过程中，对螺旋桨进行控制是至关重要的，尤其是船舶结构中高频振动的螺旋桨，改善船舶结构振动中因螺旋桨造成振动的方式可分为以下三点进行阐述：其一，改善螺旋桨的分部方式，使其半流分部能够均匀。其二，完善螺旋桨设计，改进当前存在的不足，使其负荷量相对减小。其三，改善船舶结构，进而改变其传递的特征。
（三）船尾形状的设计分析
船舶尾部形状的设计是减少船舶振动重要的方式，针对船舶在水面上的航行线来说，造成船舶振动的多是水流分离产生的旋涡，因此，应有效进行避免，因此，船舶尾部形状的设计可以将纵向倾斜度改为小于30°的，且还应该保证结构顺滑，从水面线型中直线线型是最为标准的线型。单桨船螺旋桨区的水面线型应保持平直最好，且螺旋桨纵向斜度不能超过20°，还需要注意的一点是船尾形状的设计不要太宽，线反曲出也应该避免斜度过大，横剖面线型应采用U型船尾，进而减少船舶结构的振动频率。
（四）改变船舶局部振动部位的固有频率
船舶结构振动问题可通过改变船舶局部振动部位的固有频率继而实现避免振动的目标，简单来说也就是不断改善船舶结构振动的频率。将原有的频率改为符合要求的频率，并将船舶结构与干扰的频率分离。从而有效躲避振动的区域，此外，还可以通过加装弹性联轴节进而改善原有的振动频率，继而减少船舶结构的振动。
（五）船舶结构材料的选择
船舶结构材料的质量是保证船舶使用以及船舶质量的基础，因此，选择高质量的船舶结构材料，通过提升船舶运用材料的强度进而增强船舶各个部位的扭针附和力最终实现船舶安全且稳定的运行。在我国经济高速发展，科学技术不断进步的背景下，船舶结构振动部位也能够不断进行完善。船舶结构振动问题的产生因素较多，因此，改善船舶结构振动应从源头上出发，最终使得船舶能够在比较稳定的状态下进行运行。另外，降低共振状态下的力矩和振幅也是改善船舶结构震动的重要方法，船舶降低干扰性力矩能够实现结构减振的目标。
结论：在我国经济告诉发展，现代化进程不断加快的背景下，航运事业的发展也随之进入新时代，船舶事业不仅能够提升行人出行的方便率还能够为我国经济发展提供帮助，因此，为能够进一步确保船舶在使用过程中的稳定性以及安全性，技术人员以及科研人员应正确认识并把握船舶振动所具备的特点和规律，且还需要正确认识船舶结构震动导致的不良事件发生，为乘客安全以及航海事业发展提供一定的保障。
参考文献：
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[6]王迪，朱翔，李天匀，等.基于能量有限元法的损伤板结构振动分析[J].振动与冲击，2017(11)：73-78.
论文作者:金华1,王茂2
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/1
标签：船舶论文; 结构论文; 船体论文; 螺旋桨论文; 力矩论文; 主机论文; 频率论文; 《防护工程》2019年第7期论文;