击振
船舶击振又称浪击振动,船体受波浪冲击时伴有的挠曲振动现象。由于阻尼的作用,击振一般会迅速消逝。对于船体的波浪冲击,包括:轻载或压载航行时船首底部出水后又入水时受到的冲击,满载航行时首部甲板所受到的上浪冲击和首部舷侧外板外倾部分所受到的波浪冲击等。
基本信息
- 中文名
击振
- 外文名
Vibration
- 别名
浪击振动
- 学科
船舶工程
- 特点
消逝迅速
- 定义
船体受波浪冲击时伴有的挠曲振动
简介
波浪激起的船体振动在目前尚研究得不充分。这种振动大致上可分为两类波浪冲击引起的船体衰减振动,即击振;由船体第一阶固有频率同波浪频率吻合所引起的持续性共振现象,称为弹振。
波浪引起的弹振对大型油轮最为突出,由于这些船的长宽比大,故船体柔性较大,在一定的装载状态和航速时,甚至很容易地由人直接观察到弹振,如果改变航向或航速,这种振动便会停止。击振有时会造成船体结构的损伤。例如,郑州”号货轮在船首遭波浪拍击后,船体发生二节点和三节点振动,可见其影响之大。
波浪激励
船舶在航行时由于波浪而激起的船体振动可分为两类。一是由子波浪的冲击引起的船体衰减振动,称为击振或冲荡。如船首出、入水,船首侧板外飘所受的波浪冲击。特别是肥大船型和平底压浪船型,其拍击力较大,可使船舶整体或局部结构产生较大的振动。对内河船来说,在船舶急流下滩或会船时所受拍击也较为显著。但由于阻尼的作用,随着冲击力的消失,振动也就很快衰减。二是船舶在波浪中航行时。当波浪的遭遇频率与船舶的垂向首阶固有频率相等或相近时,将发生船体稳态的垂向两节点振动,称为波激振动,又称为弹振。波激振动对海上大油船及肥大型货船最为突出,内河船在长江中、下游亦有发生。
船体振动及分类
船舶是漂浮在水上的复杂的弹性结构,在其受干扰而振动时,又会受到周围水的影响,因此船体的振动是非常复杂的。
人们为研究的方便,通常将船体振动分为总振动与局部振动两大类。总振动是指将船体视为一个整体的船舶总体振动;而船体局部振动是指组成船舶的各个局部结构构件或部件的振动,如梁、板、板架、桅杆、螺旋桨、轴包架、轴支架等的振动。实际上,这两类振动往往是同时存在且互相耦合的,但在一定条件下,可不考虑两者的耦合,而单独的进行分析。
船体振动与其他振动一样,按不同的受力情况,可分为自由振动和强迫总振动两种。船体振动所受到的力有激振力、弹性恢复力、惯性力和阻尼力。阻尼力的数值相对较微小,对低频振动的主振动形式与频率影响不大,故可当作无阻尼振动考虑。高谐调阻尼影响扩大,需考虑阻尼的影响。特别在共振时,不论谐调高低,阻尼力有减低动力放大因数的作用,因而必须考虑在内。船体所受的激振力有周期性和非周期性两种。周期性激振力(如由主机或螺旋桨引起的激振力)能使船体产生周期性的振动是讨论的主要内容;非周期性激振力亦能使船体产生振动,但其振动性质不稳定,在本书中不作详细讨论,如船舶在不规则波浪中的振动,由于波浪外力的随机性质,因此其振动规律不能用简单的函数来表示,只能用概率和统计的方法来描述其数量规律。这种在任何未来时刻表征振动物理量的瞬时值不能预先精确地加以判断的非周期性的持续振动称为随机振动。但当波浪的遭遇频率与船体的首谐垂向固有频率相等时,会出现由波浪对船体的非冲击性水动力作用引起的全船稳态垂向两节点振动(高谐振动阻尼大,消逝快),这种振动称为波激振动(也就是上面说的自由振动),又称为弹振。此外浪击振动(又称击振)也是一种非周期性振动,它是船体受波浪冲击而出现的弯曲振动现象,由于阻尼的作用而将逐渐消失。