一种船舶轴系扭振临界转速的计算方法技术

本发明专利技术涉及一种计算船舶轴系扭振临界转速的新方法，该方法对影响船舶轴系扭振的因素进行了分析，得出了一种船舶轴系扭振临界转速的新计算公式为：?。通过对实船数据的计算并与船舶轴系实际扭振情况进行对比，本发明专利技术临界转速计算方法的可靠性得到了有效的验证，对船舶轴系设计、制造等相关技术人员提前预测、有效进行扭振消减、回避具有较强的实际价值和意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船舶，特别涉及到船舶设计、建造和使用时用到的一个重要参数轴系扭振临界转速的计算方法。技术背景扭振是关于传动系统激励频率对固有频率影响程度，反映了系统是否存在谐振 (共振)的危险程度，其主要与系统各组成件的转动惯量和扭转刚度有关。产生扭转振动的主要原因是旋转机械的主动力矩与负荷反力矩之间失去平衡，扭振本质上是由于传动轴并非绝对的刚体，而是存在弹性，因而在高速旋转中，传动轴上的不同部位会产生不同大小、不同相位的瞬时速度起伏，形成沿旋转方向的来回扭动和振动。扭振具有极大的破坏性，轻者使作用在轴上的切向交变扭应力增大，致使剪切应力超过弹性限度，增加轴的疲劳损伤，降低使用寿命，影响机械传动系统安全运行；在严重时扭振会使轴系产生裂纹，甚至损坏或断裂，导致恶性事故。目前船舶推进轴系由推进轴、中间轴、艉轴(螺旋桨轴)等许多部件和轴段组成，这是一个复杂的多质量弹性系统。船舶推进轴系的扭振是不可避免的。如果在船舶动力装置设计、制造、试航等阶段重视船舶轴系的扭振问题，进行扭振消减、回避方面必要的计算和预测，就可以使船舶轴系不出现严重的工作问题，保证船舶的正常交付、正常航行和正常运营。现有技术中人们往往从力学的角度来计算船舶轴系的扭振临界转速，但是该方式往往需要复杂的运算和模拟。还有人利用计算机程序来完成计算，其结论需要等到船舶实际试航时才能得到
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新的计算船舶轴系扭振临界转速的方法。本专利技术的方法要能够利用简单的已有参数，来通过简单的计算得出船舶轴系扭振的临界转速，以指导船舶设计、建造和运营。为了达到上述专利技术目的，本专利技术专利提供的技术方案如下，其特征在于，该方法包括如下步骤①确定需要测量船舶的螺旋桨上叶片的数目，该叶片的数目以N表示；②根据船舶轴系的制作材料，测量出轴系材料的弹性模量E，并测量出轴系材料的密度G，测量出船舶上螺旋桨与推力轴承之间的轴长度L，根据上述参数计算出参数a，其中 a=E/ (GL2)；③测算出推力轴承座处的挠性值k，计算出轴系的质量m，并计算出螺旋桨干燥时的质量M，计算参数Me= m + 2M，得出参数b的大小，其中，b=k/Me ；④根据在建船舶的吨位，确定Bx值的大小，其中=Bx=，BX为正整数，D= -；⑤根据上述的参数，通过如下公式计算船舶轴系扭振的临界转速为在本专利技术船舶轴系扭振临界转速的计算方法中，所述船舶中包括有散货船和油船，其中29. 7万吨油船对应的氏9.7=0。在本专利技术船舶轴系扭振临界转速的计算方法中，所述步骤④中的所取数值为计算值的整数部分。基于上述技术方案，本专利技术的船舶轴系扭振的临界转速计算方法在实际应用中具有如下技术效果1.本专利技术提供给国内外船级社、船舶轴系设计、研发院所及相关工程技术人员一种新的、简单的计算方法，可以在没有专业软件的情况下，快速计算出船舶轴系扭振临界转速。2.本专利技术的方法不需要对船舶轴系进行复杂的扭振方面的受力计算、分析，也不需要通过对实船轴系的扭振测试，通过本专利技术就可以验证轴系设计的科学性和可靠性。3.本专利技术的方法可以最大程度地给船舶动力装置设计、制造、试航等阶段提供轴系扭振的预测，通过适当的轴系扭振消减、回避就可以最大程度地使船舶轴系不出现严重的轴系扭振问题，保证船舶的正常交付、正常航行、正常运营。具体实施方式下面我们结合具体的实施例来对本专利技术船舶轴系扭振临界转速的计算方法做进一步的详细阐述，以求在实践过程中检验本专利技术方法的实用价值，但不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术是一种计算船舶轴系扭振临界转速的新方法，该方法先确定、计算船舶轴系的有关数据、参数，然后按照本方法提供的运算方式进行相关计算，最后即可得出船舶轴系扭振临界转速。该临界转速可以指导船舶的设计、建造和航运过程。在实际应用中，上述方法的详细步骤可以用17.7万吨散货船的船型设计和建造为实例，来对本专利技术的计算方法做进一步的详细阐述第一步、确定船舶上与轴系相连接螺旋桨上的叶数，在1 7. 7万吨散货船上，螺旋桨具有4个叶片，故而取Ν=4。第二步、确定轴系的制作材料，然后测量该材料的弹性模量E，实际应用中材料的弹性模量E= 20.6x10* N/mm2，轴系制作材料的密度G= 7.6 kg/mm3，然后测算螺旋桨和推力轴承之间的轴承长度L= 2520 mm，根据上述参数来计算a值的大小，其中，权利要求1. ，其特征在于，该方法包括如下步骤①确定需要测量船舶的螺旋桨上叶片的数目，该叶片的数目以N表示；②根据船舶轴系的制作材料，测量出轴系材料的弹性模量E，并测量出轴系材料的密度G，测量出船舶上螺旋桨与推力轴承之间的轴长度L，根据上述参数计算出参数a，其中 a=E/ (GL2)；③测算出推力轴承座处的挠性值k，计算出轴系的质量m，并计算出螺旋桨干燥时的质量M，计算参数Me= m + 2M，得出参数b的大小，其中b=k/Me ；④根据在建船舶的吨位，确定Bx值的大小，其中=Bx=，BX为正整2.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述船舶中包括有散货船和油船，其中29. 7万吨油船对应的B29.7=0。3.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤④中的表示所取数值为计算值的整数部分。全文摘要本专利技术涉及一种计算船舶轴系扭振临界转速的新方法，该方法对影响船舶轴系扭振的因素进行了分析，得出了一种船舶轴系扭振临界转速的新计算公式为 。通过对实船数据的计算并与船舶轴系实际扭振情况进行对比，本专利技术临界转速计算方法的可靠性得到了有效的验证，对船舶轴系设计、制造等相关技术人员提前预测、有效进行扭振消减、回避具有较强的实际价值和意义。文档编号G06F19/00GK102521512SQ20111041905公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日专利技术者刘明丽, 王凯, 祁建成, 陈燕飞 申请人:上海外高桥造船有限公司, 上海江南长兴造船有限责任公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈燕飞，祁建成，王凯，刘明丽，
申请(专利权)人：上海江南长兴造船有限责任公司，上海外高桥造船有限公司，
类型：发明
国别省市：