艉轴承等效支点位置对轴系回旋振动的影响

(海军工程大学 科研部，武汉 4300333)

伴随着船舶大型化及推进功率的不断提高，推进系统倾向布置多轴系，增大舷外托架支承和艉管轴承间距等方式，结果使得轴系，尤其是高速船舶轴系的回旋振动固有频率降低，导致作用在螺旋桨上流体的频率有可能接近其回旋振动的固有频率，产生共振。因此探讨艉轴不同支承方式及其等效支点位置对轴系回旋振动的影响，对于优化轴系设计，防止推进轴系共振具有理论意义和工程应用价值[1]。

轴系回旋振动是由于轴系转动部件的不平衡以及螺旋桨在不均匀流场中所产生的交变弯矩引起的周期性弯曲现象。对于民用商船，螺旋桨转速通常较低(100～200 r/min)，而回旋振动的一阶固有频率较高(500～600 r/min以上)，在工作范围内一般不会出现共振问题，但对于舰艇推进轴系(尤其是高速船舶轴系)，则有可能发生[2]。

轴系回旋振动与艉轴承支点位置有关，各国船级社一般都是按照经验值加以确定[3]。实践表明，在轴系校中和回旋振动计算时，同种材料的轴系支点位置的变化范围常不一致，为此，ABS制定了艉轴承单点和双点支承规范，推荐采用两点支承，但两点的计算结果必须符合单点支承计算结果[4]。文献[5]运用传递矩阵研究船舶艉轴承刚性多支承问题对各轴承支反力分布的影响。文献[6]应用有限元方法对比研究了艉轴承单点和双点支承下轴系的振动特性，得到两点支承有更高的回旋振动固有频率。

目前，在分析回旋振动特性时，很少考虑艉轴承支点位置变动对各轴承受力状况及轴系回旋振动的影响，没有提出合适的轴承等效支点位置的确定方法。……