2400 TEU 集装箱船振动预报和试航实测对比分析

金晖，徐恬，张新伟，马亚成，赵文斌

（上海船舶研究设计院，上海 201203）

0 前言

相比于其他船型，集装箱船（箱船）主船体大开口扭转刚度偏低。 同时，箱船上层建筑窄而高的特点，使得发生上建整体振动的风险更大。 此外，箱船为了追求高航速，采用高效的低速柴油机和大直径螺旋桨，因而激振频率更接近船体固有频率，螺旋桨叶梢与外板间隙也更小，这些特点都导致箱船的振动问题日益突出。

以2400 TEU 支线集装箱船为例， 总布置侧视图如图1 所示， 应用有限元方法进行振动预报，分析实船试航振动测试数据与振动预报结果的偏差规律，为后续同类箱船设计过程中提高振动预报精度提供参考。

图1 2400 TEU 总布置侧视图

1 主要计算参数与测试条件

该箱船的主尺度、螺旋桨、主机和上层建筑的主要参数如表1 所示。 为了更准确地预报尾部、机舱和上建的振动特性， 同时保证较高的计算效率，振动预报采用了前体粗网格、后体细网格的三维有限元模型，即主船体后段为纵骨间距细模型、前段为屈曲网格的粗模型，如图2 所示。 其中板材如外板、舱壁、甲板和肋板等采用三角形或四边形壳单元模拟，型材如扶强材、加强筋和桁材则采用带有弯曲刚度的梁单元模拟。 其他特殊结构如尾部铸钢件等使用实体单元模拟［1］。

表1 主要参数

图2 全船有限元模型

在保证振动模型结构刚度准确的同时，结构重量和设备重量等由集中质量或者非结构化质量进行模拟。利用MSC.Nastran 中内置方程，通过定义首尾吃水高度自动识别湿表面单元模拟附连水质量［2］。……