4岛式半潜船的振动特性分析

李仁锋，原新嫣，何晓宁，张 雷

（招商局邮轮制造有限公司，江苏南通 226100）

0 引言

随着世界经济的不断发展，超大型货物、整体机械构件、大型海洋装备等逐渐产生，其重量和体积都远超出传统小型船舶的运输能力。因此，一种集装卸和自航能力于一体的新型半潜船兴起，主要分为3岛式半潜船和4岛式半潜船2大类[1]。其中，4岛式半潜船为满足超长型货物的运输需求，主甲板前后贯通，上层建筑采用边岛式布置于船体一侧，重心较高。同时，为保证甲板的承载面积，上层建筑的宽度较窄，横向刚度较弱。在风浪的抨击下，安全性和稳定性较差，一旦其固有频率与船上主要设备的激励频率相等或相近时，会发生共振，严重损害船体结构、影响船上设备的使用和人员的舒适性。因此，在设计阶段对4岛式半潜船的振动特性进行数值预报十分必要。

本文采用有限元软件ABAQUS，建立与实船最为接近的4岛式半潜船的三维有限元模型，重点研究4岛式半潜船振动的固有频率及振型，分析航行和定位工况下上层建筑的振动响应，并针对上层建筑横向刚度较弱的问题，提出加强底部肘板的减振方案。

1 船舶振动理论

船舶作为一种弹性结构物漂浮在水中，受到振源激励而产生复杂振动。按照激励的不同，可分为自由振动和强迫振动[2]。自由振动主要研究目标船的固有频率和固有振型，而强迫振动则主要研究不同激励下船体的响应[3]。

1.1 自由振动理论

若将船体视作变截面梁来研究，可采用经验公式、能量法和迁移矩阵法计算船体梁振动的固有频率[4]。……