專利名稱：一種船舶軸系扭振臨界轉速的計算方法
技術領域：
本發明涉及船舶，特別涉及到船舶設計、建造和使用時用到的一個重要參數軸系扭振臨界轉速的計算方法。
技術背景
扭振是關于傳動系統激勵頻率對固有頻率影響程度，反映了系統是否存在諧振 (共振)的危險程度，其主要與系統各組成件的轉動慣量和扭轉剛度有關。產生扭轉振動的主要原因是旋轉機械的主動力矩與負荷反力矩之間失去平衡，扭振本質上是由于傳動軸并非絕對的剛體，而是存在彈性，因而在高速旋轉中，傳動軸上的不同部位會產生不同大小、不同相位的瞬時速度起伏，形成沿旋轉方向的來回扭動和振動。扭振具有極大的破壞性，輕者使作用在軸上的切向交變扭應力增大，致使剪切應力超過彈性限度，增加軸的疲勞損傷，降低使用壽命，影響機械傳動系統安全運行；在嚴重時扭振會使軸系產生裂紋，甚至損壞或斷裂，導致惡性事故。
目前船舶推進軸系由推進軸、中間軸、艉軸(螺旋槳軸)等許多部件和軸段組成，這是一個復雜的多質量彈性系統。船舶推進軸系的扭振是不可避免的。如果在船舶動力裝置設計、制造、試航等階段重視船舶軸系的扭振問題，進行扭振消減、回避方面必要的計算和預測，就可以使船舶軸系不出現嚴重的工作問題，保證船舶的正常交付、正常航行和正常運營。現有技術中人們往往從力學的角度來計算船舶軸系的扭振臨界轉速，但是該方式往往需要復雜的運算和模擬。還有人利用計算機程序來完成計算，其結論需要等到船舶實際試航時才能得到
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，提供一種新的計算船舶軸系扭振臨界轉速的方法。本發明的方法要能夠利用簡單的已有參數，來通過簡單的計算得出船舶軸系扭振的臨界轉速，以指導船舶設計、建造和運營。
為了達到上述發明目的，本發明專利提供的技術方案如下一種船舶軸系扭振臨界轉速的計算方法，其特征在于，該方法包括如下步驟①確定需要測量船舶的螺旋槳上葉片的數目，該葉片的數目以N表示；②根據船舶軸系的制作材料，測量出軸系材料的彈性模量E，并測量出軸系材料的密度G，測量出船舶上螺旋槳與推力軸承之間的軸長度L，根據上述參數計算出參數a，其中 a=E/ (GL2)；③測算出推力軸承座處的撓性值k，計算出軸系的質量m，并計算出螺旋槳干燥時的質量M，計算參數Me= m + 2M，得出參數b的大小，其中，b=k/Me ；④根據在建船舶的噸位，確定Bx值的大小，其中=Bx=[ (Dx -隊9.7) XlO3]，BX為正整數，D= -；⑤根據上述的參數，通過如下公式計算船舶軸系扭振的臨界轉速為
在本發明船舶軸系扭振臨界轉速的計算方法中，所述船舶中包括有散貨船和油船，其中29. 7萬噸油船對應的氏9.7=0。
在本發明船舶軸系扭振臨界轉速的計算方法中，所述步驟④中的[(Dx -D29.7) XlO3]所取數值為計算值的整數部分。
基于上述技術方案，本發明的船舶軸系扭振的臨界轉速計算方法在實際應用中具有如下技術效果1.本發明提供給國內外船級社、船舶軸系設計、研發院所及相關工程技術人員一種新的、簡單的計算方法，可以在沒有專業軟件的情況下，快速計算出船舶軸系扭振臨界轉速。
2.本發明的方法不需要對船舶軸系進行復雜的扭振方面的受力計算、分析，也不需要通過對實船軸系的扭振測試，通過本發明就可以驗證軸系設計的科學性和可靠性。
3.本發明的方法可以最大程度地給船舶動力裝置設計、制造、試航等階段提供軸系扭振的預測，通過適當的軸系扭振消減、回避就可以最大程度地使船舶軸系不出現嚴重的軸系扭振問題，保證船舶的正常交付、正常航行、正常運營。
具體實施方式
下面我們結合具體的實施例來對本發明船舶軸系扭振臨界轉速的計算方法做進一步的詳細闡述，以求在實踐過程中檢驗本發明方法的實用價值，但不能以此來限制本發明的保護范圍。
本發明是一種計算船舶軸系扭振臨界轉速的新方法，該方法先確定、計算船舶軸系的有關數據、參數，然后按照本方法提供的運算方式進行相關計算，最后即可得出船舶軸系扭振臨界轉速。該臨界轉速可以指導船舶的設計、建造和航運過程。
在實際應用中，上述方法的詳細步驟可以用17.7萬噸散貨船的船型設計和建造為實例，來對本發明的計算方法做進一步的詳細闡述第一步、確定船舶上與軸系相連接螺旋槳上的葉數，在1 7. 7萬噸散貨船上，螺旋槳具有4個葉片，故而取Ν=4。
第二步、確定軸系的制作材料，然后測量該材料的彈性模量E，實際應用中材料的彈性模量E= 20.6x10* N/mm2，軸系制作材料的密度G= 7.6 kg/mm3，然后測算螺旋槳和推力軸承之間的軸承長度L= 2520 mm，根據上述參數來計算a值的大小，其中，
權利要求
1. 一種船舶軸系扭振臨界轉速的計算方法，其特征在于，該方法包括如下步驟①確定需要測量船舶的螺旋槳上葉片的數目，該葉片的數目以N表示；②根據船舶軸系的制作材料，測量出軸系材料的彈性模量E，并測量出軸系材料的密度G，測量出船舶上螺旋槳與推力軸承之間的軸長度L，根據上述參數計算出參數a，其中 a=E/ (GL2)；③測算出推力軸承座處的撓性值k，計算出軸系的質量m，并計算出螺旋槳干燥時的質量M，計算參數Me= m + 2M，得出參數b的大小，其中b=k/Me ；④根據在建船舶的噸位，確定Bx值的大小，其中=Bx=[ (Dx -隊9.7) XlO3]，BX為正整
2.根據權利要求1所述的一種船舶軸系扭振臨界轉速的計算方法，其特征在于，所述船舶中包括有散貨船和油船，其中29. 7萬噸油船對應的B29.7=0。
3.根據權利要求1所述的一種船舶軸系扭振臨界轉速的計算方法，其特征在于，所述步驟④中的[(Dx - D29.7) XlO3]表示所取數值為計算值的整數部分。
全文摘要
本發明涉及一種計算船舶軸系扭振臨界轉速的新方法，該方法對影響船舶軸系扭振的因素進行了分析，得出了一種船舶軸系扭振臨界轉速的新計算公式為 。通過對實船數據的計算并與船舶軸系實際扭振情況進行對比，本發明臨界轉速計算方法的可靠性得到了有效的驗證，對船舶軸系設計、制造等相關技術人員提前預測、有效進行扭振消減、回避具有較強的實際價值和意義。
文檔編號G06F19/00GK102521512SQ20111041905
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者劉明麗, 王凱, 祁建成, 陳燕飛 申請人:上海外高橋造船有限公司, 上海江南長興造船有限責任公司