某海關(guān)緝私艇振動(dòng)過(guò)大原因分析及其減振措施

摘 要：簡(jiǎn)述了某海關(guān)緝私艇振動(dòng)過(guò)大的情況及危害，針對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際修理經(jīng)驗(yàn)，提出改善船艇振動(dòng)過(guò)大問(wèn)題的有效解決方法。

關(guān)鍵詞：海關(guān)緝私艇；船艇振動(dòng)；振動(dòng)分析；減振措施

1 前言

應(yīng)某地方海關(guān)的委托，我司負(fù)責(zé)其下屬某海關(guān)緝私艇的監(jiān)修工作。該艇為鋼制、連續(xù)甲板、圓舭—短折角混合艇型海關(guān)緝私高速艇，在沿海執(zhí)行緝私、巡邏和邊防檢查任務(wù)。該艇設(shè)有兩臺(tái)高速主機(jī)及兩套舵槳裝置，艏部?jī)蓚?cè)及艉封板上裝有壓浪板，以減少興波阻力。該艇體主結(jié)構(gòu)除艏部分段采用橫骨架式，其余區(qū)域均采用縱骨架系統(tǒng)，主船體單底、單甲板縱骨架式鋼制焊接結(jié)構(gòu)，上層建筑為橫骨架式鋁制鉚接結(jié)構(gòu)。目前該艇已使用超過(guò)十八年，在進(jìn)廠維修前的試航時(shí)發(fā)現(xiàn)該艇主機(jī)有異常振動(dòng)，艇體振動(dòng)也較大，在主機(jī)轉(zhuǎn)速1 400 轉(zhuǎn)至1 600 轉(zhuǎn)時(shí)船艇振動(dòng)尤為明顯，特別是在鋁制上層建筑的二層駕駛甲板，振動(dòng)嚴(yán)重。試航之后，地方海關(guān)提出該艇還需繼續(xù)服役，但該艇的振動(dòng)問(wèn)題影響較大，要求維修時(shí)兼顧船艇振動(dòng)的改善。

2 振動(dòng)的危害

嚴(yán)重振動(dòng)對(duì)該艇的危害主要有以下幾點(diǎn)：

（1）因該艇為高速艦艇，嚴(yán)重振動(dòng)使艇體結(jié)構(gòu)和機(jī)械設(shè)備可能因應(yīng)力過(guò)大產(chǎn)生破壞，影響航行安全和緝私任務(wù)的執(zhí)行安全；

（2）影響船員和武裝人員的居住舒適性及船上人員的工作效率和身體健康；

（3）影響船上設(shè)備、儀表的工作，降低使用精度，縮短使用壽命。

另外，振動(dòng)還會(huì)激發(fā)噪聲，影響機(jī)艙和集控室工作人員的工作舒適性。

3 振動(dòng)原因分析

船艇作為自由漂浮在水上的空心彈性梁，在航行過(guò)程中，必然會(huì)受到各種激勵(lì)的作用，引起船艇振動(dòng)和局部振動(dòng)。

船艇振動(dòng)過(guò)大的原因大致來(lái)源于三個(gè)方面：設(shè)計(jì)缺陷、建造缺陷和結(jié)構(gòu)設(shè)備老化。據(jù)船員了解，隨著該緝私艇服務(wù)年限的增加，船艇振動(dòng)問(wèn)題逐漸凸顯且日益嚴(yán)重，因此本海關(guān)緝私艇振動(dòng)過(guò)大應(yīng)為結(jié)構(gòu)和設(shè)備老化所致。

3.1 結(jié)構(gòu)老化

（1）該海關(guān)緝私艇的船殼板和結(jié)構(gòu)件厚度相對(duì)較薄，較易出現(xiàn)變形，檢查發(fā)現(xiàn)該艇機(jī)艙至船尾的龍骨板出現(xiàn)肋骨間凹陷變形，最大凹陷變形接近20 mm，且該艇機(jī)艙和后機(jī)艙底部船底板較多出現(xiàn)點(diǎn)狀凹坑狀腐蝕，在主機(jī)海底門(mén)附近約6平方米鋼板腐蝕嚴(yán)重，測(cè)厚記錄顯示腐蝕量接近25%，此部分船底結(jié)構(gòu)的腐蝕變形可能造成船艇主機(jī)軸系的變形移位；該海關(guān)緝私艇主艇體水密隔艙和艙室內(nèi)部裝飾防護(hù)較多，拆開(kāi)艙室內(nèi)部裝飾板后，發(fā)現(xiàn)船艇右舷與上建處相接的水密隔艙艙壁板骨架和舷側(cè)強(qiáng)肋骨腐蝕嚴(yán)重，測(cè)厚記錄顯示腐蝕量接近20%，水密隔艙艙壁板波浪變形，最大變形量超過(guò)25 mm，導(dǎo)致主船體支撐上建的結(jié)構(gòu)性能下降。

（2）該海關(guān)緝私艇的上層建筑為橫骨架式鋁制鉚接結(jié)構(gòu)，檢查發(fā)現(xiàn)該艇主甲板的上建圍壁下腳多處銹爛穿孔，上建主體與上建圍壁下腳之間的鉚接有多處約10米長(zhǎng)度出現(xiàn)拉鉚、脫鉚現(xiàn)象，且整體上變形；上建主體的鋁制圍壁之間的鉚接在船舯處也拉鉚或脫鉚，產(chǎn)生變形；上建二層甲板、頂甲板也為鋁制鉚接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)局部拉鉚，人員踩上去明顯凹陷變形；局部鋁制壁板老化銹蝕，造成上層建筑結(jié)構(gòu)件連接松動(dòng)。

該海關(guān)緝私艇總布置示意圖，如圖1所示。

3.2 設(shè)備磨損

（1）主機(jī)為船艇振動(dòng)的主要激勵(lì)源之一，該艇設(shè)2臺(tái)16V高速柴油機(jī)，左右對(duì)稱(chēng)布置，經(jīng)拆檢后發(fā)現(xiàn)，左主機(jī)的右列4個(gè)缸套、左列2個(gè)缸套磨損較大，高壓泵噴油壓力不足；右主機(jī)的右列5個(gè)缸套左列2個(gè)缸套磨損較大，高壓泵噴油壓力不足；兩臺(tái)主機(jī)的基座彈性膠磨蝕較大，導(dǎo)致軸線偏移和主機(jī)減振效果降低；

（2）檢查發(fā)現(xiàn)該艇減速箱基座螺栓、螺母緊固力不夠；

（3）檢查發(fā)現(xiàn)該艇右艉軸第一列軸承磨損超標(biāo)；

（4）兩條艉軸拆下后測(cè)量艉軸跳動(dòng)量，發(fā)現(xiàn)左艉軸第一、二、三列軸承位跳動(dòng)量都超標(biāo)，其中第二列和第三列軸承位跳動(dòng)量超標(biāo)達(dá)2.20 mm；右艉軸第一、二、三列軸承位跳動(dòng)量也超標(biāo)，其中第二列和第三列軸承位跳動(dòng)量超標(biāo)達(dá)2.10 mm；

（5）拉線檢查軸系對(duì)中，發(fā)現(xiàn)左主機(jī)齒輪箱軸線與主機(jī)輸出軸中心線偏移量較大，在第一個(gè)美人架位置達(dá)到最大，為2.5mm；右主機(jī)齒輪箱與軸中心線偏移量相對(duì)小一些，也是在第一個(gè)美人架位置，為2.3mm；

（6）螺旋槳是引起船艇振動(dòng)的又一主要激勵(lì)源，拆下螺旋槳后，檢查發(fā)現(xiàn)左螺旋槳的三個(gè)槳葉均有卷曲和缺失，最大面積為60 mm x 25 mm。右螺旋槳也存在類(lèi)似情況。

該海關(guān)緝私艇軸系布置示意圖，如圖2所示。

綜上述分析，由于該海關(guān)緝私艇船殼板和結(jié)構(gòu)件腐蝕、變形，上建腐蝕、變形，上建結(jié)構(gòu)連接松動(dòng)，導(dǎo)致船艇的結(jié)構(gòu)剛性下降，增大了振動(dòng)響應(yīng)；左右主機(jī)磨損不一，基座彈性膠磨蝕，導(dǎo)致左右主機(jī)不平衡力和力矩增大，主機(jī)振動(dòng)激勵(lì)增大；軸承磨損，尾軸跳動(dòng)超標(biāo)，軸系偏移，導(dǎo)致軸系扭振增大；螺旋槳槳葉磨損缺失不平衡，導(dǎo)致振動(dòng)激勵(lì)增大。

4 減振措施

在分析了船艇振動(dòng)過(guò)大的原因之后，需要對(duì)其進(jìn)行修理，以改善船艇振動(dòng)過(guò)大的問(wèn)題。參考相關(guān)書(shū)籍，結(jié)合實(shí)際修理經(jīng)驗(yàn)，采取以下兩大方面措施：

4.1 結(jié)構(gòu)方面

（1）更換腐蝕嚴(yán)重的船底板，火工校正局部變形；火工校正波浪變形的艙壁板，更換腐蝕嚴(yán)重的艙壁板骨架和肋骨框架，在支撐上建的相應(yīng)位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)；

（2）更換上建圍壁下腳的鋼板，對(duì)脫鉚拉鉚的地方重新鉚接，更換老化的鋁制壁板、面板，保證上建結(jié)構(gòu)件之間以及上建與主船體之間的牢固連接。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛性和阻尼，降低振動(dòng)響應(yīng)。

4.2 設(shè)備方面

（1）主機(jī)中修擴(kuò)大保養(yǎng)，更換磨損過(guò)大的缸套和噴油壓力不足的高壓油泵，使主機(jī)左右側(cè)的缸套爆炸壓力相對(duì)均勻，更換主機(jī)基座彈性膠，降低主機(jī)的異常振動(dòng)；

（2）緊固減速箱基座；

（3）更換磨損超標(biāo)的艉軸軸承；

（4）兩條艉軸上機(jī)床校正，滿(mǎn)足跳動(dòng)量要求；

（5）拆除偏移量大的美人架，重新裝配，校正艉軸中心線；

（6）修補(bǔ)受損螺旋槳槳葉，校正（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）（上接第頁(yè)）螺距，做靜平衡測(cè)試。降低設(shè)備的激勵(lì)幅值和激勵(lì)傳遞。

在完成以上修理之后，進(jìn)行交船試航時(shí)，船艇振動(dòng)特別是二層駕駛甲板振動(dòng)過(guò)大問(wèn)題有了明顯改善，得到地方海關(guān)客戶(hù)的認(rèn)可。

5 結(jié)論

船艇振動(dòng)過(guò)大原因非常復(fù)雜，對(duì)于其可能產(chǎn)生原因，應(yīng)針對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)備工況，根據(jù)船艇修理工作經(jīng)驗(yàn)，參考相關(guān)說(shuō)明書(shū)和規(guī)范要求進(jìn)行有效合理的維修保養(yǎng)，降低船艇振動(dòng)，確保船艇航行安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國(guó)船級(jí)社， GD026-2000船上振動(dòng)控制指南.