艦船推進(jìn)軸系的螺旋槳激勵(lì)力傳遞特性

俞強(qiáng)，王磊，劉偉

中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北武漢430064

艦船推進(jìn)軸系的螺旋槳激勵(lì)力傳遞特性

俞強(qiáng)，王磊，劉偉

中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北武漢430064

螺旋槳激勵(lì)力會(huì)通過(guò)軸系向各軸承基座傳遞，并激發(fā)船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)聲輻射問(wèn)題。為掌握螺旋槳不同方向激勵(lì)力通過(guò)軸系的傳遞規(guī)律，利用船舶推進(jìn)軸系試驗(yàn)臺(tái)，在軸系固有特性計(jì)算與測(cè)試的基礎(chǔ)上，測(cè)試分析螺旋槳水平、垂向與縱向激勵(lì)力通過(guò)軸系向3個(gè)軸承基座的傳遞特性。結(jié)果表明：?jiǎn)畏较蚣?lì)力作用下，軸系會(huì)產(chǎn)生不同方向的耦合振動(dòng)，并在基座處產(chǎn)生3個(gè)方向的振動(dòng)，其中軸系振動(dòng)固有頻率有明顯體現(xiàn)；不同方向的激勵(lì)力傳遞路徑不同，水平激勵(lì)在艉軸后軸承基座處產(chǎn)生較大水平振動(dòng)，垂向激勵(lì)在艉軸后軸承和推力軸承基座處產(chǎn)生較大垂向振動(dòng)，縱向激勵(lì)在推力軸承基座處產(chǎn)生較大縱向振動(dòng)，螺旋槳激勵(lì)力通過(guò)軸系向艉軸前軸承基座的傳遞相對(duì)較弱；與垂向激勵(lì)相比，水平激勵(lì)會(huì)在3個(gè)軸承基座處產(chǎn)生更大的振動(dòng)響應(yīng)。

軸系；螺旋槳；振動(dòng)；激勵(lì)力；軸承基座；傳遞特性

0 引 言

螺旋槳是艦船艉部主要噪聲源之一，其旋轉(zhuǎn)時(shí)與海水作用會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這種振動(dòng)一方面直接向水中輻射噪聲，另一方面螺旋槳激勵(lì)力通過(guò)軸系傳遞到基座與船體，引起船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)，產(chǎn)生輻射噪聲。因此，研究螺旋槳激勵(lì)力通過(guò)軸系向船體的傳遞特性具有重要意義。

在潛艇艉部振動(dòng)控制這一工程實(shí)際問(wèn)題的牽引下，自上世紀(jì)40年代，美國(guó)開(kāi)展了軸系振動(dòng)與螺旋槳激勵(lì)艇體振動(dòng)的研究［1-3］，并于上世紀(jì)80年代進(jìn)行了主動(dòng)與半主動(dòng)控制技術(shù)研究［4-6］，研制的軸系振動(dòng)控制裝置已應(yīng)用于實(shí)艇。英國(guó)的研究基本同步于美國(guó)，起步于上世紀(jì)40年代并于60年代開(kāi)展了軸系縱振共振調(diào)整器（RC）的研究［7］。近年來(lái)，澳大利亞新南威爾士大學(xué)與西澳大利亞大學(xué)的Pan和Dylejko，Merz等［8-12］在螺旋槳激勵(lì)船體振動(dòng)理論分析與控制裝置研制方面開(kāi)展了卓有成效的研究工作。國(guó)內(nèi)在螺旋槳激勵(lì)軸系與船體振動(dòng)方面的研究起步較晚，但進(jìn)展較快，其中曾革委等［13-24］對(duì)艦船艉部縱向激勵(lì)力傳遞特性、振動(dòng)響應(yīng)、槳—軸—艇系統(tǒng)振動(dòng)控制等進(jìn)行了研究，并提出了主、被動(dòng)控制措施。上述研究關(guān)注的重點(diǎn)是槳—軸系統(tǒng)的縱向振動(dòng)對(duì)艉部聲輻射的影響，但對(duì)螺旋槳縱向、橫向激勵(lì)力沿軸系向基座的傳遞規(guī)律這一問(wèn)題缺乏直接性的研究，而該問(wèn)題也是開(kāi)展艦船軸系與船體基座聲學(xué)設(shè)計(jì)需突破的難點(diǎn)之一。

本文的研究將基于本單位推進(jìn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室軸系試驗(yàn)臺(tái)架，通過(guò)在螺旋槳部位施加激勵(lì)，測(cè)試其在各軸承基座處產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行軸系固有特性計(jì)算與測(cè)試以剔除基座振動(dòng)的影響，分析螺旋槳激勵(lì)力沿軸系的傳遞規(guī)律。

1 試驗(yàn)研究方法

本研究采用的推進(jìn)軸系試驗(yàn)臺(tái)架總長(zhǎng)約17 m，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)置有彈性聯(lián)軸器、中間軸承、推力軸承、艉軸軸承和軸段等，是一種通用的船舶軸系試驗(yàn)臺(tái)架，具有一定的普遍性。軸系試驗(yàn)臺(tái)架布置圖如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)臺(tái)架布置簡(jiǎn)圖Fig.1 Layout of the test rig

為排除軸系旋轉(zhuǎn)時(shí)的軸承摩擦振動(dòng)和電動(dòng)機(jī)、輔機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)干擾，試驗(yàn)采用靜態(tài)錘擊法，即在軸系靜止?fàn)顟B(tài)下，在螺旋槳部位采用錘擊方式模擬寬帶激勵(lì)，軸承基座上布置振動(dòng)傳感器，以獲取軸承基座的三向振動(dòng)。考慮到電動(dòng)機(jī)采用了減振器和彈性聯(lián)軸器等隔振措施，中間軸承基座與推力軸承基座在一個(gè)公共基座上，故在電動(dòng)機(jī)基座和中間軸承基座處不設(shè)置振動(dòng)測(cè)點(diǎn)，在艉軸后軸承、艉軸前軸承和推力軸承3個(gè)基座上分別設(shè)置9個(gè)單向振動(dòng)傳感器，分別拾取基座在螺旋槳模擬激勵(lì)力作用下的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。同時(shí)，結(jié)合臺(tái)架軸系固有頻率與振型計(jì)算、測(cè)試結(jié)果，分析螺旋槳激勵(lì)沿軸系向船體基座的傳遞規(guī)律。

2 軸系固有振動(dòng)特性識(shí)別

設(shè)備基座上測(cè)量得到的振動(dòng)信號(hào)是軸系—基座系統(tǒng)振動(dòng)特性的體現(xiàn)，與軸系參數(shù)、基座參數(shù)密切相關(guān)，為剔除基座參數(shù)對(duì)軸系傳遞特性的影響，關(guān)注軸系自身的傳遞特性問(wèn)題，有必要對(duì)軸系固有振動(dòng)特性進(jìn)行分析，以識(shí)別振動(dòng)測(cè)量信號(hào)，排除基座振動(dòng)特性對(duì)所研究問(wèn)題的影響。

2.1 軸系固有頻率理論計(jì)算

根據(jù)試驗(yàn)臺(tái)架軸系參數(shù)，采用有限元方法建立計(jì)算模型，將軸系簡(jiǎn)化為具有環(huán)形截面的階梯連續(xù)梁系統(tǒng)。每一梁段分配獨(dú)立的幾何特性和材料參數(shù)，用慣性元件（包含質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）或者嵌入式彈性聯(lián)接（如聯(lián)軸器）等元件模擬梁段之間的聯(lián)接關(guān)系。對(duì)于螺旋槳，將其簡(jiǎn)化為具有質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的剛性元件，忽略槳葉的彈性作用。用線性剛度、阻尼特性描述軸承的支承特征，由彈簧質(zhì)量系統(tǒng)建模，并將軸承支承載荷分別等效至各接觸點(diǎn)。軸系在彈性聯(lián)軸器處斷開(kāi)，只保留彈性聯(lián)軸器的從動(dòng)端，并將其簡(jiǎn)化為具有質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的剛性元件。通過(guò)以上步驟，將軸系簡(jiǎn)化為如圖2所示的計(jì)算模型。其中螺旋槳、彈性聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)采用集中質(zhì)量單元處理，軸承與軸系用彈簧單元連接，軸段用梁?jiǎn)卧幚?，建立的有限元模型如圖3所示。

圖2 軸系計(jì)算模型Fig.2 Calculation model of the shafting

圖3 軸系計(jì)算有限元模型Fig.3 FE model of the shafting

考慮到低頻振動(dòng)是軸系振動(dòng)關(guān)心的重點(diǎn)，取100 Hz以下計(jì)算結(jié)果，水平和垂向前5階、縱向前2階計(jì)算頻率如表1所示。

表1 軸系振動(dòng)固有頻率計(jì)算值Tab.1 Natural frequencies calculated values of shafting vibrations

2.2 軸系固有頻率與振型測(cè)試

為驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)試驗(yàn)臺(tái)架的軸系進(jìn)行固有頻率和振型測(cè)量。測(cè)試采用傳感器在固定位置拾振，通過(guò)移動(dòng)錘擊法獲取模態(tài)參數(shù)。拾振位置根據(jù)模態(tài)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行選擇，避免靠近振型節(jié)點(diǎn)。根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果，軸系水平和垂向模態(tài)參數(shù)測(cè)量在螺旋槳、艉軸和推力中間軸3個(gè)位置同時(shí)進(jìn)行拾振，從螺旋槳到中間軸不同軸段部位（共16處）分別進(jìn)行水平和垂向錘擊，獲取頻響函數(shù)，然后使用時(shí)域最小二乘復(fù)指數(shù)法進(jìn)行模態(tài)參數(shù)辨識(shí)。受現(xiàn)場(chǎng)條件測(cè)點(diǎn)和錘擊點(diǎn)的限制，軸系縱向僅測(cè)量固有頻率，不測(cè)量縱向振型，縱向錘擊點(diǎn)設(shè)置在推力軸后法蘭處，拾振點(diǎn)位置不變。

對(duì)比軸系振動(dòng)固有頻率測(cè)試與理論計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)其前5階（100 Hz以內(nèi)）的最大誤差約為5%，具體如表2所示。

表2 軸系振動(dòng)固有頻率測(cè)量值及差值Tab.2 Natural frequencies measured values of shafting vibrations and the D-values comparing to calculated values

軸系水平和垂向振型對(duì)比如圖4和圖5所示。從圖中可以看出，理論計(jì)算振型與實(shí)測(cè)結(jié)果基本相同，軸系水平和垂向振動(dòng)振型相似，1，2階振動(dòng)以艉軸振動(dòng)為主。

圖4 軸系水平振動(dòng)前5階振型Fig.4 First five orders lateral vibration modes in horizontal direction

圖5 軸系垂向振動(dòng)前5階振型Fig.5 First five orders lateral vibration modes in vertical direction

通過(guò)理論計(jì)算與試驗(yàn)測(cè)試，獲得了試驗(yàn)臺(tái)架軸系固有振動(dòng)頻率和振型，可為傳遞特性分析奠定基礎(chǔ)。

3 螺旋槳激勵(lì)力傳遞特性測(cè)試分析

在軸系試驗(yàn)臺(tái)架螺旋槳部位沿水平、垂向、縱向3個(gè)方向分別施加沖擊激勵(lì)，同時(shí)測(cè)量3個(gè)軸承基座的振動(dòng)響應(yīng)，研究螺旋槳部位3個(gè)不同方向激勵(lì)力通過(guò)軸系向基座的傳遞特性。

3.1 水平激勵(lì)力傳遞測(cè)試分析

在螺旋槳部位施加水平激勵(lì)，艉軸前軸承基座、艉軸后軸承基座和推力軸承基座處3個(gè)方向的傳遞特性如圖6所示（圖中，g/N表示重力加速度每牛頓）。從圖中可以看出，螺旋槳水平激勵(lì)條件下軸系的傳遞特性有以下特點(diǎn)：

1）所有軸承部位都產(chǎn)生3個(gè)方向的振動(dòng)，其中水平和縱向振動(dòng)較為強(qiáng)烈，垂向振動(dòng)相對(duì)較弱。

2）基座水平振動(dòng)在10～60 Hz范圍，艉軸后軸承基座位置在軸系水平固有頻率16.6，51.7 Hz附近振動(dòng)較大，在60～100 Hz范圍，3個(gè)基座的振動(dòng)相當(dāng)。

圖6 水平激勵(lì)下振動(dòng)傳遞Fig.6 Vibration transmissibility at horizontal impulse excitation

3）基座垂向振動(dòng)中，推力軸承和艉軸前軸承基座部位的振動(dòng)高于艉軸后軸承基座。

4）總體上看，基座振動(dòng)最大峰值點(diǎn)出現(xiàn)在約95 Hz處，該峰值點(diǎn)在3個(gè)基座的3個(gè)方向振動(dòng)上都有體現(xiàn)，說(shuō)明該峰值頻率是基座固有頻率的可能性較小，應(yīng)是軸系固有頻率，該頻率與軸系第8階水平振動(dòng)固有頻率（94.8 Hz）接近。

5）水平激勵(lì)力在基座處產(chǎn)生的縱向和垂向振動(dòng)峰值頻率體現(xiàn)了軸系水平固有振動(dòng)頻率，如16.6，51.7 Hz比較明顯，說(shuō)明軸系振動(dòng)以水平彎曲振動(dòng)特征為主。

3.2 垂向激勵(lì)力傳遞測(cè)試

在螺旋槳部位進(jìn)行垂向激勵(lì)，艉軸前軸承基座、艉軸后軸承基座和推力軸承基座處3個(gè)方向的傳遞特性如圖7所示。從圖中可以看出，螺旋槳垂向激勵(lì)條件下沿軸系的傳遞特性有以下特點(diǎn)：

1）所有軸承部位都產(chǎn)生3個(gè)方向的振動(dòng)。

2）基座垂向振動(dòng)中，艉軸后軸承與推力軸承基座的振動(dòng)較大，艉軸前軸承的較小。

圖7 垂向激勵(lì)下振動(dòng)傳遞Fig.7 Vibration transmissibility at vertical impulse excitation

3）總體上看，基座振動(dòng)最大峰值點(diǎn)出現(xiàn)在約89 Hz處，與軸系第5階垂向固有振動(dòng)頻率接近。

4）垂向激勵(lì)力在基座處產(chǎn)生的水平和垂向振動(dòng)峰值頻率與軸系垂向固有振動(dòng)頻率較為接近。

3.3 縱向激勵(lì)力傳遞測(cè)試

在螺旋槳部位進(jìn)行縱向激勵(lì)，艉軸前軸承基座、艉軸后軸承基座和推力軸承基座處3個(gè)方向的傳遞特性如圖8所示。可以看出，螺旋槳部位縱向激勵(lì)條件下軸系的傳遞特性有以下特點(diǎn)：

圖8 縱向激勵(lì)下振動(dòng)傳遞Fig.8 Vibration transmissibility at longitudinal impulse excitation

1）所有軸承部位都產(chǎn)生3個(gè)方向的振動(dòng)。

2）基座振動(dòng)中，縱向振動(dòng)高于水平振動(dòng)和垂向振動(dòng)，其中推力軸承基座縱向振動(dòng)最大。

3）3個(gè)基座的水平振動(dòng)與垂向振動(dòng)相似。

4）縱向振動(dòng)中，基座振動(dòng)峰值點(diǎn)出現(xiàn)在39，87 Hz附近，與軸系第1，2階縱向固有振動(dòng)頻率接近。

5）在水平振動(dòng)和垂向振動(dòng)中，基座振動(dòng)峰值點(diǎn)出現(xiàn)在39，63，87和90 Hz附近，與軸系縱向和垂向固有振動(dòng)頻率接近，說(shuō)明縱向激勵(lì)會(huì)激發(fā)軸系彎曲振動(dòng)。

4 結(jié) 論

本文針對(duì)螺旋槳激勵(lì)力通過(guò)軸系向船體基座的傳遞問(wèn)題，利用船舶推進(jìn)軸系試驗(yàn)臺(tái)架，測(cè)試了不同方向螺旋槳激勵(lì)力沿軸系傳遞后在各基座產(chǎn)生的三向振動(dòng)響應(yīng)，結(jié)合軸系固有特性計(jì)算與測(cè)試結(jié)果，分析了螺旋槳激勵(lì)力的傳遞特性。研究表明：

1）單方向的激勵(lì)力會(huì)在基座處產(chǎn)生3個(gè)方向的振動(dòng)。單向激勵(lì)條件下，基座處振動(dòng)響應(yīng)會(huì)明顯體現(xiàn)出與激勵(lì)力相同方向的軸系振動(dòng)固有頻率，并占據(jù)主導(dǎo)地位，同時(shí)還會(huì)體現(xiàn)其他方向的軸系振動(dòng)固有頻率，說(shuō)明在單向激勵(lì)作用下，軸系會(huì)產(chǎn)生不同方向的耦合振動(dòng)。

2）水平激勵(lì)、垂向激勵(lì)和縱向激勵(lì)會(huì)在基座各自相應(yīng)方向上產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的振動(dòng)，但各基座的振動(dòng)響應(yīng)有所區(qū)別。水平激勵(lì)在艉軸后軸承基座處產(chǎn)生較大水平振動(dòng)，垂向激勵(lì)在艉軸后軸承和推力軸承基座處產(chǎn)生較大垂向振動(dòng)，縱向激勵(lì)在推力軸承基座處產(chǎn)生較大縱向振動(dòng)，說(shuō)明不同方向激勵(lì)的傳遞路徑有所不同，同時(shí)也表明螺旋槳部位激勵(lì)通過(guò)軸系傳遞到艉軸前軸承基座相對(duì)較弱。

3）水平激勵(lì)相對(duì)于垂向激勵(lì)會(huì)在3個(gè)軸承基座處產(chǎn)生更大的振動(dòng)響應(yīng)。

本文的研究以大尺度艦船推進(jìn)軸系模擬試驗(yàn)臺(tái)架為對(duì)象進(jìn)行，但考慮到不同推進(jìn)軸系在配置與結(jié)構(gòu)尺寸上會(huì)有所差異，因此，研究結(jié)果在具體的數(shù)值上會(huì)因推進(jìn)軸系的不同而變化，但并不影響結(jié)論的適用性。此外，本文的研究是在軸系靜態(tài)條件下進(jìn)行，未考慮軸系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承潤(rùn)滑膜的剛度與阻尼效應(yīng)，后續(xù)將針對(duì)該問(wèn)題開(kāi)展研究。

［1］ RIGBY C P.Longitudinal vibrations of marine propel?ler shafting［J］.Transactions of the Institute of Marine Engineers，1948，60：67-78.

［2］ KANE J R，McGOLDRICK R T.Longitudinal vibra? tions of marine propulsion-shafting systems［J］.Trans?actions of the Society of Naval Architects and Marine Engineers，1949，57：193-252.

［3］ CHERTOCK G.Forces on a submarine hull induced by the propeller［J］.Journal of Ship Research，1965，9（2）：122-130.

［4］ LEWIS D W，ALLAIRE P E.Control of oscillating transmitted forces in axial thrust bearings with a sec?ondarymagneticbearing［J］.ASLE Transactions，1987，30（1）：1-10.

［5］ LEWIS D W，ALLAIREP E，THOMAS P W.Active magnetic control of oscillatory axial shaft vibrations in ship shaft transmission system spart 1：system natural frequencies and laboratory scale model［J］.Tribology Transactions，1989，32（2）：170-178.

［6］ LEWIS D W，ALLAIRE P E，THOMAS P W.Active magnetic control of oscillatory axial shaft vibrations in ship shaft transmission systems part 2：control analysis and response of experimental system［J］.Tribology Transactions，1989，32（2）：179-188.

［7］ GOODWIN A J H.The design of a resonance changer to overcome excessive axial vibration of propeller shaft?ing［J］.Transactions of the Institute of Marine Engi?neers，1960，72：37-63.

［8］ PAN J，F(xiàn)ARAG N，LIN T，et al.Propeller induced structural vibration through the thrust bearing［C］//Pro?ceedings of Acoustics 2002.Adelaide，Australia：AAS，2002：390-399.

［9］ DYLEJKO P G，KESSISSOGLOU N J，TSO Y，et al. Optimisation of a resonance changer to minimize the vi?bration transmission in marine vessels［J］.Journal of Sound and Vibration，2007，300（1/2）：101-116.

［10］ DYLEJKO P G.Optimum resonance changer for sub?merged vessel signature reduction［D］.Sydney，Aus?tralia：The University of New South Wales，2008.

［11］ MERZ S，KESSISSOGLOU N J，KINNS R，et al.Re?duction of the sound power radiated by a submarine using passive and active vibration control［C］//Pro?ceedings of Acoustics 2009.Adelaide，Australia：AAS，2009.

［12］ MERZ S，KINNS R，KESSISSOGLOU N J.Structur?al andacoustic responses of a submarine hull due to propellerforces［J］.Journal of Sound and Vibration，2009，325（1/2）：266-286.

［13］ 曾革委.螺旋槳軸系艇體半主動(dòng)控制仿真［C］// 2005年船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.舟山：中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)，2005.

［14］ 陳志剛，吳崇健，付愛(ài)華.WPA法在艦船軸系縱向振動(dòng)分析中的應(yīng)用［C］//2005年船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.舟山：中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)，2005.

［15］ 謝基榕，吳有生，沈順根.船舶軸系子系統(tǒng)力傳遞特性研究［J］.中國(guó)造船，2011，52（1）：80-89. XIE Jirong，WU Yousheng，SHEN Shungen.Trans?mission characterofpropellerexcitation through shaft-line system to hull［J］.Shipbuilding of China，2011，52（1）：80-89.

［16］ 祁立波，劉艷敏，劉愷.船舶主推進(jìn)軸系力傳遞特性研究［C］//第十四屆船舶水下噪聲學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.重慶：中國(guó)船舶科學(xué)研究中心，2013.

［17］ 張金國(guó)，姚世衛(wèi)，王雋.法蘭盤(pán)式推力軸承推進(jìn)軸系振動(dòng)傳遞特性分析研究［J］.噪聲與振動(dòng)控制，2008，28（2）：23-25，36. ZHANG Jinguo，YAO Shiwei，WANG Jun.Research on vibration transfer characteristics of flanged thrust bearing［J］.Noise and Vibration Control，2008，28（2）：23-25，36.

［18］ 曹貽鵬.推進(jìn)軸系引起的艇體結(jié)構(gòu)振動(dòng)與輻射噪聲控制研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2008.

［19］ 馮國(guó)平，諶勇，黃修長(zhǎng)，等.艦艇艉部縱向激勵(lì)傳遞特性分析［J］.噪聲與振動(dòng)控制，2009，29（6）：132-135. FENG Guoping，CHEN Yong，HUANG Xiuchang，et al.Study on transmission paths in submarine stern excited longitudinally［J］.Noise and Vibration Con?trol，2009，29（6）：132-135.

［20］ 諶勇，張志誼，華宏星.電磁式船舶軸系縱向振動(dòng)主動(dòng)控制裝置：CN 102072276 A［P］.2011-02-25.

［21］ 李良偉，趙耀，陸坡，等.減小船舶軸系縱向振動(dòng)的動(dòng)力減振器參數(shù)優(yōu)化［J］.中國(guó)造船，2010，51（2）：139-148. LI Liangwei，ZHAO Yao，LU Po，et al.Optimization of dynamic absorber parameters for reducing axial vi?bration of ship shafting［J］.Shipbuilding of China，2010，51（2）：139-148.

［22］ 劉耀宗，王寧，孟浩，等.基于動(dòng)力吸振器的潛艇推進(jìn)軸系軸向減振研究［J］.振動(dòng)與沖擊，2009，28（5）：184-187. LIU Yaozong，WANG Ning，MENG Hao，et al.De?sign of dynamic vibration absorbers to reduce axial vi?bration of propelling shafts of submarines［J］.Journal of Vibration and Shock，2009，28（5）：184-187.

［23］ 王家盛.基于原理模型的潛艇推進(jìn)軸系縱向減振技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究［D］.長(zhǎng)沙：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009.

［24］ 王光榮.潛艇縱向振動(dòng)計(jì)算及振動(dòng)特性［J］.海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，17（2）：59-62. WANG Guangrong.Longitudinal vibration calculation and vibration characteristics of submarine［J］.Journal of Naval University of Engineering，2005，17（2）：59-62.

［責(zé)任編輯：喻菁］

Transmission characteristics of propeller excitation for naval marine propulsion shafting

YU Qiang，WANG Lei，LIU Wei
China Ship Development and Design Center，Wuhan 430064，China

The propeller excitation transferred through shafting to the bearing bases will induce structural vibration of the ship.To obtain the transmission laws of the propeller excitation in different directions,the transmission characteristics of the propeller excitation in the horizontal direction,vertical direction,and longitudinal direction through shafting to bearing bases are studied based on the shafting natural vibration calculation and the measurement from a general marine propulsion shafting test rig.The research results show that the exciting force applied at the propeller in any direction could induce shafting coupled vibra?tion in different directions and structural vibrations in three directions at the bearing bases;the transmis?sion paths differ in directions,with the exciting force in the horizontal direction arousing greater vibration at the aft stern bearing base horizontally,the exciting force in the vertical direction arousing greater vibra?tion at the aft stern bearing base and the thrust bearing base vertically,and the exciting force in the longitu?dinal direction arousing greater vibration at the thrust bearing base longitudinally.Moreover,the transmis?sion of propeller exciting force to the forward stern bearing base is relatively weak,and the excitation in the horizontal direction induces greater vibratory response compared to that in the vertical direction.

shafting；propeller；vibration；exciting force；bearing base；transmission characteristic

U664.3

A

10.3969/j.issn.1673-3185.2015.06.012

http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1755.TJ.20151110.1026.026.html期刊網(wǎng)址：www.ship-research.com

俞強(qiáng)，王磊，劉偉.艦船推進(jìn)軸系的螺旋槳激勵(lì)力傳遞特性［J］.中國(guó)艦船研究，2015，10（6）：81-86，94. YU Qiang，WANG Lei，LIU Wei.Transmission characteristics of propeller excitation for naval marine propulsion shafting［J］.Chinese Journal of Ship Research，2015，10（6）：81-86，94.

2015-04-21 < class="emphasis_bold"> 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：

時(shí)間：2015-11-10 10:26

國(guó)家部委基金資助項(xiàng)目

俞強(qiáng)（通信作者），男，1969年生，碩士，高級(jí)工程師。研究方向：艦船推進(jìn)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)王磊，男，1985年生，碩士，工程師。研究方向：艦船推進(jìn)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)。E-mail：wanglei626@126.com