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摘要：船舶业的高速发展不仅为人们的外出工具方式增加了一种新的选择，而且更是让人们在出行当中获得了巨大的舒适感，但是，随着船舶的进一步发展，船舶上的一些设备所产生的振动却不断加大，这不仅仅影响人们出行的舒适度，而且更与当前所实施的可持续发展战略相违背，须采取切实有效的措施对船舶的振动这一现象加以解决。基于此，本文对船舶结构的振动及防范关键点进行分析。
关键词：船舶结构；振动；防范
1船舶振动带来的危害
1.1船舶振动不利于人的身体健康
当人们通过船舶进行出行时，船舶定义结构的振动产生的噪声会对人们产生很大的负面影响。如果船振动得更大，它产生的噪音就会很大。音调也会增加，这最终会导致听力丧失，更严重的是，心血管疾病和神经系统衰退。同样，乘客也不能在嘈杂的环境中充分休息。它导致了不良的生理反应，在严重的情况下，还导致了心脏病。对于驾驶员来说，长期的噪音也会对他们的驾驶造成危害，将使他们容易产生疲劳现象，除了对自己造成很大的危害外，还可能是由于疲劳驾驶，导致一系列安全事故的发生。
1.2船舶振动影响
船舶在使用过程中振动会给结构带来一系列的破坏，机械设备的磨损也将是非常巨大的。如果情况严重，甚至可能发生船体裂缝的巨大破坏事故，最后将是严重的。它影响着在海上航行的船舶的安全。在所有船舶定义的振动中，扭转振动是危害最大的，由扭转振动引起的一系列事故也是最严重的。因此，扭转振动是目前专家研究最多的问题。同时，当发生扭转振动时，在正常情况下，船舶一般不会产生振动引起的不适，因此，这种形式的振动往往被忽略，但一旦被忽视，通常会随着重大海上事故的发生而发生。同时，应该理解的是，如果发动机以主要的临界转速运转，那么自由端将带来巨大的牙齿冲击。有时，当发生强烈的共振时，船舶轴系中的某些位置只要运行很短时间，就会产生热量。如果忽视这一点，很容易导致轴和泥浆的断裂。
2振动评价标准对比
2.1考核对象
ISO20283-5：2016（E）与ISO6954：2000（E）的考核对象都是在1Hz～80Hz频率范围内频率加权汇总的振动加速度或速度的有效值（FrequencyweightedRMS），其加权系数见下图。
两种标准都从舒适性角度衡量振动问题，考虑人体对不同频率下的振动响应产生的不同反应程度。
2.2考核区域
ISO20283-5：2016（E）與ISO6954：2000（E）两种标准都是对船舶的适居性进行评估，考核区域为人长时间工作或者休息的处所。ISO6954：2000（E）仅将考核区域划分为A、B、C3个级别，即乘客房间、船员房间与工作处所。船厂在进行试航大纲编写工作时，常常由于对标准中区域类型定义混淆而导致出现考核区域选择错误或衡准值界定不明等情况。新的标准对处所进行明确的定义与分类，这给设计人员提供了明确的技术支持，避免出现上述错误，并帮助船东与船厂在测量点选取时更易达成共识。
此外，ISO20283-5：2016（E）中明确指出，机器区域不属于人长期工作与生活区域，不应包含在考核范围内。而在此之前，在进行船舶试航大纲编写时，是否将机器区域划分到考核范围内一直是船东与船厂争论的问题之一。
2.3测量点类型与数量
ISO6954：2000（E）中仅要求每层甲板测量点数量不少于2个，对测量点的处所类型没有具体要求。而ISO20283-5：2016（E）中要求对不同处所类型必须选取至少1个测量点，且每层测量点数量应满足表2中所占比例。
此外，ISO20283-5：2016（E）中提出对于房间面积较大区域，例如驾驶室、集控室、餐厅、休息室等，测量点的数量不少于1个。
在编写试航大纲时，船东与船厂对所选择测量点的位置与数量应达成共识，根据ISO6954：2000（E）标准选取测量点时通常容易忽略工作区，即维修间、洗衣间等房间，而依照新的标准则必须保证每层甲板工作区测量点数量，从而为乘客与船员提供更为优质的生活与居住环境。
2.4实测对比结果
从以上两艘船舶试航实测数据中可以看出，按照ISO6954：2000（E）的衡准要求进行考核，在对VLCC船抽查的28个区域、对散货船抽查的17个区域中，测量振动响应值全部满足标准要求。但按照ISO20283-5：2016（E）的衡准要求，VLCC船有2个测量点超出衡准限值，散货船中有9个测量点超出衡准限值。这些超标区域大多分布在驾驶室和上层建筑中船员生活舱室，该部分衡准值分别由原来的8mm/s与6mm/s降低到5mm/s与3.5mm/s。
为了保证新建船舶能够满足最新振动标准要求，设计人员应熟识和正确使用新振动标准，在设计过程中结合船型特点、主机特性与结构形式等因素，对船舶振动水平进行评估、计算与分析，采取经济有效的预防措施，避免船舶出现超标振动情况，建议从以下几个方面展开研究，从而控制船舶振动响应水平。
（1）修改舱室布置、结构布置与尺寸，改变结构固有频率；
（2）调整主机转速、缸数、螺旋桨叶数，改变激振源激振频率；
（3）优化尾部型线与螺旋桨设计，降低螺旋桨激振力；
（4）增设主机顶撑，改变机架固有频率，防止机架横向共振，减少机架振动对船体的二次激励；
（5）增设振动补偿器等。
3对于船舶振动的防范措施
3.1对于船舶产生振动部位的固有频率进行转变
通过改变船舶振动位置的原始频率W0，将其与干扰频率W1分离。最后，更好地避免振动区域，达到调频减振的目的。
原始频率W0主要是由于轴承的刚度和各部分的转动惯量起决定性作用，通过改变刚度和惯性可以达到调频的目的。在公式中，轴段的刚度与直径的四次方呈正相关，因此通过增加轴段的直径可以提高各部分的刚度，从而提高整个船舶的初始频率。通过改变定轴飞轮的惯性，还可以保持单段、双段和三段的频率。只要允许船体结构，就可以通过缩短轴系长度来改变轴系刚度，最终通过提高固有频率来达到减振效果。
增加弹性耦合可以提高船舶振动系统的频率，使用高柔度的弹性耦合可以降低原有的频率，使共振速度变小。同时，在普通转速中加入了具有较大阻力的弹性耦合，大大减小了共振力。
3.2降低共振状态时的力矩和振幅
能够在降低干扰性力矩的情况下，实现降低船舶振动时的力矩以及振动幅度，最终实现“减振”的目标。要想降低干扰性力矩，就必须对船舶各缸的发火次序或者是不断改变振动形状，最终降低振幅的矢量和，以此来实现“减振”的目标。
3.3选择合适高质量材料
只有选择合适的高质量材料，加强船舶所用材料的强度，才能提高船舶各部分的扭振力和附着力，最终使船舶安全、稳定地运行。随着科学技术的进步和发展，船舶振动的位置不断提高。为了减小船舶的振动，有必要从源头上解决这一问题。此时，应控制发动机产生的振动，并对驾驶室的振动采取进一步的缓解措施，使船舶能够在良好的条件下运行。通过材料改进，从源头上解决问题。
结语：
我国现代化进程的进一步加剧也使得航运业步入了较高速度发展的时代，为了更好的保证船舶能够进行平稳安全的航行，一线的科研人员以及现实的技术操作者应该高度认识并且把握到船舶振动所具备的特点以及规律，在正确认识到船舶振动导致的恶劣后果的基础上，对于船舶的建设和改造予以不断规范，并且对于振动系统进行精确地研究与计算，防患于未然，避免海上事故的发生。
参考文献：
[1]闵振.686TEU集装箱船振动模态研究[D].集美大学，2015.
[2]沙长源.船舰振动信号采集与数据分析研究[D].上海交通大学，2015.
关键词：船舶结构；振动；防范
1船舶振动带来的危害
1.1船舶振动不利于人的身体健康
当人们通过船舶进行出行时，船舶定义结构的振动产生的噪声会对人们产生很大的负面影响。如果船振动得更大，它产生的噪音就会很大。音调也会增加，这最终会导致听力丧失，更严重的是，心血管疾病和神经系统衰退。同样，乘客也不能在嘈杂的环境中充分休息。它导致了不良的生理反应，在严重的情况下，还导致了心脏病。对于驾驶员来说，长期的噪音也会对他们的驾驶造成危害，将使他们容易产生疲劳现象，除了对自己造成很大的危害外，还可能是由于疲劳驾驶，导致一系列安全事故的发生。
1.2船舶振动影响
船舶在使用过程中振动会给结构带来一系列的破坏，机械设备的磨损也将是非常巨大的。如果情况严重，甚至可能发生船体裂缝的巨大破坏事故，最后将是严重的。它影响着在海上航行的船舶的安全。在所有船舶定义的振动中，扭转振动是危害最大的，由扭转振动引起的一系列事故也是最严重的。因此，扭转振动是目前专家研究最多的问题。同时，当发生扭转振动时，在正常情况下，船舶一般不会产生振动引起的不适，因此，这种形式的振动往往被忽略，但一旦被忽视，通常会随着重大海上事故的发生而发生。同时，应该理解的是，如果发动机以主要的临界转速运转，那么自由端将带来巨大的牙齿冲击。有时，当发生强烈的共振时，船舶轴系中的某些位置只要运行很短时间，就会产生热量。如果忽视这一点，很容易导致轴和泥浆的断裂。
2振动评价标准对比
2.1考核对象
ISO20283-5：2016（E）与ISO6954：2000（E）的考核对象都是在1Hz～80Hz频率范围内频率加权汇总的振动加速度或速度的有效值（FrequencyweightedRMS），其加权系数见下图。
两种标准都从舒适性角度衡量振动问题，考虑人体对不同频率下的振动响应产生的不同反应程度。
2.2考核区域
ISO20283-5：2016（E）與ISO6954：2000（E）两种标准都是对船舶的适居性进行评估，考核区域为人长时间工作或者休息的处所。ISO6954：2000（E）仅将考核区域划分为A、B、C3个级别，即乘客房间、船员房间与工作处所。船厂在进行试航大纲编写工作时，常常由于对标准中区域类型定义混淆而导致出现考核区域选择错误或衡准值界定不明等情况。新的标准对处所进行明确的定义与分类，这给设计人员提供了明确的技术支持，避免出现上述错误，并帮助船东与船厂在测量点选取时更易达成共识。
此外，ISO20283-5：2016（E）中明确指出，机器区域不属于人长期工作与生活区域，不应包含在考核范围内。而在此之前，在进行船舶试航大纲编写时，是否将机器区域划分到考核范围内一直是船东与船厂争论的问题之一。
2.3测量点类型与数量
ISO6954：2000（E）中仅要求每层甲板测量点数量不少于2个，对测量点的处所类型没有具体要求。而ISO20283-5：2016（E）中要求对不同处所类型必须选取至少1个测量点，且每层测量点数量应满足表2中所占比例。
此外，ISO20283-5：2016（E）中提出对于房间面积较大区域，例如驾驶室、集控室、餐厅、休息室等，测量点的数量不少于1个。
在编写试航大纲时，船东与船厂对所选择测量点的位置与数量应达成共识，根据ISO6954：2000（E）标准选取测量点时通常容易忽略工作区，即维修间、洗衣间等房间，而依照新的标准则必须保证每层甲板工作区测量点数量，从而为乘客与船员提供更为优质的生活与居住环境。
2.4实测对比结果
从以上两艘船舶试航实测数据中可以看出，按照ISO6954：2000（E）的衡准要求进行考核，在对VLCC船抽查的28个区域、对散货船抽查的17个区域中，测量振动响应值全部满足标准要求。但按照ISO20283-5：2016（E）的衡准要求，VLCC船有2个测量点超出衡准限值，散货船中有9个测量点超出衡准限值。这些超标区域大多分布在驾驶室和上层建筑中船员生活舱室，该部分衡准值分别由原来的8mm/s与6mm/s降低到5mm/s与3.5mm/s。
为了保证新建船舶能够满足最新振动标准要求，设计人员应熟识和正确使用新振动标准，在设计过程中结合船型特点、主机特性与结构形式等因素，对船舶振动水平进行评估、计算与分析，采取经济有效的预防措施，避免船舶出现超标振动情况，建议从以下几个方面展开研究，从而控制船舶振动响应水平。
（1）修改舱室布置、结构布置与尺寸，改变结构固有频率；
（2）调整主机转速、缸数、螺旋桨叶数，改变激振源激振频率；
（3）优化尾部型线与螺旋桨设计，降低螺旋桨激振力；
（4）增设主机顶撑，改变机架固有频率，防止机架横向共振，减少机架振动对船体的二次激励；
（5）增设振动补偿器等。
3对于船舶振动的防范措施
3.1对于船舶产生振动部位的固有频率进行转变
通过改变船舶振动位置的原始频率W0，将其与干扰频率W1分离。最后，更好地避免振动区域，达到调频减振的目的。
原始频率W0主要是由于轴承的刚度和各部分的转动惯量起决定性作用，通过改变刚度和惯性可以达到调频的目的。在公式中，轴段的刚度与直径的四次方呈正相关，因此通过增加轴段的直径可以提高各部分的刚度，从而提高整个船舶的初始频率。通过改变定轴飞轮的惯性，还可以保持单段、双段和三段的频率。只要允许船体结构，就可以通过缩短轴系长度来改变轴系刚度，最终通过提高固有频率来达到减振效果。
增加弹性耦合可以提高船舶振动系统的频率，使用高柔度的弹性耦合可以降低原有的频率，使共振速度变小。同时，在普通转速中加入了具有较大阻力的弹性耦合，大大减小了共振力。
3.2降低共振状态时的力矩和振幅
能够在降低干扰性力矩的情况下，实现降低船舶振动时的力矩以及振动幅度，最终实现“减振”的目标。要想降低干扰性力矩，就必须对船舶各缸的发火次序或者是不断改变振动形状，最终降低振幅的矢量和，以此来实现“减振”的目标。
3.3选择合适高质量材料
只有选择合适的高质量材料，加强船舶所用材料的强度，才能提高船舶各部分的扭振力和附着力，最终使船舶安全、稳定地运行。随着科学技术的进步和发展，船舶振动的位置不断提高。为了减小船舶的振动，有必要从源头上解决这一问题。此时，应控制发动机产生的振动，并对驾驶室的振动采取进一步的缓解措施，使船舶能够在良好的条件下运行。通过材料改进，从源头上解决问题。
结语：
我国现代化进程的进一步加剧也使得航运业步入了较高速度发展的时代，为了更好的保证船舶能够进行平稳安全的航行，一线的科研人员以及现实的技术操作者应该高度认识并且把握到船舶振动所具备的特点以及规律，在正确认识到船舶振动导致的恶劣后果的基础上，对于船舶的建设和改造予以不断规范，并且对于振动系统进行精确地研究与计算，防患于未然，避免海上事故的发生。
参考文献：
[1]闵振.686TEU集装箱船振动模态研究[D].集美大学，2015.
[2]沙长源.船舰振动信号采集与数据分析研究[D].上海交通大学，2015.