[科普中國]-擊振

船舶擊振又稱浪擊振動，船體受波浪沖擊時伴有的撓曲振動現(xiàn)象。由于阻尼的作用，擊振一般會迅速消逝。對于船體的波浪沖擊，包括：輕載或壓載航行時船首底部出水后又入水時受到的沖擊，滿載航行時首部甲板所受到的上浪沖擊和首部舷側(cè)外板外傾部分所受到的波浪沖擊等。1

簡介波浪激起的船體振動在目前尚研究得不充分。這種振動大致上可分為兩類波浪沖擊引起的船體衰減振動，即擊振；由船體第一階固有頻率同波浪頻率吻合所引起的持續(xù)性共振現(xiàn)象，稱為彈振。

波浪引起的彈振對大型油輪最為突出，由于這些船的長寬比大，故船體柔性較大，在一定的裝載狀態(tài)和航速時，甚至很容易地由人直接觀察到彈振，如果改變航向或航速，這種振動便會停止。擊振有時會造成船體結(jié)構(gòu)的損傷。例如，鄭州”號貨輪在船首遭波浪拍擊后，船體發(fā)生二節(jié)點和三節(jié)點振動，可見其影響之大。2

波浪激勵船舶在航行時由于波浪而激起的船體振動可分為兩類。一是由子波浪的沖擊引起的船體衰減振動，稱為擊振或沖蕩。如船首出、入水，船首側(cè)板外飄所受的波浪沖擊。特別是肥大船型和平底壓浪船型，其拍擊力較大，可使船舶整體或局部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的振動。對內(nèi)河船來說，在船舶急流下灘或會船時所受拍擊也較為顯著。但由于阻尼的作用，隨著沖擊力的消失，振動也就很快衰減。二是船舶在波浪中航行時。當(dāng)波浪的遭遇頻率與船舶的垂向首階固有頻率相等或相近時，將發(fā)生船體穩(wěn)態(tài)的垂向兩節(jié)點振動，稱為波激振動，又稱為彈振。波激振動對海上大油船及肥大型貨船最為突出，內(nèi)河船在長江中、下游亦有發(fā)生。3

船體振動及分類船舶是漂浮在水上的復(fù)雜的彈性結(jié)構(gòu)，在其受干擾而振動時，又會受到周圍水的影響，因此船體的振動是非常復(fù)雜的。

人們?yōu)檠芯康姆奖悖ǔ⒋w振動分為總振動與局部振動兩大類?？傉駝邮侵笇⒋w視為一個整體的船舶總體振動；而船體局部振動是指組成船舶的各個局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件或部件的振動，如梁、板、板架、桅桿、螺旋槳、軸包架、軸支架等的振動。實際上，這兩類振動往往是同時存在且互相耦合的，但在一定條件下，可不考慮兩者的耦合，而單獨的進行分析。 4

船體振動與其他振動一樣，按不同的受力情況，可分為自由振動和強迫總振動兩種。船體振動所受到的力有激振力、彈性恢復(fù)力、慣性力和阻尼力。阻尼力的數(shù)值相對較微小，對低頻振動的主振動形式與頻率影響不大，故可當(dāng)作無阻尼振動考慮。高諧調(diào)阻尼影響擴大，需考慮阻尼的影響。特別在共振時，不論諧調(diào)高低，阻尼力有減低動力放大因數(shù)的作用，因而必須考慮在內(nèi)。船體所受的激振力有周期性和非周期性兩種。周期性激振力(如由主機或螺旋槳引起的激振力)能使船體產(chǎn)生周期性的振動是討論的主要內(nèi)容；非周期性激振力亦能使船體產(chǎn)生振動，但其振動性質(zhì)不穩(wěn)定，在本書中不作詳細(xì)討論，如船舶在不規(guī)則波浪中的振動，由于波浪外力的隨機性質(zhì)，因此其振動規(guī)律不能用簡單的函數(shù)來表示，只能用概率和統(tǒng)計的方法來描述其數(shù)量規(guī)律。這種在任何未來時刻表征振動物理量的瞬時值不能預(yù)先精確地加以判斷的非周期性的持續(xù)振動稱為隨機振動。但當(dāng)波浪的遭遇頻率與船體的首諧垂向固有頻率相等時，會出現(xiàn)由波浪對船體的非沖擊性水動力作用引起的全船穩(wěn)態(tài)垂向兩節(jié)點振動(高諧振動阻尼大，消逝快)，這種振動稱為波激振動(也就是上面說的自由振動)，又稱為彈振。此外浪擊振動(又稱擊振)也是一種非周期性振動，它是船體受波浪沖擊而出現(xiàn)的彎曲振動現(xiàn)象，由于阻尼的作用而將逐漸消失。4

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)