CN113232766B - 一种穿梭油轮舒适度上建结构的减振装置及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种穿梭油轮舒适度上建结构的减振装置及制造方法，包括横向肘板式板架，横向肘板式板架焊接固定在上建前后舱壁的左右舷，横向肘板式板架上焊接有若干水平横梁以及加强筋。方法：根据图纸将横向肘板式板架定位到胎架上，在横向肘板式板架上划出加强筋的定位尺寸及水平横梁的位置；将水平横梁按照划线的位置焊接到横向肘板式板架上；将加强筋焊接到横向肘板式板架上，加强筋的端部直接焊接到水平横梁上；待该减振装置整体焊接完毕后，将减振装置整体吊运焊接到上建前后舱壁上。本发明的减振装置设计简单合理，减振效果显著，能有效降低上建振动力传递，从而达到减振降噪的目的，同时确保船体结构的稳定性，提高人员舒适度。

Description

一种穿梭油轮舒适度上建结构的减振装置及制造方法

技术领域

本发明属于船舶振动技术领域，涉及一种船舶上建区域的减振方法，尤其涉及一种穿梭油轮舒适度上建结构减振装置及制造方法。

背景技术

船舶航行过程中，主机、发动机、螺旋桨、侧推以及一些辅助机械设备在正常运转过程中会产生很大的动力，当激励频率和船舶结构固有频率非常接近时，船体结构会产生响应，从而与其一起发生共振。

共振会给船舶带来的危害如下：1.船体结构由于共振导致结构变形或损坏影响船舶安全；2.降低设备及仪表的使用精度及寿命；3.影响舒适度，危害船员身体健康,影响工作效率。

船舶舱室振动影响到设备的可靠性、结构的安全性及人员的舒适性，致使船舶舱室振声环境计算与减振降噪越来越引起船舶行业的关注。国际标准化组织(ISO)制定的《商船振动综合评估指南》不断修改升级，国际海事组织(IMO)通过更严格的《船上噪声等级规则》，这对船舶舱室振动噪声(NV)控制水平提出新的挑战。

上层建筑作为船员的生活和工作区，其振动衡准直接影响着工作效能和航行安全。经验表明，4Hz以下的低频振动的振动加速度对人体起主要影响。当垂向振动的振动速度超过5mm/s时，人体就会明显感觉到振动。因此船舶的振动需满足ISO6954-2000船舶振动标准。根据ISO6954-2000规定，船上分为3个区域：A(客舱区),B(船员居住区)及C(工作区)，其振动等级如下：

上建的固有频率N与上建刚体振动频率Nr及上建弹性变形产生的频率Ns相关。其公式为：

Nr与上层建筑的形状及根部刚性有关，Ns与上建的的形状和围壁厚度有关。如何将上建的振动值控制在其范围内是目前所需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种穿梭油轮舒适度上建结构的减振装置，结构设计简单合理，能有效降低上建振动力传递，从而达到室内环境、噪声和振动的舒适度要求。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种穿梭油轮舒适度上建结构的减振装置的制造方法，能有效降低上建振动力传递、减振效果显著。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种穿梭油轮舒适度上建结构的减振装置，其特征在于：包括横向肘板式板架，横向肘板式板架焊接固定在上建前后舱壁的左右舷，横向肘板式板架上焊接有若干水平横梁以及加强筋。

作为改进，所述横向肘板式板架的厚度与主船体上建的壁板等厚，板厚方向与舱壁的壁板对齐，横向肘板式板架的下端宽度取主船体强结构之间的跨距长，高度至少不少于两层甲板高度。

进一步，所述横向肘板式板架的厚度为8～10mm，横向肘板式板架上尽量不开设门孔，若须开设门孔或者管路孔，开孔尽可能小，且开孔位置需做适当的补强。

进一步，所述水平横梁由T型材钢构件组成，水平横梁焊接在横向肘板式板架的中心位置。

最后，所述加强筋采用角钢，加强筋与上建前后舱壁板上的筋等规格，相邻加强筋的间距值为该船的纵骨间距，加强筋的端部直接焊接固定在水平横梁上。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种采用上述减振装置的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1)根据图纸将横向肘板式板架定位到胎架上，在横向肘板式板架上划出加强筋的定位尺寸及水平横梁的位置；

2)将水平横梁按照划线的位置焊接到横向肘板式板架上；

3)将加强筋焊接到横向肘板式板架上，加强筋的端部直接焊接到水平横梁上；

4)待该减振装置整体焊接完毕后，将减振装置整体吊运焊接到上建前后舱壁上；

5)横向肘板式板架需在上建的前后舱壁位置同时设置，且横向肘板式板架需要从主甲板的位置开始设计，主甲板反面对应位置应该提供足够的加强；如果是在详设阶段发现船舶横向振动超标则可以考虑将该横向肘板式板架和主船体的横向舱壁设计成一个整体；如果是后期试航时发现船舶整体横向振动超标的话，则可以按照附图设计成可焊接式的独立肘板板架。

与现有技术相比，本发明的优点在于：依托对结构的全船频率减振控制技术的方案研究模拟和计算，在上建前后舱壁的左右舷设置横向肘板式板架，提高局部加强及改变外围形状来使船体构件固有频率避开激振力频率，从而达到减振的效果。本发明的减振装置设计简单合理，减振效果显著，能有效降低上建振动力传递，从而达到减振降噪的目的，同时确保船体结构的稳定性，提高人员舒适度。

附图说明

图1是本发明提供的减振装置的结构示意图；

图2.1是横向肘板式板架的示意图；

图2.2是横向肘板式板架的结构图；

图3为水平横梁的剖视图；

图4为加强筋的剖视图；

图5为本发明提供的有限元模型；

图6为减振装置对上建的效果影响对比图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～6所示，一种穿梭油轮舒适度上建结构的减振装置，包括横向肘板式板架1、水平横梁2以及加强筋3，横向肘板式板架1焊接固定在上建前后舱壁4的左右舷，水平横梁2以及加强筋3焊接固定在横向肘板式板架1上。横向肘板式板架1的厚度与主船体上建的壁板等厚，厚度一般为8～10mm，板厚方向与舱壁的壁板对齐，横向肘板式板架1的下端宽度取主船体强结构之间的跨距长，高度方向越高越好，高度至少不少于两层甲板高度。横向肘板式板架1的作用主要是为上建舱壁根部提供充足的加强。横向肘板式板架1上尽量不要开设门孔，但如果为了满足人员行走或者空间布置等问题，必须要开设门孔10或者管路孔时，开孔应尽可能小，且开孔位置应该做适当的补强。

水平横梁2由T型材钢构件组成，水平横梁2的作用主要是用来防止横向肘板式板架1屈曲，减少板材因为跨距过长引起的不利影响，水平横梁2一般焊接在横向肘板式板架1的中心位置。

加强筋3采用角钢，加强筋3与上建前后舱壁4板上的筋等规格，相邻加强筋3的间距值为该船的纵骨间距。加强筋3的作用是为防止横向肘板式板架1在受力过程中产生变形或者损坏，加强筋3应牢固焊接在横向肘板式板架1上，加强筋3的端部直接焊接固定在水平横梁2上。

一种采用上述减振装置的制造方法，包括以下步骤：

1)根据图纸将横向肘板式板架1定位到胎架上，在横向肘板式板架1上划出加强筋3的定位尺寸及水平横梁2的位置；本实例在设计过程中，加强筋3间距值取的是该船的纵骨间距800mm，该间距值可调整。由于船舶布置及人员行走通道要求，在该横向肘板式板架1上开设了人行通道孔如人孔10，孔边周界用加强筋3做了补强。本船A甲板位置从上建的外围舱壁板一直延伸到了外板，为保证原主船体结构不受影响，横向肘板式板架1在A甲板连接处，断开，上下板架各自焊接在A甲板上；

2)将水平横梁2按照划线的位置焊接到横向肘板式板架1上；

3)将加强筋3焊接到横向肘板式板架1上，加强筋3的端部直接焊接到水平横梁2上；本实例中加强筋3采用的是L125X75X7的角钢，与上建前后舱壁板上的筋等规格；

4)待该减振装置整体焊接完毕后，将减振装置整体吊运焊接到上建前后舱壁4上；

5)需要特别指出的是：横向肘板式板架1需在上建的前后舱壁4位置同时设置，这样才会达到最佳效果。且横向肘板式板架1需要从主甲板的位置开始设计，主甲板反面对应位置应该提供足够的加强；如果是在详设阶段发现船舶横向振动超标则可以考虑将该横向肘板式板架和主船体的横向舱壁设计成一个整体；如果是后期试航时发现船舶整体横向振动超标的话，则可以按照附图设计成可焊接式的独立肘板板架。

本发明的设计原理为：针对船舶舱室局部振动能量的扩散控制开展研究，在舱室设计初期，重点考虑机舱机械控制处所类舱室的结构设计。比较有效的消除结构共振的办法是通过结构修改将固有频率错开共振，如果涉及到结构修改，首先用结构数值模型来检验和模拟已经存在的激励振动特性。

对不同压载状态下的激励振动频率初始数值模型模拟的计算结果进行分析得出：船舶舱室结构低阶模态显示出良好的整体性，在较高频段内以局部模态为主，结构表面声辐射的强度与结构振动模态有关，以调整优势模态或采用阻尼的办法抑制优势模态，从而达到降低噪声的目的。然后参考该模型数值计算，对后续的改进方案可行性进行设计和评估。

根据ISO6954_2000要求，上建区域工作区域振动最大值不超过8mm/s，船员生活区域振动的最大值不超过6mm/s。本实例在压载工况下与主机6阶频率发生共振，且其振动值超过了规范要求值。从选取的图片中可以看出，修改前上建的横向振动超标(图片红色部分，即深色部分)，其振动值已远超规范允许值。实施该装置后，上建区域的振动得到有效的控制，其振动值下降到了规范要求的范围。即图6中红色和深黄色部分变成了浅黄色，由于图片颜色限制，就是深色部分变成浅色部分。

通过有限元分析模型(图5)左上角截图可以看出，在实施上述结构式减震装置后，船体上建振动得到了明显的改进，各楼层间振动值从之前的不满足要求下降到了可控制范围。

图6为实施该装置前后振动数据对比。通过比较，可以看出本发明的减振方法效果显著，本发明的减振装置对改进振动产生积极的效果。

Claims (4)

1.一种穿梭油轮舒适度上建结构的减振装置，其特征在于：包括横向肘板式板架，横向肘板式板架焊接固定在上建前后舱壁的左右舷，横向肘板式板架上焊接有若干水平横梁以及加强筋；

所述水平横梁由T型材钢构件组成，水平横梁焊接在横向肘板式板架的中心位置；

所述加强筋采用角钢，加强筋与上建前后舱壁板上的筋等规格，相邻加强筋的间距值为该船的纵骨间距，加强筋的端部直接焊接固定在水平横梁上；

如果是在详设阶段发现船舶横向振动超标则可以考虑将该横向肘板式板架和主船体的横向舱壁设计成一个整体；如果是后期试航时发现船舶整体横向振动超标的话，则可以按照附图设计成可焊接式的独立肘板板架。

2.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于：所述横向肘板式板架的厚度与主船体上建的壁板等厚，板厚方向与舱壁的壁板对齐，横向肘板式板架的下端宽度取主船体强结构之间的跨距长，高度至少不少于两层甲板高度。

3.根据权利要求2所述的减振装置，其特征在于：所述横向肘板式板架的厚度为8～10mm，横向肘板式板架上尽量不开设门孔，若须开设门孔或者管路孔，开孔尽可能小，且开孔位置需做适当的补强。

4.一种采用权利要求1至3任一权利要求所述的减振装置的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1)根据图纸将横向肘板式板架定位到胎架上，在横向肘板式板架上划出加强筋的定位尺寸及水平横梁的位置；

2)将水平横梁按照划线的位置焊接到横向肘板式板架上；

3)将加强筋焊接到横向肘板式板架上，加强筋的端部直接焊接到水平横梁上；

4)待该减振装置整体焊接完毕后，将减振装置整体吊运焊接到上建前后舱壁上；

5)横向肘板式板架需在上建的前后舱壁位置同时设置，且横向肘板式板架需要从主甲板的位置开始设计，主甲板反面对应位置应该提供足够的加强；如果是在详设阶段发现船舶横向振动超标则可以考虑将该横向肘板式板架和主船体的横向舱壁设计成一个整体；如果是后期试航时发现船舶整体横向振动超标的话，则可以按照附图设计成可焊接式的独立肘板板架。

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