[发明专利]航海设备、船舶轴系及其横向振动的控制方法

说明书

本发明涉及航海设备技术领域，提供一种航海设备、船舶轴系及其横向振动的控制方法，船舶轴系包括推进轴组件和艉轴组件，推进轴组件包括推力轴，推力轴延伸至艉轴组件；艉轴组件包括艉管和外筒，艉管套设在推力轴的外侧表面；外筒套设在艉管的外侧表面；外筒和艉管之间设有摩擦阻尼耗能结构，摩擦阻尼耗能结构包括摩擦阻尼套筒和摩擦阻尼套环，摩擦阻尼套筒上设有预紧部，摩擦阻尼套环间隔套设于预紧部，摩擦阻尼套环上还阵列设有叠堆压电陶瓷。当船舶轴系受到横向振动时，堆叠压电陶瓷施加预紧力，使艉管的外表面与摩擦阻尼套筒的内表面相互摩擦，产生能量耗损，抑制船舶轴系的横向振动。

技术领域

本发明涉及航海设备技术领域，尤其涉及一种航海设备、船舶轴系及其横向振动的控制方法。

背景技术

船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分，其任务是将船舶主机发出的功率传递给螺旋桨，同时又将螺旋桨所产生的推力传给船体以推动船舶的航行。

目前，随着船舶大型化的发展，船体特别是船尾的刚度有所下降,为了获得较高的推进效率，多采用多轴推进系统，船舶轴系中除了在船体横截面中心线上的外，其余的船舶轴系有较长部分远离船体伸入水中，伸入水中的船舶轴系包括部分推进轴和艉管，推进轴和艉管通过舷外托架支承，舷外托架的刚度一般会比船体内的支承刚度低，使船舶轴系的轴承间距较大，导致船舶轴系的回旋(横向)振动固有频率降低。

当船舶的螺旋桨的数量增加时，相应的转速也升高，以使作用在螺旋桨上流体力的叶频频率有可能接近于处于下降中的船舶轴系的横向振动固有频率，使船舶轴系产生回旋共振的可能，当这种振动超出船舶轴系结构可承受的安全范围时，将会引发船舶轴系结构的各种故障，甚至引起主机机体振动、船体振动等，这些因素将影响船舶的运行效率及安全。

为此，相关技术经过研究后发现，船舶轴系的横向振动具有明显的时变特性，其时变特性来源于船体变形、轴承支撑刚度变化和船舶轴系转速对固有频率等动态特性参数的影响。随船舶大型化、高速化的发展，船舶轴系悬伸于船体外的轴段加长等因素导致船舶轴系的横向振动固有频率降低，在螺旋桨不均匀动态负载及发动机和齿轮箱动态交变负载的激励下，有可能随着船舶轴系转频的变化激发出多阶模态的轴系横向时变振动。对于这种船舶轴系多模态时变横向振动，相关技术通过对船舶轴系整体动力学建模来优化船舶轴系各位置轴承的支撑刚度，但是，该方式仍旧无法有效地解决船舶轴系在整个舰船运行过程中的横向振动问题。

发明内容

本发明的第一方面提供一种船舶轴系，用以解决现有技术中的上述至少一项技术缺陷，当船舶轴系受到横向振动时，艉管的外表面与摩擦阻尼套筒的内表面相互摩擦，产生能量耗损，起到抑制船舶轴系的横向振动的作用。

本发明的第二方面提供一种船舶轴系横向振动的控制方法。

本发明的第三方面提供一种航海设备。

本发明的第一方面提供一种船舶轴系，包括推进轴组件和艉轴组件，所述推进轴组件包括推力轴，所述推力轴延伸至所述艉轴组件；

所述艉轴组件包括：

艉管，套设在所述推力轴的外侧表面；

外筒，套设在所述艉管的外侧表面，并与所述艉管和所述推力轴同轴设置；所述外筒和所述艉管之间设有摩擦阻尼耗能结构，所述摩擦阻尼耗能结构包括摩擦阻尼套筒和摩擦阻尼套环，所述摩擦阻尼套筒上设有预紧部，所述摩擦阻尼套环间隔套设于所述预紧部，所述摩擦阻尼套环上还阵列设有叠堆压电陶瓷，施加压力于所述叠堆压电陶瓷，用于控制所述摩擦阻尼套环施加于所述预紧部的预紧力。

根据本发明提供的船舶轴系，所述摩擦阻尼套环包括套环本体，所述套环本体具有相对设置的内侧壁和外侧壁；

所述叠堆压电陶瓷设置在所述套环本体的外侧壁，所述套环本体的内侧壁上阵列设置有多个第一凸起，所述第一凸起抵接相应的所述预紧部，多个所述第一凸起与所述叠堆压电陶瓷一一对应设置。