CB Z 251-1988 实船激振试验规程.pdf

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1、中国船舶工业总公司指导性技术文件CB/Z251-88 实船激振试验规程Specification of. Vibration Excitation Tests for Full-scale Ship 1988 -09 -23发布1988 -09 -23实施中国船舶工业总公司批准中国郎自自工业总公司指导性技术文件实船激振试验规程Specification of Vibration Excitation Tests for Full-scale Ship CB/ Z 251-88 分类号：Ulll 主题内容与适用范围本标准规定了船体垂向激振、水平撤报、扭转换振的试验规程和it.验报告的表达形式本标

2、准适用于钢质船舶，其它船舶亦可参照执行z 试验条件z.1试验水域a. 海况不大于2级b. 水深大于5倍船舶吃水，周围水域大于2 5倍船宽在条件不满足时需进行合理的修正z. z船舶装载状态a. 民用船舶应处于涡载、轻载或载排水量军用11rt舶应处于正常排水量b.船舶应处于自由漂浮状态元关的机电i备应停止工作3 测量参数a. 振动频率b.振动响应c.振动相位赫兹（Hz)振幅（mm ）、加运度（mm/52) 弧度（rad）、度。）4 测试系统完整的规i.it系统包括激振设备、传再去蒜、放大母、记录器和敬据处理设备等五个组成部分见图1.4.1激振设备4.1. l稳态撤振4.1.l.l选用可调的能产生周

3、期性激振方（或力短）的激报机激起船体垂向、水平（或扭转）振动4.1.l.Z 电控耐边系统应具备做调和稳定转边的问环反馈功能4.l.1.3对不同排水量的船舶选用不同班.tfu力的饿fu机，可参考表l进行选择中国船舶工业总公司1988-09-23发布. . , . . CB/ Z 251 - 88 扒才绘图仪i因l测点布主u之测试系况说明：1.以抛锚形式对船体进行垂向激励2. 以就报机形式对船体进行激励3 . 传愿提4 .泊点布置：船舶排水量古最大激报力t转r/m速范i围n . 2. 垂向激报时为：1,2, 3, 4, 5, 6, 7 8. 9等水平激报时为：l. 2, 3, 4, 5, 6, 7

4、 8, 9等扭转激报时为：2,3, 5, 7, !O, 11, l z等其中2,l Z与iO, l i是对称点表l500 l 000 1000 5000 () 5 l 2 6 l 0 0 80 40 2000 2000 900 5000z 0 000 2000 0 50 000 10 15 30 20 1500 too o CB/ Z 251 - 88 4.1.Z瞬态激振4. l.Z. l利用船上的锚机系统以快速抛讲急速制动的方式产生垂向冲击力激起船体垂向振动4.1.Z.Z利用船在靠码头时的碰撞力（或受横浪的拍击方）激起船体水平振动4.Z 传感器4.Z. l产品应具有计量部门合格证书并对其性能

5、定期进行检查和鉴定4 2. 2频响和量程范围应满足被测船舶的要求4 2. 3安装要牢固不允许有滑移或松动4 z. 4信号传递导线按要求配备导线敷设要固定4. 3放大器4. 3. l频响应复盖全部被测却！率4. 3. z具有电流和电压输出功能并有足够的放大和衰减倍数4. 4记录器4.4. l频响应复盏全部被测匆1率4. 4. 2输入和输出端要具有一定的放大和衰减功能4 5敬据处理采用手工或专用处理设备进行分析以获得ff；世体固有振动如l率、报型曲线和共fu曲线5 期2点布置和要求5. 1垂向或水平政振时，5点应沿船长方向布立在71体主甲板的首端（或首楼甲板上）、尾端（或尾楼甲板上）、各校舱璧间刚

6、性强的话Ii位刻！点歌一般不少于5点，就多不超过20点（见国l) 5. 2 扭转激报时，测点应沿船长方向布且在fj;体主甲板左舷（或右舷）的横舱璧刚性强的甜Sf立，测点敬一般不少于5点，在首都和尾吉u舱，笙帧刮面上，革舷1WI布置二组对称训点（见图l) 6 试验步骤6. 1稳态激振6. 1.1先调节激振机偏心质块的偏心度，以得到所要求的放振刀（或刀短），再将离合器放在能产生垂向力、水平力（或刀矩）的某一位置上6 l z启动电控调速系统使激振机从低于第一谐调固有知率20Sor/min缓慢地分级运转每级稳定一定时间以便观察和记录z4个有代表性则测点响应和相位变化从而初步可得到各谐调的固有频率值6

7、.1. 3将激振机的转速分别逐个稳定在上述“6 l Z”所得到的各个峰值掬率处同步记录全部测点的响应和相位关系整理绘出振型曲线根据节点敬可确定各谐调的固有振动频率值6 . l. 4在每个国有振动频率值的前后20Sor/min的范国内将激扳机转速以25r/mi n 分级调速y记录有代表性训点的响应可绘出共振曲线 3 CB/Z251-88 6.Z 瞬态激振6 z. l在即将开始快速抛锚时，就打开记录器的记录开关当锚链放出10 30 JI时锚机急迫制动，同时多点同步记录船体受冲击而产生的垂向自由衰减振动响应，直到振动基本消失时停止记录为了可靠地取得数据，要求重复Z-3次 . z 2在船舶即将碰撞码头

8、（或受横浪拍击时，及时进行多点同步记录，记录船体受横向坤击而产生的水平自由衰减振动6. 2. 3根据记录在感光纸上的全部测点的咱应大小和各洲点间的相位关系，得到第一或第二月皆调固有振动频率值以及与谐调数相对应的报型曲线6. z. 4 将记录在磁带上的振动信号经模敬转换后p由计算机分析处理，可得到船体1至5谐调的固有振动频率值、幅度值和相位关系P据此可绘出振曲线1 动放大系数“”和腿尼系数“C”的计算7 .1 动放大系教“”与阻尼系数“C”的关系儿公式（l ) I f I ( 1- )z十r:czJ f阻尼系敬“C”与对数衰减率“。”的关系见公式z ) 6 c=-nfn 式中f e一一激振力都i

9、卒，HZ;fnE体国有穷！率.HZ. 1.2 根据“6 2. l”和“6.z. z”自由衰减振动曲线计算公式兑（3 ). ( 4 ). ( 5 ) b= .Qn一土L( 3 ) An+! C=_!_ .Q,n(4) 7tf n A n+l ( 5) An .Q,n 一An+l 式申An为自由衰减曲线峰点到基线的敢大报幅7. 3根据“6.1. 4”以共振峰曲线，计算见公式（6 ), ( 7 ), ( 8 ) N z-N1 一一,.3 No ( 6) mrn C一l Nz-li l 一一- 3 fn No ( 7 ./3 No ( 8 ) Nz-N1 4. ( l ) ( z ) 号码1;CB/

10、Z 251 - 88 式qin。一为共振峰曲线峰点转速Ni, N2为共振峰曲线。.101最大幅值（0.707Amax）处的两个对应转速8 报告形式8 .1船舶概况指船舶类型、结构形式、布置和营运情况等8Z 试验目的和内容8.3船舶要素按表2形式给出两柱总长il型宽i型深满载表Z吨位间长吃水排水喳l轻载！满载l正常排水拴m t 8 4 试验时环境条件和船舶状态按我3形式给出, 亲3环境朵件船舶状态载重量日期海区水深风浪首吃水尼吃水平均吃水排水量状态8. 5激扳机安装部位和测点布置应附示意图并加以说明8 6 试验方法应附设备、仪器等测试系统方框图卉加以说明8 1试验结呆8 7. l 揪扳机参敬、各

11、测点洲量参敬按表4的形式给出表4蜘二激报机测点l测点Z偏转报相振加频相振心71 1. 度速率f立描度率位幅（。）r/min 它HZ l 0) mm mm s 2 HZ （。）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 加迷. 度mm/s2 . . . . . . . . 5 CB/ Z 251 -88 8 .1. z 绘出共振曲线、衰喊曲线8. 7. 3各谐调固有振动频率值及其振型图8. 7. 4 动放大系数与阻尼系数值附加说明：本标准由舰船理论专业组提出本标准由702所归口本标准由702所负责起草 6 CB/Z 25

12、1-88 缩写说明l 本标准是根据IP国船舶工业总公司第七研究院1985年i片318下达的“85院技字128号”文件题为“实船撒振试验规程戊结身边表达和式”任务而立标准属CB级本规程”讨论稿”于198 5年il j:j 15日至il月20日在武汉海军工程学院召开的“第四届船舶结构振动学术会议”土进行了充分地讨讼提出了宝贵的意儿卉予以通过规桂的“送审稿”是于1987年i2月l日至12片4日在扬州中国造船工程协会学术活动中心召开的标准审查会议上再次进行了认真的审议根据代表们所捷的意见对规程进行了必要的修改卉得剑了与会代表们的一致通过实船革i振试验的目的是为了i醒过试验以求得起体结构的各谐调固有振动

13、频率、振形和胆尼系敬在实验技术方面通常有二种不同的方法即：稳态周期性撒按法和瞬时冲击的瞬态撤振法近年来随着“参敬识别”技术在结构动力学中的边步推广应用以及“快速亩里叶”变换在敬据处理中的使用使敢振验在以往难以识到的高谐调振动摸态等问题方面得以解决虽然目前振动“参敬识别”在实船激振试验申尚有不少具体技术问题有待进一步完善与克服但这是激振讯验技术发展的方向本标准仍以经典的也是目前国内外普遍使用的机械投机激振方法和抛锚撒按法为基础制订出具体的讯验规程本标准的路立也为今后实和激振讯验技术进一步推广在统一讯验方法的前捷下为敬据结果的比较和积累提供了可能和方便2 本标准的适用范国鉴于我所.6 0年代就开始

14、进行实船激振试粒尤其是军均是功告方面做得很多在民局船方面也对“东风”号、“湖州！号、“浙海i17”、“如奋l号”、“世沪”号、“世谊”号、“丰台山“丰南山”、“海建川号等等货船进行了激振讯验获得了大f!.；敬据、资剌和经验.h人i式验船舶大小来看其吨位A人i00 o吨直孟2700o吨均属制质船舶但对非钢质船本规程也可参考使用由于激振原理是采用机板激振机激振或抛锚瞬态擞振所以其它驻方法不在本规程范国之内3 试验条件附连水质量在船舶固有振动却1平计异审和实船激振讯验中都是不可忽视的重要参敬如在浅水区将使垂向振动的附连水质量系敬v值提高；在秧航进at.将使水平振动附远水质靠系敬日值提高它们之间的关系

15、见表l及图l. Hz A或Hy/dl. 5 2 v l. 53 l. 3 6 . H l. 3 8 1.2 8 其中Hz寸t深Hy才告底中心线到岸边距离b剖面水线半宽d一一剖面实际吃水表12. 5 1. 2 6 I 2 v垂直振动时附连水影响系数r寸t平振动时附远水影响系数3 3. 5 4 4 5 5 5.5 l. 14 l . 0 7 l 0 l l l l 1.14 l.O 9 I. o 6 I. 0 3 l. 01 l 7 . CB/ Z 251-88 要使附连水影响系数最小需使v、区近似为I.JA表中可见，当Eiz/b或Hy/d运5时水深或岸壁效应为最j、小所以在本规程中在做垂直或水平

16、报振试验时要使Elz/b、Hy/d都为5.4. 测量参数为了通过实船激振试验能得到各谐调固有振动频率、报形及阻尼系数必须对报I率、幅值、相位进行测量其单位分别为赫兹、喔米（或g）、弧度（或度5. 讯验设备和仪器5. l机械激振机安放位置的选择计bHy . 因1激扳机原则上应放在船体的首部或尾部的强结构部位为了使激报力能有效地传递与安装的方便般都选在船体尾部最好使激报机位于螺旋桨的正上方此外在主甲板与下层舱底之间有时需作临时性局部加强而不能使激振机放在大面积板架中部这样很可能激不起总体振动在进行水平激振时为使水平方更好地传递在激振机的水平方向二面都要同样予以加强5 2 湖点布置和湖点位置的选择、

17、5. z. l 测点布置测点沿船长方向顺序布置其间隔距离一般由船长而定在滑j点数量方面考虑到节点数比谐调数大l.而敢低谐调从报if上看就少毒三个测点因此就少的涮点数应是辱测量的最高谐调敬如z.如要做到第五谐调则测点数必须大于等于7 5. z. z. 湖点位置的选择泪：点位置必须边持在能表征总体强度的棋剖面主甲板上否则传慰导呈现3得的振动响应有可能是局部振动响应或使输出波形畸变这将会影响到以后的数据分析5. 3 测量与分析仪器整个系统由三由分组成：城振机与电控xc;船体响应浏耸系统；数据分析系或详见图Z所示Q Q Q”传感器二qQQ l机械叫i电动机8 . 图2CB/ Z 251-88 5. 3

18、 . 1激振机电控系统为了达到机械激扳机转速细调（lz转分）以及保持转速的稳定调速电控装置必须具备转速微调和稳速的问环系统国2中的稳速反馈装置就是该系统中的部分5. 3. z 濒量系统如激报方式采用机梳激扳机激振就记录而言可只采用光线示波器记录但为了能使于长期保存，可用磁带机记录采用抛锚激振时除了使用光线示波器记录外还必须同时使用磁带记录仪作同步记录否则在记录纸上只能得到低谐调的撮动参数高谐调振动参数将难以识别传感器的频响应远用低频特性好灵敏度爵的型号对万吨级以上的船舶其第一谐调固有振动频率很低传感器频响量好从直流开始否则有可能影响到低谐调振动参敬的识别5. 3. 3敬据分析系统必需包括的仪器

19、有：换数转换器计算机打印机，X-Y绘图仪以及终端显示器计算机系统申要包含能进行FFT的硬件或软件人6. 采用机械激扳机激振时固有振动频率的识加6 .1识别的必要杂件是利用船体共报时首尾两端加点的幅为最大且相位应和对应谐调的振动相位相一致6. z识别的充分条件是所得剑的每个固有振动频率应和阔步记录所得各湖点的相位关系（振形）相符合即每个固有振动纠l率值的确定都应有对应的报开？为依据如知！率是第一谐调固有振动如！率则由各涮点的相住所绘成的报形曲线亦应是第一谐调振形在进仔相位识别时近节点两侧的测点相位有时不是180度当超过90皮时就可作为反相处理7. 采用抛锚激报时固有振动频率的识别识别的必要和充分综件也是上述的二条仅是具体方j去上有所不同把磁带记录仪所记录的响应样本输入敬据分析仪（如JEF-16.AP5 4 51. ）.各样能进行谙分析的计其机）先显示时域呆样样本经人工舍取后以保留部分作为正式分析计异样本经liFT变换后在幅频图上就可得剑清晰的谐振峰图谱以及）M点间的相位馆息在共振峰图i在上可弄得阻尼值 9