[发明专利]一种轴系校中位移优化方法

说明书

本发明提供了一种轴系校中位移优化方法，属于船舶推进轴系校中技术领域。为了保证轴系持续可靠地运转，就需要对船舶轴系进行合理校中。在轴系合理校中过程中，通过找到一种轴系布置状态，使得各轴承负荷、各轴段截面的弯矩、支点转角都能处于一个合理的状态，并且将这种轴系状态用工程语言表达出来，提供相应的轴系校中规程给现场的施工人员，现场的施工人员根据施工工艺规程将轴系安装成理想的状态，并进行校中质量的检测。该方法相比于传统的工人根据经验试调的方法，其效率更高、精确度更高，易于推广普及，且所需人力、物理更少。整个操作过程更加简捷系安装和校中周期大大缩短，节约了造船的成本，增强了造船企业的竞争力。

技术领域

本发明提供一种轴系校中位移优化方法，属于船舶推进轴系校中领域。

背景技术

经理论分析和生产实践证明，安装好的轴系，其各轴段的应力及各轴承上的负荷是否合理，除了设计因素之外，则主要取决于轴系校中质量的好坏。目前世界上各大船厂普遍采用的轴系校中方法有按直线性校中原理、按轴承上允许负荷校中原理和按轴承上合理负荷校中原理。

但是以上这些轴系校中方法存在如下缺陷：1、过渡依赖工人经验；2、校中效率较低；3、校中精度较差；4、校中过程比较繁琐，常常无法同时满足所有要求；

发明内容

为了解决目前轴系校中中存在的问题，本发明提出一种轴系校中位移优化的方法，该方法提高了轴系校中的效率和校中精度，并且提供相应的轴系校中规程给现场的施工人员，现场的施工人员根据施工工艺规程将轴系安装成理想的状态，并进行校中质量的检测。

本发明的技术方案：

一种轴系校中位移优化方法，在轴系合理校中过程中，通过找到一种轴系布置状态，使得各轴承负荷、各轴段截面的弯矩、支点转角都能处于一个合理的状态，并且将这种轴系状态用工程语言表达出来，提供相应的轴系校中规程给现场的施工人员，现场的施工人员根据施工工艺规程将轴系安装成理想的状态，并进行校中质量的检测。所述方法包括下列步骤：

第一步，优化目标：

现代船舶都配备了较大的螺旋桨，尤其是单机型的民船。由于巨大螺旋桨重量的悬臂作用，靠近螺旋桨的轴承(一般为艉管后轴承)往往会形成十分严重的“边缘负荷”。因此艉管后轴承是所有轴承中磨损最快的一个，也容易出现问题，因此，考虑将艉管后轴承负荷最小作为优化目标。在轴承位移为Y的情况下，艉管后轴承的负荷f_1y可表示为：

式中：

f₁₀表示轴系在水平状态下艉管后轴承的负荷；

a_1i表示第i个轴承对艉管后轴承的负荷影响数；

y_i表示第i个轴承的位移。

负荷影响数矩阵为对称矩阵，水平状态下艉管后轴承的负荷f₁₀为常数，所以优化问题的目标函数简化为：A₁^TY。

式中，A₁^T为负荷影响数矩阵的第一行，

实际上，主机轴承是固定在主机基座上，且主机轴承高度的调节是通过主机基座首尾两端的调节来实现的。当不考虑主机基座扰度的影响时，所有主机轴承始终处于一条直线上，当其中两个主机轴承的高度确定了，那么其他主机轴承的高度也相应确定了。换言之，并非所有轴承的位移都是自由变量。如图2所示，当主机第一个轴承的位移为y_n-t+1、主机第二个轴承的位移为y_n-t+2时，根据线性插值原理，任意主机轴承的位移可由下式表示：

即

令则有