1．目的及意义

1.1背景及意义

第一次世界大战时，水下航行器便得到了广泛的运用，尤其在二战及以后战争中的应用，让各国都看到了它对于国土防卫和反击的巨大作用，使水下航行器成为海军中不可或缺的武器。自现代船舶发展以来，以其大承载量、低运价的特点，成为了远洋运输的的主要形式，极大的促进了经济发展及地区交流，成为当今世界经济发展不可或缺的一部分。

随着国家实力的不断提升，海洋强国战略进一步落实与发展，发展海军及海运成为近几十年的主要任务。海军中的潜艇凭借其强隐蔽性和发起突击的特点在国防事业中起着不可或缺的作用；海运又是全球货运的主要形式，是国家经济发展的重要推手。良好的隐蔽性是潜艇执行突击的保障，又是维持自己生命力的屏障，因此隐蔽性是潜艇性能的重要评价指标之一。由于声音可以在水中远距离传播，因而根据声学特性来寻找水下潜艇成为如今反潜技术中的主要方式，而潜艇不可避免的会产生振动，进而引起噪声，严重威胁其隐蔽性。在海运船舶中，振动会影响机器设备的正常工作，振动噪声但也会影响工作人员的工作状态及身体健康，在海洋环境中也会威胁到海洋生物生存与繁殖.综上所述研究轴系振动、壳体振动、水下轴-壳耦合系统振动，无论对于舰艇设计研究，还是对于海员生活工作条件改善，以及海洋环境保护都有着重要的意义。

1.2 研究现状

1.2.1轴系振动的研究现状

轴系横振问题的研究开始的较早，引起轴系横振的主要原因是在船尾不均匀伴流场中运转的螺旋桨上作用有按叶频周期变化的流体力，使螺旋桨辅系产生横向（回旋）振动。其次，轴系横振也可由螺旋桨的不平衡离心力以及由螺旋桨偏心质量的重力作用产生的激振力所引起。研究横向振动多采取能量法、解析法、传递矩阵法、有限元法。陈之炎^[1]在其著作中较全面的论述了轴系振动问题，给出了轴系纵、横、扭振动的计算方法，并以此为基础，提出了轴系多种形式振动的影响因素、消减措施，以及振动的测量方法与数据分析，深入揭示了船触推进轴系振动的运动规律。李文龙^[2]等人提出改进傅里叶级数的方法，将其用于梁的横向振动分析；周海军^[3]将多跨距变轴颈推进轴系简化成任意弹性边界条件的多跨梁，在李文龙的方法上，计算了其横向自由振动特性。刘志刚、王传薄^[4]等人对轴系横向振动进行了一系列的研究，轴系横向振动的研究是较为广泛的。

轴系纵向振动的研究较横向振动和扭转振动晚，轴系的纵向振动主要由两方面引起，一种是由螺旋桨推力不均匀引起，其占主要部分；另外一种由主机

装置纵向推力不均匀性引起。

轴系纵振的计算方法主要有传递矩阵法、有限元法. Lee^[5]用用于计算梁的假设模态法，将其运用于计算轴系上，结合哈密尔顿原理，计算了不对称轴模型的纵向振动，周瑞^[6]等人利用传递矩阵推导了轴系纵振自由振动特性，孙洪军四等采用有限元法进行了推进轴系的振动响应特性研究。