轴承力

螺旋桨桨叶上的水动力通过桨轴轴承传递给船体，这种激振力称为轴承力。轴承力有径向和轴向之分，其中表面力和轴承力是螺旋桨的主要激振力，尤其表面力是艉部振动的主要根源。轴承力只在不均匀的流场中存在，伴流越不均匀，轴承力就越大。

轴承力简介

当螺旋桨周期地出入高伴流区与低伴流区时，改变着进入螺旋桨的流速方向与大小，因而螺旋桨的推力与阻力也将发生周期性变化。每当各叶片转过一定的相角，螺旋桨就重复一次这种受力情况，故其频率等于叶片数与螺旋桨轴转数的乘积。这种水动力变化引起的扰动力从两个途径作用到船体上，一是以水动压力的形式直接作用于螺旋桨附近的船体外板表面上，称为表面力，这是主要的。另一是推力与阻力变化所引起的力，通过轴承传到船体，称为轴承力，是比较小的，一般只占25%左右。

轴承力成因

螺旋桨由于自身重心、叶片重心或螺距误差而引起的静力、动力不平衡或水动力不平衡也会激起振动。这时激振频率等于桨轴转速。

轴承力影响因素

因为叶片每转过一个大小等于两叶片夹角的转角时，螺旋桨便重复一次受力情况，所以表面力和轴承力的频率等于桨轴转速与叶片数(或叶片数的倍数)的乘积，即叶频(或倍叶频)。为了说明表面力、轴承力的大致数值，列表1以便比较（见图2）。

由此表可以看出，单桨船的轴承力普遍比双桨船大。推力的最大波动出现在单桨四叶船上，达平均推力的16～23%；弯矩的最大波动出现在单桨五叶船上，垂向弯矩的最大波动为平均扭矩的40~60%，而水平弯矩的波动为15~25%；双桨船的表面力比单桨船大，最大者出现在双桨三叶船上，达平均推力的11～16%。

轴承力主要影响

内河船常在浅水中航行。沿海船也可能遇到浅滩，此时由于浅水效应，船尾的伴流场将更不均匀，表面力和轴承力都会显著增大。因此尾部的振动常常感到更为强烈。船舶回转或倒车时，由于水流的变化，也将产生较大的尾部振动。

当螺旋桨负荷加重，在船后不均匀流场中工作时，随着转速加大，叶片上的空泡往往难以避免。空泡虽对轴承力影响不大，但对螺旋桨表面力影响却很大。定常空泡(主要指叶梢片空泡)对表面力的影响，可按脉动的空泡层而引起叶片厚度变化这样一种叶厚效应来处理。对于非定常的变空泡，螺旋桨叶片在不均匀流场中周期地进入高、低伴流区，叶片上的空泡时而产生时而崩溃，且溃灭的时间很短，使脉动压力力幅变化很大，其幅值可较无空泡时增加数倍或几十倍，成为船舶振动的主要激励源。由于非定常部分所诱导的压力远大于其它因素诱导的压力，特别在空泡体积变化最剧烈时所诱导的高幅值压力波，在水中以声速向四方传播，基本上是“同时”到达船体表面各个点，使船体表面脉动压力趋于同相位，自然造成表面力幅值急剧增加。这时脉动压力的分市电发生变化，在纵向，峰值向后移动，空泡数目越小，峰值越在盘面之后。这是由于际动片空泡越来越长，并在桨后崩溃所致。在横向，峰值呈明显的不对称，压力峰偏向桨叶离开高伴流区的一边，这是由于空泡在离开高伴流区时迅速崩溃所致。

此外，污底能改变伴流的分布，尤其是接近水面部分的船底。当污底集中在螺旋桨正上方位置时，有可能引起严重的尾部振动，这也是某些船营运若干年后出现尾部振动日益严重的原因之一。

轴承力减振措施

(1)增加尾轴直径，提高轴系的固有频率。

(2)减小轴承间距，轴系正确定位。

(3)改变叶片数，以改变叶频临界转速。

(4)增加尾部船体的刚度，防止船体挠曲和轴系凸起而降低轴系固有频率。

(5)采用伴流均匀的尾部线型；经过权衡得失的比较后，如选用偶数桨可以减少轴承力中的横向力和力矩引起的叶频临界速度的危险。