面向船舶的MR减振相关技术

将船舶作为面向对象,合理引入MR减震器技术,形成专用于船舶中的智能抗冲击隔离器,不仅可以抗冲击,同样能够达到低频减振的目的。基于此,本文将船舶作为面向对象,重点阐述MR减震器相关技术。     

MR阻尼器在船舶振动隔离器系统的应用

船舶运行过程中受外界干扰作用力和自身螺旋桨、主机的激励,不可避免的会发生受迫振动,船舶振动不仅影响船员身心健康,也会导致船体结构出现破坏。本文研究方向是利用MR阻尼器的优良特性,开发一种船舶振动隔离器系统,并通过建立船体与MR阻尼器的模型,构建了船舶振动隔离器的控制系统模型。     

船用泡沫铝夹层板在低温下的冲击动态响应研究

泡沫铝夹层板具有良好的动态能量吸收性能,在极地船舶抗冲击防护方面具有巨大的潜在应用前景。文章利用ABAQUS有限元软件,结合准静态拉伸压缩材料试验,建立了船用泡沫铝夹层板的低温动态冲击数值仿真模型,研究了其动态冲击响应与抗冲击性能,并采用Instran 9350落锤冲击试验机对数值仿真模型进行了试验验证。在此基础上,研究了低温和冲击能量对船用泡沫铝夹层板动态冲击响应的影响。结果表明,随着冲击能量的增加,常温和低温条件下船用夹层板的冲击力峰值、最大挠度和最终挠度遵从乘幂增长规律。与常温相比,低温下船用泡沫铝夹层板的面板变形较小,且随着冲击能量的增加,低温的影响更为显著,即船用泡沫铝夹层板在低温下具有更好的抗冲击性能。     

配电装置整体防冲击性能研究

在舰用配电装置方面．我国虽然已研制出了抗冲击、振动的舰用塑壳式空气断路器．但配电装置内的很多其它器件(如按钮、指示灯、仪表、继电器等)并不能完全满足舰用抗冲击、振动的要求。一些国外海军采用整体减振的措施,使选用一般船用元器件的配电装置能够达到舰用抗冲击、振动的要求,并取得较好的效果。如何使配电装置通过整体减振的途径来满足舰用抗冲击、振动的要求．一直是舰船电气设计人员关心的问题。本文通过一系列分析计算和试验验证,探讨配电装置整体减振后的防冲击性能。     

基于MR阻尼器的单自由度系统减振特性分析

在不同频率和振幅的正弦激励下,研究了基于磁流变阻尼器的单自由度弹簧阻尼系统的振动特性,分析了磁流变阻尼器的减振控制效果.主要通过建立磁流变阻尼器的振动实验模型,并在不同激励工况下测试了系统的振动特性.研究结果表明:系统在低频区30Hz内随着激励振幅和频率的提高减振效果越好,且激励频率对减振效果的影响更明显.当激励频率与系统一阶固有频率接近时,系统也具有良好的减振效果.     

基于ANSYS的高精度管路系统抗冲击仿真方法及试验验证

针对船舶管路系统抗冲击性能仿真方法精度不足的问题,研究用于舰船管路系统的高精度抗冲击仿真方法。采用ANSYS有限元实体建模技术、冲击时域分析法对空间管路系统抗冲击性能进行研究,搭建管路系统抗冲击试验平台,对不同冲击载荷下管路系统的抗冲击性能进行试验验证,最后以舰艇典型管路系统为算例,研究三向冲击载荷作用下舰船管路的抗冲击性能。研究给出了基于接触单元、弹性约束、实体附件单元等高精确的管路建模技术,提出了船舶管路抗冲击时域仿真流程。研究表明,采用时域分析法和实体建模技术满足抗冲击仿真高精度的要求,舰船空间管路系统的横向抗冲击性能较差,法兰、直角弯管处、连接支管处等部位为管路系统薄弱结构。根据仿真结果,文章还提出了一系列用于工程实践的管路优化布置方法。     

磁流变阻尼器在船舶减振中的应用

在传统减振元件基础上配合使用磁流变阻尼器构成新型船舶智能减振系统。介绍该系统的减振原理,并根据其特定工作环境对其在实船中的链接形式进行设计。通过数值分析结果与减振理论分析趋势的对比,分析数值仿真方法在船舶减振领域应用的有效性和可行性。     

某船用转运装置泵站的减振降噪改进设计

为降低某船用转运装置泵站机械振动噪声,改善船舶工作环境,采用隔振等方法对转运装置液压泵站进行减振降噪改进,并进行了振动和噪声试验。试验结果表明,改进后转运装置泵站的振动噪声大大降低,船舶工作环境明显改善。     

带有浮筏隔振系统的船舶结构冲击响应的数值模拟

以某一舰船模型为对象。论述了有限元模型的建立、附连水质量及边界条件的处理等问题；计算了整个船舶的模态。通过模态试验验证了有限元模型的可靠性；分析了水下爆炸冲击波作用下船体结构和浮筏系统的冲击响应；模拟计算得出了浮筏系统参数对响应的影响规律。并将浮筏隔振系统和船体作为一体，研究整个船舶结构的冲击响应，所得到的结果对于研究浮筏系统的抗冲击设计具有参考价值。     

强碰撞中型冲击机及其应用

由中国船舶科学研究中心研制的强碰撞中型冲击机，是我国第一台满足中国军标ＧＪＢ１５０．１８－８６要求的中型冲击机，这台冲击是用来对中型舰船设备进行冲击试验，也能对各类冲击隔离器和结构物进行冲击试验，本文介绍了这台冲击的基本结构，主要性能和实际应用。     

Research on low-frequency mechanical characteristics of the MR dampers in ship isolators

A new isolator composed of a steel rope spring and a magneto-rheological （MR） damper was designed and a study on low-frequency mechanical characteristics of MR dampers in isolators was carried out. It used the characteristics of the MR damper, such as fast response, controllable damping, small energy consumption, wide dynamic scope, and great adaptation. The relationships between MR damping forces and influencing factors were analyzed based on experimental data. The results show that damping force is not only related to structural dimensions, but also closely related to controllable current and vibration frequency. Finally, the empirical formula for damping forces was corrected, and the relationship between correction coefficients and factors analyzed.     

新型气液耦合冲击耗能器的冲击响应特性研究

船舶设备遭受强冲击作用时,能够承受的加速度和相对位移幅值都很小,采用隔振器和限位器均不能满足抗冲击要求,此时需要特殊的耗能元件,吸收大量的冲击能量。基于将传统的隔振抗冲元件和新型耗能装置相结合的思想,设计了一种非线性抗冲击系统,在此基础上建立了气液耦合冲击耗能器的数学模型,并对其各参数(运动传递比和气腔有效横截面积)对抗冲击性能(绝对加速度幅值和相对位移幅值)的影响进行了仿真试验分析。研究表明,与线性隔离系统相比,冲击耗能器能够耗散部分冲击能量,提升系统的抗冲击能力;冲击耗能器的参数影响分析为新型耗能器的设计和开发提供了可行的理论依据。     

船舶板壳结构的振动功率流分析

基于功率流采用有限元法研究了板、壳结构的振动功率流特性,分析结构阻尼、阻尼器、加强筋等参数对结构功率流的影响,给出了相应的功率流矢量图和功率流-频率曲线图.分析表明,结构阻尼的改变、阻尼器阻尼值的变化均没有改变系统的固有频率,但随着结构阻尼的增大或阻尼器阻尼值的减小,结构振动响应的峰值变小了;加强筋明显改变了功率流的大小和传播路径.     

基于液压阻尼减振器的轴系纵振控制研究

在船舶主推进轴系中安装液压阻尼减振器可减小轴系的纵向振动。首先对安装被动式液压阻尼减振器的船舶主推进轴系进行数学模型简化,推导推力轴承基座处的力传递率公式与加速度插入损失公式,并分析液压阻尼减振器的结构参数对减振效果的影响。轴系台架试验表明,插入损失计算结果与测试结果吻合较好。然后,采用单神经元自适应PID控制器,将原有的被动式液压阻尼减振器变为主动式液压阻尼减振器,分析在周期载荷和随机载荷激励下力传递率随时间的变化。计算结果表明,合理选择液压阻尼减振器的参数能有效地实现纵向减振,且单神经元自适应PID主动控制单元能进一步抑制力传递率的峰值。     

基于数值试验的减振器阻抗特性研究

基于四端参数法分析了计及高频波动效应的圆柱型橡胶减振器的阻抗特性,以E型和BE型减振器为研究对象,通过合理的建模技术,借助有限元软件数值计算该减振器的机械阻抗。在此基础上,探索加载对减振器机械阻抗的影响规律,所得的计算结果与减振器的实测特性相符。该文为后期减振器的研制及其阻抗特性的确定提供计算方法。     

磁流变阻尼器动态特性研究

为更好地研究磁流变阻尼器应用于舰船设备抗冲击的控制方法,需要准确、全面了解其动态力学特性。对磁流变阻尼器的动态特性进行试验研究,详细讨论速度、振幅、频率、电流等各个因素对阻尼力的影响。结果表明,在低速区域阻尼器的阻尼力以不可控的粘滞阻尼力为主,阻尼力随速度的变化明显;在高速区域,阻尼力以磁流变液屈服引起的库仑阻尼力为主,阻尼力随速度的变化不大,而主要决定于控制电流,但是随着电流的增大,出现饱和现象;振幅和频率主要影响磁流变阻尼力的粘滞阻尼力,随频率和振幅的增加,速度的变化范围也明显增大,但是在相同的速度下,频率和振幅对阻尼力的影响不明显。为进一步获得磁流变阻尼器动态特性参数及研究舰船设备抗冲击半主动控制方法提供了重要依据。     

隔振器对舰船基座振动特性的影响

为了研究隔振器类型及布置方式对舰船基座振动特性的影响,针对舰船设备普遍采用隔振器与基座相连的连接方式,首先分析了隔振器刚度、阻尼等参数对舰船基座激扰力特性的影响,并以某船舶发电机组为例,基于有限元方法讨论了隔振器类型及布置方式对舰船基座振动特性的影响。研究表明,一方面,设备向基座传递的激扰力与隔振器刚度、阻尼及设备—隔振器—基座系统固有频率等密切相关;另一方面,隔振器类型及布置方式对基座振动特性也有较大影响。当激励频率较低时,隔振器布置方式对基座振动特性的影响相对较小;而当激励频率较高时,隔振器布置方式对基座振动特性的影响则相对较大。     

船舶机械低频线谱振动传递的主动控制

针对船舶机械振动的低频线谱主动控制,文章采用输出力大、频响平直、无接触式的磁悬浮作动器,分析了永磁偏置式作动器的电-磁-力耦合特性,推导了磁悬浮主被动隔振系统运动方程和系统稳定性影响因素;研制了满足船舶应用要求、具有冲击摇摆适应能力的磁悬浮-气囊主被动混合隔振器。采用收敛快速的窄带多通道Fx-Newton算法,并针对线谱频率波动时的控制鲁棒性,提出了窄带滤波相位差的自适应补偿环节。在船用200 kW柴发机组上进行了主被动混合隔振实验,未开启线谱控制时,可获得>32.8 dB的宽频隔振效果;控制开启后,可进一步有效衰减传递到基座的多根线谱振动,并且在柴发机组的转速波动工况下依然能实现快速收敛、稳定和高效控制。该主被动混合隔振系统可满足船舶机械低频线谱控制的工程实用要求。     

减振器冲击性能测试方法研究

根据舰船所受到的冲击力学过程,对减振器冲击性能测试问题进行了分析,提出了基于气缸式冲击模拟台的减振器冲击性能测试方法,并介绍了试验测量系统.采用该方法对钢丝绳减振器作为冲击防护元件时的力学特性进行了研究,得出了该元件关于压缩/拉伸非对称的冲击耗能特性,并分析了参数变化特点.     

船舶辅机的隔振设计及船体耦合振动分析

为了减小船舶的振动与噪声,对某船用空压机组进行了浮筏隔振装置的设计,其中包括隔振参数的确定以及筏体结构的设计等。通过建立隔振系统的有限元模型,分析了该系统的动力学特性,包括振动模态、振动传递率以及对于冲击的响应。为了揭示实船隔振系统的规律,将空压机组浮筏装置的有限元模型拓展到全船,分析了隔振装置装船后的耦合振动模态,讨论了船舶结构的振动对浮筏系统隔振效果以及冲击响应的影响。在此基础上,探讨了提高船舶辅机浮筏隔振系统动力学性能的途径。