电磁-气囊主被动混合隔振系统抗冲击设计研究

舰船设备的抗冲击性能设计直接关系到其是否能够顺利实现实用化.本文针对电磁-气囊主被动混合隔振系统抗冲击的设计要求,首先对电磁-气囊主被动混合隔振器进行抗冲击悬挂结构设计并通过仿真和试验获得了混合隔振器的位移载荷特性;其次推导了混合隔振系统中限位器的数学模型并建立了主被动混合隔振系统的多刚体动力学模型,研究了主被动混合隔振系统在冲击载荷下,不同限位器参数对冲击响应的影响.结果表明,所设计的隔振器抗冲击悬挂结构和隔振系统的限位器能够很好地满足舰船设备对抗冲击性能的要求.     

基于一种新型磁致负刚度结构的低频隔振系统分析与设计

为提高隔振系统对低频微振动的隔离能力,研究了一种新型三磁体负刚度结构,分析了该结构产生负刚度的原理。将三磁体负刚度结构与隔振系统并联使用,在不影响原隔振系统载荷性能的情况下可降低系统的固有频率。分析了隔振器刚度及磁体间初始间隙对并联系统刚度特性的影响,提出从稳定性和隔振性能两方面来进行低频隔振系统设计。     

带限位隔振系统冲击响应分析

为提高舰载设备的抗冲击能力,利用ANSYS中的弹簧间隙单元构建有限元模型,通过仿真计算分析限位器刚度参数对隔振系统抗冲击性能的影响,揭示二次冲击问题产生的原因并给出合理建议。研究结果表明:在任一安装间隙下,随刚度比的增加,被隔振设备的相对位移响应逐渐减小,加速度响应迅速增加,二者呈负相关;二次冲击问题不受传统限位器刚度大小影响,但通过合理选用限位器参数或设计新型大阻尼限位结构可有效改善二次冲击的影响,进而提高舰载设备的抗冲击性能。     

国外舰艇设备抗冲击标准研究

介绍了国外舰艇设备抗冲击技术及其标准的研究和发展现状,从试验鉴定、设计计算和缓冲隔振装置等方面展开国外舰艇设备抗冲击标准对比研究,分析了国外先进标准的特点,可为我国海军舰艇设备抗冲击标准体系建设和标准编制工作提供参考。     

考虑基础柔性的隔振系统功率流特性分析

根据舰船机械设备安装特性及隔振要求,建立包含机械设备、隔振器和柔性基础的数学模型并对其求解,得到隔振系统在简谐激励下的响应及传递功率流计算公式,讨论了隔振系统中设备质量、隔振器刚度和阻尼、柔性基础刚度和阻尼等参数对隔振能力的影响。理论表明,适当增大机械设备质量、隔振器阻尼及柔性基础阻尼能提高系统隔振能力,较大的隔振器刚度不利于隔振,而基础板柔性对隔振系统的影响与激励频率有关,并给出了柔性基础隔振设计中参数选取的一般规律。     

考虑基础柔性的隔振系统功率流特性分析

根据舰船机械设备安装特性及隔振要求,建立包含机械设备、隔振器和柔性基础的数学模型并对其求解,得到隔振系统在简谐激励下的响应及传递功率流计算公式,讨论了隔振系统中设备质量、隔振器刚度和阻尼、柔性基础刚度和阻尼等参数对隔振能力的影响。理论表明,适当增大机械设备质量、隔振器阻尼及柔性基础阻尼能提高系统隔振能力,较大的隔振器刚度不利于隔振,而基础板柔性对隔振系统的影响与激励频率有关,并给出了柔性基础隔振设计中参数选取的一般规律。     

船用柴油发电机组的浮筏隔振及其效果分析

为了减小船用机械振动向船体结构的传递,常采用浮筏隔振系统对船舶设备进行集中隔振。文章对某船用柴油发电机组进行了隔振设计并研究其效果,采用有限元软件MSC Patran建立了隔振系统的动力学模型。首先计算得到了各阶模态,然后分析了隔振系统参数变化对隔振效果的影响,最后研究了不同激励对瞬态动力学特性的影响。计算结果表明,浮筏隔振系统的设计满足隔振要求,隔振性能及抗冲击性能良好。     

电子设备振动分析与抗振设计

军用电子设备工作环境恶劣,在结构上对整机进行加固的同时,还应采用隔振缓冲系统来提高其抗振、抗冲击等能力,从而提高军用电子设备的可靠性和使用寿命.通过分析电子设备的振动,详细介绍了军用电子设备结构加固的常用方法和隔振设计.     

基于因子分析法的舰船抗冲击标准体系构建

以美国海军为例,依据抗冲击理论研究和数学模型分析,通过聚类分析法确定舰船抗冲击技术指标系统,应用因子分析法选取共同因子,明确标准在舰船抗冲击技术体系内的实际效用,研究舰船抗冲击设计、试验和缓冲隔振标准之间的相互关系,提出了标准的主要内容、指标设置和编制要求,构建标准体系,突破了以系统分解作为标准体系编制的传统模式,在工程实际中有效解决了标准体系内部技术指标设王重复甚至相互矛盾的突出的问题。     

舰艇设备抗冲击技术研究

文章介绍了国外舰船设备抗冲击研究的历史和动态,以及国内抗冲击计算研究现状,并针对目前国内在抗冲击研究中存在的不足,提出了一些建议,可供舰船设备隔振系统非线性抗冲击研究参考。     

基于MR阻尼器的船用隔离器系统试验研究

随着船舶技术的发展，现代船舶对船用隔离器系统提出了越来越高的要求，即船用隔离器系统应同时具备低频减振和高频抗冲击的能力，这是传统的船用减振器系统所无法做到的．为了解决此问题，本文提出了一种新的船用隔离器系统，该系统由钢丝绳弹簧和磁流变阻尼器相并联组成．文中对该船用隔离器系统的减振和抗冲击性能进行了模型试验研究。减振试验的激振力频率为1-15Hz，力幅为2．94．11．76kN；冲击试验的最大冲击输入加速度为20g，脉宽为10ms，减振试验和冲击试验均采用MTS液压加载系统来进行．试验结果表明，该船用隔离器系统具有较好的减振效果，使用了MR阻尼器后系统得共振峰值被明显的削弱；在冲击试验中，冲击响应的衰减速度随着MR阻尼器的阻尼增加而明显加快，但是MR阻尼器再冲击瞬间的出力特性明显与低频振动情况下不同，MR阻尼器的出力表现为受控制电流强度影响不大．     

柴油机偏移对浮筏隔振系统抗冲击性能的影响分析

在工程实际中,常常存在隔振器的刚度中心与其承载的质量中心不重合的情况,从而对隔振系统的抗冲击性能造成一定的影响。本文针对某船柴油机组的隔振系统分别在柴油机纵向和横向偏移情况下,运用ANSYS软件建立了有限元模型,计算分析比较了隔振系统受到基础冲击下机组的位移和加速度响应值,得到一些有意义的结论,对工程实际运用具有一定的参考价值。     

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。     

遗传算法在船舶动力机械混合隔振系统优化设计中的应用

阐明了混合隔振问题的实质就是综合被动隔振系统和主动控制系统的多目标联合优化设计.运用子结构导纳综合法分析了应用混合隔振技术的双层隔振系统的功率流传递特性.采用遗传算法对混合隔振系统进行了优化设计,并作了数值仿真.     

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。     

舰船多机组设备减振特性研究

根据船舶设计中提出的动力装置减振降噪的要求,以某船舶中经过不同方式隔振设计的多台辅机设备为研究对象,建立该舱室的有限元模型。通过数值计算分析不同隔振装置的减振性能。结果表明:用简化为弹簧和阻尼器的隔振器来模拟实际橡胶隔振器,隔振效果在高频段有一定差异,低频段影响不大。为了改进隔振效果,可以适当增大隔振体系安装平台的厚度及中间质量体的质量,并综合考虑对机组共同激励的影响。     

增压器涡轮叶片间流体流动的数值模拟

从N-S基本方程出发,采用亚格子尺度模型,运用大涡模拟方法,通过建模和数值计算研究涡轮叶片间流体流动时周围流场的速度、压力、雷诺数和流线分布情况,得出涡轮叶片间流场参数的分布范围,发现各个工况点流场的变化规律和影响因素。该研究结果对增压器涡轮结构进一步优化设计具有重要的指导意义。     

幂律流体阻尼的隔冲特性研究

基于幂律流体阻尼特性,建立了单自由度冲击隔离系统数学模型,分析了幂律流体的分段阻尼力特性与隔冲耗能特性,并讨论了速度相关指数、固有频率、冲击载荷幅值等因素对系统隔冲性能的影响。研究结果表明:当激励信号产生的流体相对速度较小时,剪切稀化流体的隔冲性能优于线性阻尼和剪切稠化流体阻尼,流体相对速度较大时,剪切稠化流体的隔冲性能优于线性阻尼和剪切稀化流体。幂律流体的参数影响分析为幂律流体阻尼器的设计和实际应用提供了一定的参考。     

某V型高速柴油机振动测试及动力学分析

针对某艇主机12缸V型高速柴油机振动过大的问题,开展柴油机动力学分析与振动测试,得到各主要工况下的振动响应。研究结果表明,柴油机振动干扰成分丰富,且分布在很宽的频域上,主要干扰频率为基频的0.5阶、1.0阶及3.0阶,设计时应重点考虑隔振系统刚度与主要干扰阶次的关系。对主机振动过大的原因进行分析,结果表明引起共振的干扰频率、存在激励力或结构局部共振、柴油机结构轻量化及刚性较低是主要影响因素,对柴油机减振设计具有指导意义。     

钢丝绳隔振器用于船舶主机隔振

船舶主机隔振通常使用橡胶隔振器，而钢丝绳隔振器用于主机隔振，目前国外尚无报道。现研究用钢丝绳隔振器解决16PA6STC柴油机主机的隔振问题。柴油机重量大，安装尺寸有限，目前单个钢丝绳隔振器的承载能力有限，因此提出了钢丝绳隔振单元的概念，即是将三个已成熟的HGGS—1200型钢丝绳隔振器组合成一个隔振单元，整机用10个单元，避兔了研制承载能力更大的新型钢丝绳隔振器的风险。用功率流方法对隔振装置的性能进行了理论评估，并进行了试验研究。结果表明：在潮试阻抗的有效频率范围内，功率流传递率估算与实测的振级落差总的趋势一致，说明功率流估算对设计有指导意义；另外，基础的弹性对隔振单元隔振效率的消弱作用非常显著，应尽量加大基础刚度。研究结果表明钢丝绳隔振器用于船舶主机隔振可行。