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。     

船舶机械装置振动中低频信号的传递控制分析

随着船舶用电需求的增长,其电网的规模也日益扩大,特别是大功率的动力电机的应用,使得动力传送系统中会发生低频振荡现象。通常,船舶使用的同步发电机在转子做旋转运动时,由于存在周期性扰动,必须要对整个动力系统的振动模式进行识别,避免发生共振等破坏性的故障。本文对船舶的电力系统低频振动模式建立模型,然后对系统的低频振荡数据进行统一的Prony分析,利用辅助粒子滤波算法对控制信号进行滤波处理,进一步增强了低频振荡预测的准确度。     

船舶机械装置低频信号传递路径控制

针对传统传递路径控制技术在不同声压级之间的贡献率较小的问题,研究一种船舶机械装置低频信号传递路径控制技术。首先使用信号共振稀疏分解法将低频信号,利用分裂增广拉格朗日收缩算法计算共振分量,提取到机械装置低频信号特征,考虑阻振质量与平板交接面阻抗失配,计算出机械装置阻振质量传递特性,设定控制路径的控制点,计算出控制点的贡献率,实现传递路径控制。实验结果表明:与传统低频信号传递路径控制技术相比,船舶机械装置低频信号传递路径控制技术在不同声压级之间的贡献率更高,更适合在路径控制中使用。     

海洋平台低频线谱振动控制方法研究

针对已建海洋平台结构低频（30Hz以下）线谱振动控制难题,基于吸振原理,开展了低频线谱振动控制方法研究。讨论了动力吸振器与振动系统主结构最优质量比、阻尼比、频率比的取值范围,以及动力吸振器最优布置数量、布置位置等。以典型海洋平台板架结构为例,建立有限元模型,验证了动力吸振系统化方法的有效性,在此基础上,针对某海洋平台振动超标问题,开展了动力吸振系统化方法的工程应用研究,旨在为海洋平台低频线谱振动控制提供方法依据。     

用于船舶机械的自动管道布线优化（英文）

In the shipbuilding industry, market competition is currently operating in an intense state. To be able to strive in the global market, the shipbuilders must able to produce ships that are more efficient and can be constructed in a relatively short amount of time. The piping layouts in the engine room requires a lot of time for the designer to design the best possible route and in a way are not the most efficient route. This paper presents an automatic piping support system in the ship’s engine ...     

基于Halbach阵列作动器的柴油机低频振动传递控制

柴油机是舰艇三大噪声源中机械噪声的主要贡献者,控制柴油机传往甲板或壳体的振动意义重大。该文基于Halbach阵列研制的新型作动器用于控制柴油机的低频振动传递。首先基于MATLAB平台利用实测数据对LMS算法中的滤波器系数和步长进行优化选择,然后通过实验验证了该作动器和所设计控制器的有效性。结果表明使用低频线谱自适应控制策略以后,基座和甲板振动在控制作用频率上均得到抑制,取得7dB左右的控制效果。     

充液管路低频线谱噪声有源控制试验研究

[目的]充液管路系统的管口辐射噪声是舰船管路噪声控制的重点,具有较高能量的低频线谱噪声更是亟需得到进一步的抑制。[方法]针对充液管路低频线谱噪声问题,设计一套有源消声系统并进行试验验证。该系统由次级声源、控制器、功率放大器和传感器等构成。采用频率追踪算法对线谱频率进行估计,使用谐频自适应控制算法设计控制滤波器。建立泵水循环管路试验系统,开展固定线谱、移动线谱、多线谱噪声有源控制试验,验证有源消声系统的降噪性能。[结果]试验结果表明,该系统可自动跟踪线谱频率,实现移动频率的线谱噪声控制,能够同时控制多根线谱噪声,在管外取得8 dB以上的降噪效果且系统具有较好的鲁棒性。[结论]所得结果可为舰船管路系统低频线谱噪声控制提供可行的方案。     

多弹性支撑设备的同步定相振动控制研究（英文）

This paper describes an analytical investigation into synchrophasing, a vibration control strategy on a machinery installation in which two rotational machines are attached to a beam-like raft by discrete resilient isolators. Forces and moments introduced by sources are considered, which effectively represent a practical engineering system. Adjusting the relative phase angle between the machines has been theoretically demonstrated to greatly reduce the cost function, which is defined as the sum of velocity squares of attaching points on the raft at each frequency of interest. The effect of the position of the machine is also investigated. Results show that altering the position of the secondary source may cause a slight change to the mode shape of the composite system and therefore change the optimum phase between the two machines. Although the analysis is based on a one-dimensional Euler–Bernoulli beam and each machine is considered as a rigid-body, a key principle can be derived from the results. However, the factors that can influence the synchrophasing control performance would become coupled and highly complicated. This condition has to be considered in practice.     

一类多频线谱激励下的主动隔振控制方法

  目的  针对振动控制中多频激励的传统自适应滤波算法控制效果不佳,以及工程中传感器不易安装和通道耦合等原因导致参考信号失配的问题,提出一种反馈式多线谱控制算法。  方法  首先,使误差信号通过级联自适应陷波器,并根据自适应算法更新陷波器参数来估计多个信号频率;然后,合成各参考信号,对相位进行补偿,通过Hilbert变换得到另一路参考信号; 最后,进入并行控制器完成幅值更新,实现振动控制。  结果  仿真和试验结果表明,该算法能够精确估计频率信息,合成可靠参考信号,对30,37,60和110 Hz线谱均取得了20~40 dB能量衰减。  结论  该算法较好地解决了振动控制中参考信号失配和多线谱振动的问题,有效减弱和抑制了低频振动能量传递。     

超级游艇舒适度评估的振动分析（英文）

Comfort levels on modern superyachts have recently been the object of specific attention of the most important Classification Societies, which issued new rules and regulations for evaluating noise and vibration maximum levels. These rules are named Comfort Class Rules and set the general criteria for noise and vibration measurements in different vessels' areas, as well as the maximum noise and vibration limit values. As far as the vibration assessment is concerned, the Comfort Class Rules follow either the ISO 6954:1984 standard or the ISO 6954:2000. After an introduction to these relevant standards, the authors herein present a procedure developed to predict the vibration levels on ships. This procedure builds on finite element linear dynamic analysis and is applied to predict the vibration levels on a 60 m superyacht considered as a case study. The results of the numerical simulations are then benchmarked against experimental data acquired during the sea trial of the vessel. This analysis also allows the authors to evaluate the global damping ratio to be used by designers in the vibration analysis of superyachts.     

基于LabVIEW的船舶机械振动监测系统设计

文中以LabVIEW为开发工具,采用虚拟仪器及信号处理等技术,针对船舶机舱中的主要噪声源,开发了基于Win-dows操作系统的振动监测系统。本系统可以对船舶机械进行振动信号分析、处理,弥补一些专用的传统信号分析仪的不足。     

轴系整体减振系统横向低频振动传递特性研究

为降低螺旋桨传递至艇体的振动,利用轴系整体减振系统对各轴承及主辅机进行弹性支撑,通过改变桨-轴-艇体的振动传递路径使振动能量衰减,从而实现减振降噪的目的。提出了轴系整体减振系统的概念,建立了桨轴系统的力学模型,采用解析法和有限元法分析了系统横向振动的动态特性。以轴承处位移响应和力传递率为指标,对比分析了传统支撑和弹性支撑两种不同方式的隔振效果。结果表明,轴系整体弹性支撑下的轴承处位移响应小于传统支撑方式,在15～100 Hz内整体弹性支撑方式的隔振效果提高了10.9 dB,低频减振效果明显,验证了整体减振系统设计方法的可行性,为潜艇艉部耦合系统减振降噪的设计提供了一种新方法。     

移动基座传递对准精度评估的综合方法研究（英文）

In this study, we propose the use of the Degree of Alignment(DOA) in engineering applications for evaluating the precision of and identifying the transfer alignment on a moving base. First, we derive the statistical formula on the basis of estimations. Next, we design a scheme for evaluating the transfer alignment on a moving base, for which the attitude error cannot be directly measured. Then, we build a mathematic estimation model and discuss Fixed Point Smoothing(FPS), Returns to Scale(RTS), Inverted Sequence Recursive Estimation(ISRE), and Kalman filter estimation methods, which can be used when evaluating alignment accuracy. Our theoretical calculations and simulated analyses show that the DOA reflects not only the alignment time and accuracy but also differences in the maneuver schemes, and is suitable for use as an integrated evaluation index. Furthermore, all four of these algorithms can be used to identify the transfer alignment and evaluate its accuracy. We recommend RTS in particular for engineering applications. Generalized DOAs should be calculated according to the tactical requirements.     

船舶低频振动噪声的自主控制方法

在船舶航行过程中,由于设备长时间运行出现振动的情况从而产生噪声,严重影响设备的使用寿命,威胁船舶航行安全。为了有效解决船舶低频振动噪声,保障船舶平稳、安全的运行。结合振频离散峰值特征对船舶低频振动噪声的自动控制方法进行分析和研究,通过分析船舶设备振动频率范围,对船舶设备振动噪声控制算法进行完善,从而获得船舶振动噪声响应特征数据,并根据振动噪声计算结果对船舶设备低频振动噪声控制系统进行设计,以达到保障船舶设备运行稳定性,提高船舶安全的设计目标,最后通过仿真实验证实,船舶低频振动噪声的自主控制方法可有效控制船舶设备振动产生的噪声,保障设备运行的稳定性和安全性。     

基于有限元的新型科学考察船振动响应分析（英文）

To control the vibration level of ships under construction, MSC Software’s Patran&Nastran modeling solutions can be used to establish a detailed finite element model of a new manned submersible support mother ship based on a line drawing,including the deck layout, bulkhead section, and stiffener distribution. After a comprehensive analysis of the ship simulation conditions, boundaries, and excitation forces of the main operating equipment, modal analysis and calculation of the ship vibration...     

对一型潜器的水下振动响应分析（英文）

文章基于三维水弹性方法,分析了一型潜水器水下航行中的振动响应特性,通过求解干模态的广义坐标响应及对应的附连水质量,确定了干模态频率和湿谐振频率的对应关系。该文预报的水下响应曲线的峰值频率得到了水声试验测试结果的印证,说明了三维水弹性方法在求解水下结构振动响应问题上的有效性。文中最后对潜器尾部结构进行了改进,改进前后速度响应幅值曲线的比对表明,增加尾部纵桁结构的刚度对抑制潜器的尾部振动有明显的效果。     

充液管路低频线谱噪声有源控制试验研究北大核心CSCD

[目的]充液管路系统的管口辐射噪声是舰船管路噪声控制的重点,具有较高能量的低频线谱噪声更是亟需得到进一步的抑制。[方法]针对充液管路低频线谱噪声问题,设计一套有源消声系统并进行试验验证。该系统由次级声源、控制器、功率放大器和传感器等构成。采用频率追踪算法对线谱频率进行估计,使用谐频自适应控制算法设计控制滤波器。建立泵水循环管路试验系统,开展固定线谱、移动线谱、多线谱噪声有源控制试验,验证有源消声系统的降噪性能。[结果]试验结果表明,该系统可自动跟踪线谱频率,实现移动频率的线谱噪声控制,能够同时控制多根线谱噪声,在管外取得8 dB以上的降噪效果且系统具有较好的鲁棒性。[结论]所得结果可为舰船管路系统低频线谱噪声控制提供可行的方案。     

故障树分析法（FTA）在船舶机械维修中的应用

介绍了故障树的特点、建造方法与作用，并以液压系统失效故障树为例，进行了定性、定量分析，给出了该故障树的最小割集、顶事件的发生概率、结构重要度、概念重要度以及基本事件的关键重要度。对应用ＦＴＡ方法来分析船舶机械故障有一定帮助。     

小水线面双体船螺旋桨激励船体振动研究（英文）

文章研究了小水线面双体船的桨—轴—船体耦合系统在螺旋桨受宽带力激励下的纵向振动特性。建立了考虑周围流体介质作用的桨—轴—船体动态耦合系统的声振数值计算模型,经实船试验表明计算结果与试验结果吻合较好。采用该模型计算分析了桨—轴—船体耦合系统的振动特性。作用在螺旋桨上的激励力传递到船体时,受到轴系子系统的调制作用及推力轴承基座结构的刚度影响,在轴系一阶和二阶纵向振动模态处出现动力放大;考虑螺旋桨的弹性变形时,激励力在螺旋桨的桨叶若干纵向振动模态频率上也出现了明显的放大。在这些低频段的振动模态频率上,船体结构受放大的激励力作用,容易产生共振及声辐射。