纵向阻尼器在长轴系船舶中的轴系减振应用

针对某大型滚装船超长轴系产生异常纵向振动的问题，分析产生振动的根本原因，对比多种减振措施的使用效果，重点研究纵向阻尼器(Shaft Axial Vibration Damper, SAVD)在长轴系船舶中的应用。研究结果表明：SAVD对超长轴系的减振作用显著，可有效解决长轴系的纵振问题。     

船舶无余量长轴系安装技术

船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分,是船舶航行的生命线,是从主机动力输出端到螺旋桨之间动力传动构件的总称。某船从船舶操纵性、机动性要求出发选用了水润滑轴承及可调桨系统,轴系布置采用长轴系、双艉轴架设计,且中间轴为无余量加工安装。通过分析无余量长轴系安装技术要点,对各关键点进行精度控制,从而实现船舶无余量长轴系的高效精准安装。     

基于主动推力平衡原理的轴系纵向减振技术研究

针对轴系纵向振动引起的船舶尾部振动噪声问题,提出基于主动推力平衡原理的轴系纵向减振方法,设计了轴系纵向减振结构,通过试验研究了该结构的刚度特性,并对比分析了应用纵向减振结构前后轴系纵向振动特性。结果表明,提出的基于主动推力平衡原理轴系纵向减振方法,可有效化解减振结构低动刚度和高静刚度之间的矛盾,有利于桨轴系统纵向振动控制向低频范围扩展;应用基于主动推力平衡原理的纵向减振结构后,轴系纵向振动控制效果明显。     

推进轴系纵向振动主动控制技术综述

螺旋桨激励力引起的桨-轴-艇耦合系统低频振动为舰船声辐射的主要组成之一,一般难以有效抑制,已成为制约舰船声隐身性能提升的重要问题。目前抑制舰船低频振动声辐射的有效手段是减小螺旋桨激励力通过轴系向艇体传递,而主动控制由于在低频振动控制方面具有较强的优越性,自然地成为一条重要的新途径,为此急需开展轴系纵向振动主动控制相关技术研究。本文详细总结了国内外舰船轴系纵向振动产生机理、控制方案及主要差距,论述了轴系纵向振动主动控制基本原理与建模方法,首次系统阐述了适合工程应用的轴系纵向振动主动控制策略及自适应算法,给出了轴系纵向振动主动控制试验验证案例,结果表明主动控制效果明显,并基于现有研究成果对舰船轴系纵向振动主动控制技术未来的发展方向提出建议,为解决舰船低频振动声辐射问题提供参考和指导。     

自航式沉管安装船可调桨推进系统的研制

以某自航式沉管安装船可调桨推进系统为研究对象,对其配套的大功率可调桨、可调桨推进轴系与一进三出大型齿轮箱等关键设备进行关键技术研究。实船试航结果表明：该自航式沉管安装船可调桨推进系统安全可靠稳定运行,相关研究技术及产品可以广泛应用在支线集装箱船、化学品船和大型挖泥船等深远海船舶推进系统中。     

表面桨驱动装置关键技术研究

为检验表面桨驱动装置能否安全可靠地运行，采用UG进行双十字万向联轴节的运动仿真计算，运用有限元方法对各典型零部件进行强度计算及轴系回旋振动计算，采用系统矩阵法分析装置的扭转振动特性，结合轴系扭振计算与校中计算，采用理论公式对轴系进行综合强度校核，得到双十字万向联轴节的运动干涉数据、各典型零部件应力大小及分布情况、轴系扭振应力大小等数据，并对表面桨驱动装置设计计算中的关键技术进行了深入研究，提出了计算分析的流程，可为表面桨装置设计、计算与分析提供理论及工程指导。     

控制船舶轴系纵向振动的动力吸振器参数优化研究(英文)

在船舶轴系中安装动力吸振器是减小船舶轴系纵向振动的有效方法,而动力吸振器的参数合理优化配置是控制轴系纵向振动的重要手段。将船舶轴系等效为多自由度系统,基于有限单元法建立船舶轴系纵向振动运动模型,并通过加装动力吸振器用于控制船舶轴系纵向振动。运用重分析方法求解轴系运动方程得到推力轴承处的力传递率和能量传递率,将二者作为评价动力吸振器对轴系振动控制效果的指标。在研究轴系响应频率范围内,提出将求解全局最优解较强的遗传算法与多目标优化算法相结合以优化动力吸振器参数;并且研究特定共振峰消减的参数优化问题。最后通过算例,比较不同目标函数以及动力吸振器不同安装位置对轴系纵向振动控制的影响,验证文中优化算法的可行性。     

轴系校中参数与轴系振动特性相关性仿真研究

轴系安装工艺参数与轴系振动特性相关性规律研究具有重要的工程应用价值。以典型舰船轴系为研究对象,通过有限元法分析轴系纵向、横向振动模态,开展轴系在典型工况螺旋桨叶频激励下的振动响应分析。在此基础上,定性分析轴系校中工艺参数对轴系振动特性的影响规律。结果表明:轴系横向振动加速度级明显大于纵向振动加速度级幅值,横向振动位移呈现出从尾至首的递减规律,现行的轴系直线校中验收指标已较为严格,轴系法兰、离合器的偏移曲折对轴系振动特性影响十分有限。     

表面桨驱动装置计算分析关键技术研究

为检验表面桨驱动装置能否安全可靠地运行,采用UG软件进行双十字万向联轴节的运动仿真计算,运用有限元方法对各典型零部件进行强度计算及轴系回旋振动计算,采用系统矩阵法分析装置的扭转振动特性,结合轴系扭振计算与校中计算,采用理论公式对轴系进行综合强度校核,得到双十字万向联轴节的运动干涉数据、各典型零部件应力大小及分布情况、轴系扭振应力大小等数据,并对表面桨驱动装置设计计算中的关键技术进行研究,提出计算分析的流程,可为表面桨装置设计及计算与分析提供理论及工程指导。     

湍流进流诱发的螺旋桨-轴系纵向振动特性研究

基于湍流统计分析和随机振动理论,以一个十叶桨以及轴系作为研究对象,对其因湍流进流而诱发的弹性振动及纵向脉动推力进行了计算和分析。基于均匀湍流的统计模型,利用条带理论及相关分析求取作用在桨叶表面上的压力谱,然后将该压力谱映射到螺旋桨有限元模型加载面的节点上。基于模态叠加的随机振动分析方法,求得螺旋桨-轴系系统的随机振动响应。对弹性桨及刚性桨在纵向脉动推力传递中存在的差异以及系统动力学参数对于脉动力传递的影响进行了分析,得到的结论可为桨-轴弹性振动及声辐射控制提供思路。     

降低轴系纵振引起的水下结构声辐射分析

针对螺旋桨纵向脉动激励引起的结构水下辐射噪声问题,利用ANSYS有限元软件计算结构振动位移响应,利用直接边界元方法对结构水下辐射噪声特性进行分析.在已建立的有限元模型基础上,讨论了不同的推力轴承刚度、纵振激振力传递途径以及安装轴系纵振减振器对结构水下振动与声辐射的影响.结果表明,改变纵振激振力传递途径及安装轴系纵振减振器都可以有效地降低结构水下振动辐射噪声.     

船舶轴系试验台研制及其纵向振动特性测试分析

以模拟实船螺旋桨激励力沿轴系的纵向传递形式为背景,在对大量相关文献调研和分析的基础上,并为满足后续轴系纵向减振装置的安装要求,研制出船舶推进轴系纵向振动模拟试验台.采用单点激励多点拾振的模态测试方法,通过对测试加速度导纳函数进行参数识别获得轴系的纵向振动特性.基于连续弹性体模型,推导出试验台轴系纵向振动的无量纲频率方程,代入轴系第1阶纵向模态频率测试值得到试验台轴系推力轴承纵向刚度的估算值,以此作为轴系理论分析模型的输入.结果表明,基于连续弹性体模型求解的轴系纵向振动特性能较好地接近于实际轴系.     

潜艇推进轴系纵向振动模型与解析研究

[目的]为了解决潜艇推进轴系纵向振动问题,[方法]将复杂的潜艇推进轴系简化为均匀阶梯轴系连续模型,采用波分析(WPA)法对各均匀轴段的纵向振动传递关系进行推导。结合实际推进轴系边界条件,给出推进轴系纵向振动在螺旋桨激励下的稳态响应。进一步对推进轴系纵向振动的第1阶固有频率的无量纲公式进行推导,并分析结构参数对固有频率的影响。[结果]将理论计算值与有限元软件仿真结果及实验测试值进行对比,证明了均匀阶梯轴系连续模型的可靠性,可应用于推进轴系纵向振动研究分析。得到的第1阶无量纲公式为后续对潜艇推进轴系纵向振动的分析打下基础。[结论]研究成果具有一定的工程应用价值。     

减小船舶轴系纵向振动的动力减振器参数优化

在船舶轴系中安装动力减振器是减小轴系纵向振动的有效方法,而对动力减振器参数优化的研究是有效控制振动的关键之一。基于达朗伯原理建立船舶轴系纵向振动数学模型,导出动力减振器响应位移的动力放大系数解析式,运用动力谐调消振理论求解最优固有频率比和最优阻尼比。然后针对特定频带内动力减振器的参数优化,以固有频率比与阻尼比为设计变量,选择两种目标函数,采用最大值最小化问题的直接搜寻算法得到动力减振器参数的最优值。比较和分析了各种计算方法得到的结果,并研究动力减振器各参数对船舶轴系纵向振动影响,为轴系纵向振动控制及动力减振器的设计提供理论了依据。     

基于流固耦合的船舶轴-桨耦合振动特性分析

以研究螺旋桨水动力和离心力对船舶轴-桨组合振动特性的影响为本文的研究目的,基于W o r kbench平台,采用流固耦合有限元分析方法,进行船舶轴-桨组合模态分析。在CFX中计算螺旋桨敞水性能,并在Ansys中将螺旋桨叶面水压力和离心力作为预应力分析轴桨组合振动的固有频率和振型,比较轴系、螺旋桨单独模型和轴-桨组合模型在固有频率上的区别。计算结果表明,轴桨组合的固有频率远远低于轴系和螺旋桨独立模型的固有频率;轴-桨旋转产生的离心力对其固有频率影响不大;螺旋桨在流场中产生的水压力略微提高纵向振动固有频率,但影响很小,在实际应用中可以忽略。     

基于流固耦合的船舶轴-桨耦合振动特性分析

以研究螺旋桨水动力和离心力对船舶轴-桨组合振动特性的影响为本文的研究目的,基于W o r k-bench平台,采用流固耦合有限元分析方法,进行船舶轴-桨组合模态分析.在CFX中计算螺旋桨敞水性能,并在Ansys中将螺旋桨叶面水压力和离心力作为预应力分析轴桨组合振动的固有频率和振型,比较轴系、螺旋桨单独模型和轴-桨组合模型在固有频率上的区别.计算结果表明,轴桨组合的固有频率远远低于轴系和螺旋桨独立模型的固有频率;轴-桨旋转产生的离心力对其固有频率影响不大;螺旋桨在流场中产生的水压力略微提高纵向振动固有频率,但影响很小,在实际应用中可以忽略.     

不同桨叶数螺旋桨对弱阻尼轴系横向振动影响的实验研究

在船舶轴系实验台上，以分别采用３叶桨，４叶亲情况下轴系横向振动进行了实验研究，结果表明：螺旋桨叶数的不同对弱阻尼轴系横振的共振转速及横振响应的频谱特性影响不大；稳定运转中，弱阻尼轴系横振的基本特点是以轴频为基频的周期性振动，并且还有较强的一阶横振固有频率分量。     

小水线面双体船螺旋桨激励船体振动研究

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。     

相似理论下的桨-轴系统振动特性分析

为更好地了解桨-轴系统的振动特性，以某桨-轴系统为研究对象，基于ANSYS Workbench平台下多个模块建立仿真分析，对缩尺模型下的桨-轴系统计入水压力和离心力的振动进行研究。桨-轴系统振动相似性的研究采用原尺寸模型与缩尺模型，分别求解其固有频率、振型及幅频曲线进行相似性验证。将验证的缩尺模型进行考虑水压力与离心力的振动特性研究。水压力利用Fluent模块对螺旋桨进行敞水计算。将计算结果采用单向流固耦合的方法进行加载。离心力模拟以设置不同的旋转速度实现。谐响应分析采用模态叠加法进行计算。研究表明，缩尺模型在固有频率、振型及幅频曲线上的结果与原模型计算结果基本一致。计入水压力与离心力的桨-轴系统固有频率会有所降低。水压力对桨-轴系统的纵向固有频率影响较大。离心力对桨-轴系统的固有频率影响不明显。     

船舶调距桨推进中的轴系设计

结合调距桨推进的特点,有针对性的对轴系设计中的轴系强度校核、轴系的合理校中及轴系振动的影响三方面展开了阐述,为采用调距桨推进时的轴系设计提供思路.