基于连续-离散混合模型的船舶推进轴系纵向振动动力吸振分析

以直接传动形式的船舶推进轴系为研究对象,基于连续-离散混合模型,开展推进轴系纵向振动动力吸振设计分析。采用直接法和模态叠加法计算比较推进轴系在螺旋桨脉动推力下的频率响应,识别出第1阶模态是优势模态。结合Lagrange方程和模态展开定理推导出推进轴系连续-动力吸振器离散混合模型的动力学方程,采用动力调谐优化方法对动力吸振器进行优化设计,在优化状态下讨论动力吸振器的控制效果和参数影响规律。分析结果表明:动力吸振器安装位置应尽可能接近螺旋桨端,以减小动力吸振器动力参数值;第1阶共振线谱的减振效果与动力吸振器安装位置无关,仅取决于其质量比。     

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。     

基于欧拉梁的管路吸振器振动特性研究

针对用吸振器控制管路系统振动线谱传递的问题,本文用欧拉梁振动理论建立横向激励下管路—吸振器的连续体振动模型,用有限元方法验证模型的准确性,研究激励及吸振器安装位置、控制对象和支撑刚度等对控制效果的影响规律。研究表明,激励及吸振器安装位置对吸振器抑振效果影响很大,以管路系统模态频率或激励频率为控制对象时存在较大差异,管路的支撑刚度只在一定范围内对系统一阶固有频率有重要影响。     

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。     

基于多目标粒子群算法的动力吸振器参数优化和决策研究

动力吸振器在船舶领域得到广泛应用.在船舶振动控制中需要寻找吸振器的最优参数,即最优频率比、最优阻尼比和最优质量比,使得结构在不同的频率激励下获得最好的减振效果.本文将基于多目标粒子群算法的优化技术与多属性决策方法联合运用,针对主系统存在阻尼的减振系统,研究了动力吸振器参数优化和决策问题.对于多目标优化问题,采用多目标粒子群算法(α-MOPSO)求出Pareto最优解,基于熵方法得到属性权重,用逼近理想解的排序方法(TOPSIS)对Pareto最优解给出排序.文中给出了4个设计参数、2个目标函数的动力吸振器优化设计算例.计算结果表明,文中提出的联合方法能够有效应用于动力吸振器的参数优化.     

基于动柔度方法的管路动力吸振器设计研究

[目的]载流管路系统在受到外界激励时会引起振动,为减小载流管路的振动,研究动力吸振器的减振特性,[方法]基于动柔度方法中的被动修改法,推导得出附加弹簧质量系统的多自由度系统的动柔度矩阵,并对该多自由度系统中的目标自由度进行零点配置,使该自由度下的相应振动得到抑制。在此基础上,设计一种管路动力吸振器,并应用到载流管路上进行实验,以验证其减振效果。[结果]结果表明:设计的管路动力吸振器能够较好地吸收目标频率下的振动,且在目标频率相同时,吸振器的调谐质量越大,吸振效果越好。[结论]此管路动力吸振器安装拆卸方便、适用范围广,可为管路减振研究提供一定的参考。     

军用船舶动力吸振器性能与参数优化研究

降低辐射噪声低频线谱能量一直是各国海军提高船舶声隐身性能急需解决的关键问题。动力吸振器被认为是一种解决低频线谱的重要手段之一,在舰船振动控制领域应用广泛。从目前军用船舶动力吸振器使用情况来看,控制频率主要集中在20 Hz以下。本文针对军用船舶声隐身的需求,在100 Hz范围内,以船用风机为例,讨论主系统和动力吸振器结构参数(频率、质量、刚度、阻尼)对动力吸振器减振性能的影响,针对梁长度与刚度的非线性关系,设计连续可变频动力吸振器,在此基础上进行理论与有限元探讨。研究表明,动力吸振器吸振性能主要取决于主系统与激励频率,当主系统与激振频率确定时,适当调节主辅参数值(质量、刚度、阻尼),可达到最佳减振效果。     

可调动力吸振器降噪设计方法研究

可调动力吸振器的出现拓展了动力吸振器的应用范围,然而将其应用于降噪声学设计,目前研究得并不充分,这主要是由于声学实验和声学数值仿真的代价与难度所致。本文采用声学边界元法与结构动力优化方法,研究了四边简支板在不同设计准则下采用可调动力吸振器进行降噪声学设计的效果,为可调谐动力吸振器的降噪应用提供指导。数值计算结果表明,将调谐、解调作为声学设计策略各有优缺点。调谐策略的优点是能将动力吸振器作用区域附近的振动降为最低,但并不能保证噪声指标减少最多。解调策略的优点是能将全局声学指标降到最低,但在实际应用中噪声信号的采集和反馈控制代价过高。本文建议采用振动水平极小化策略来代替解调和调谐策略进行声学优化设计。数值计算结果与文献实验结果的对比验证了本文策略的有效性。同时本文研究了动力吸振器参数对主振系统整体和局部模态的影响。     

悬臂梁动力吸振器在舰艇变流机组上的应用研究

为了降低舰艇变流机组传递至基础的振动,机脚位置加装了悬臂梁动力吸振器。分析了变流机组的振动特性,研究了悬臂梁动力吸振器的基本原理,并对其减振效果进行了仿真验证;在此基础上,为了确保悬臂梁动力吸振器的减振效果,提出了悬臂梁动力吸振器的调试方法以及使用、维修基本要求。     

动力吸振器抑制桅杆振动的理论分析与设计

由连续弹性结构和离散动力吸振器构成的混合动力系统，其理论分析一直是难点。多支承杆加动力吸振器是桅杆结构中较复杂的形式之一，理论分析十分困难。本文用弯曲波法导多支承（简支）悬臂梁结构加与不加动力吸振器的普遍表达式。以某型潜艇潜望镜为例，理论分析了加动力吸振器对动态响应的控制效果。在动力吸振器各参数优化设置条件下，桅杆末端的位移响应幅幅降低到原来的１．１７％，而附加重量仅４ｋｇ。     

基于动刚度法的水面船舶桨-轴-船体耦合系统

为分析在低频段内船体两侧螺旋桨激励相位差对船体振动的影响,基于动刚度法建立水面船舶桨-轴-船体耦合系统的横向振动3梁耦合模型。将动刚度法的计算结果与有限元法进行对比,表明动刚度法具有良好的精度。分析桨-轴-船体耦合系统的垂向固有振动特性。在低频段内该系统主要表现为船体梁的振动,推进轴系对船体梁的固有特性影响较小。对左右双桨分别施加不同相位差的单位垂向简谐力,计算由各轴承位置输入至船体梁的功率流。结果表明,双桨激励相位差的增大会使输入至船体梁的功率流变小。因此,在对桨-轴-船体耦合系统的横向振动控制方面,应重点关注双桨激励相位差较大时的工况。     

基于磁流变弹性体的船舶轴系纵振动力吸振器的实验研究

磁流变弹性体是一种新型的智能材料,由微米级的羰基铁粉和聚合物合成.由于它具有弹性模量可调、无需封装、稳定性好、响应快等优点,已被广泛应用于机械振动控制等领域.文中针对船舶推进轴系纵振动力学特性,提出一种固有频率可调的磁流变弹性体动力吸振器用于轴系纵振控制.首先理论分析了安装动力吸振器的推进轴系的动力学模型,其次对动力吸振器进行了移频特性试验,并在1:4的船舶轴系缩比模型上进行了变转速工况下吸振效果试验.实验结果表明,该吸振器具有12.3 Hz的移频范围,并且在不同轴系工作转速下相比于被动式吸振器均有更好的吸振效果.     

对水声直扩通信系统的干扰效果分析

直接序列扩频（DSSS）技术以其良好的抗干扰性、抗衰落性在水声通信领域得到了广泛应用。因此,从通信干扰的角度来看,对直接序列扩频通信系统的干扰效果分析很有必要。首先利用 Matlab 对水声直接扩频通信系统进行仿真。随后用4种典型的干扰方法（宽带噪声干扰、部分频带噪声干扰、音调干扰和脉冲干扰）对此系统进行干扰。通过对4种典型干扰下系统的误比特率曲线进行对比分析。结果表明：在通信机制不明确的情况下宜使用部分频带噪声干扰;当通信机制明确时,使用音调干扰,并且证明了干扰频率的最佳位置;在一定条件下,脉冲干扰能够对直接扩频系统产生有效干扰。以上分析对特定环境下的干扰样式选取具有一定的指导意义。     

长株潭港口的定位研究

为充分发挥长株潭港口体系的整体效益,需明确各港口在港口体系中的地位、作用及其主要功能。运用吉尼系数、货流集中系数、区位商对长株潭港口体系的空间结构和职能结构进行了定量研究,并结合定性分析的方法对长株潭港口的定位进行了探讨,可为合理建设长株潭港口体系提供依据,也可供国内其他港口体系建设参考。     

融合浮标与潜标的水声定位噪声测量系统

融合浮标与潜标的水声定位噪声测量系统,可实现对监测水域内不同噪声辐射量级目标的全天候噪声测量。高精度时钟及GPS的加入保证该系统能精确预测各时刻水下目标的运动轨迹。该系统在进行噪声测量时,为保证系统精度,使用频谱补偿修正算法,显著提高时延计算精度。该系统的主控软件可显示待测目标的轨迹,并可融合时间、位置、声学测量信息等对水下目标的噪声进行处理,获取噪声功率谱密度等特性。湖上试验的结果表明,该系统定位结果稳定可靠。     

高扬程升船机多子结构耦合系统动力特性

采用有限元软件ABAQUS构建了高扬程升船机整体有限元模型,包括地基、塔柱、承船厢、厢内水体、钢丝绳、滑轮组、平衡重和纵横导向机构。通过数值模拟,对升船机整体系统进行了动力特性分析,探讨了地基刚度及承船厢竖向位置对升船机整体结构耦合振动特性的影响。计算结果表明:不考虑地基情况下,结构的振型更为密集,低阶模态中出现了频率为零的振型,运行系统可能发生动力失稳;升船机系统出现的以承船厢为主体的绕轴翻转振型和竖向升降振型将对安全机构的强度和系统的稳定性造成不利影响;承船厢竖向位置由低到高变化时,升船机结构各阶主振型对应频率值呈递减趋势。     

航标遥测遥控系统的关键技术研究

根据航标遥测遥控系统的组成和功能需求,对系统实现的关键技术进行分析和研究。详细介绍了基于GPS的浮标位置漂移、撞击分析方法,给出了浮标受撞击判断模型;分析了终端RTU能量浪费的主要原因和终端低功耗设计方法;探讨了中心控制系统的数据服务和决策支持的技术和方法。     

宽带干扰下GPS接收机捕获性能的分析

在GPS接收机捕获原理的基础上，分析了GPS接收机的平均捕获时间和捕获时间方差，推导出宽带干扰与噪声的功率谱密度，从而得到检测概率和虚警概率的表达式，最后给出不同中频信噪比以及不同积分时间下的平均捕获时间和平均捕获时间方差与干扰噪声功率比的关系曲线。仿真结果表明宽带干扰功率达到一定值时，对GPS接收机具有较好的干扰效果。     

水下双层圆柱壳全频段声振特性研究

为研究水下双层圆柱壳结构全频段声振特性,基于VA-ONE建立了FE-BEM混合法、FE-SEA混合法及SEA法3种不同的计算模型,进行了不同辐射介质中辐射声功率及外壳振速的计算,并进一步研究了内外壳及肋板厚度、约束条件、激励位置及层间流体对双层圆柱壳声辐射特性的影响;基于FE-BEM混合法研究了圆柱壳结构的声散射特性;研究了肋板在结构振动能量传递中的作用,提出了2种阻尼肋板的减振降噪方案并进行相关仿真分析.结果表明:重流体能够抑制结构的振动,但由于重流体声阻抗较大,结构的辐射声功率变大;结构声散射曲线在某些频率处出现峰值,且峰值频率与结构自身的固有特性有关;阻尼肋板能得到较好的减振降噪效果,工程上建议使用金属聚氨酯阻尼肋板.     

PWM整流器硬件在环实时仿真系统研究

船舶电力电子装置采用PWM整流器作有源前端,可以大幅改善其谐波特性,提高功率因数.文中建立了基于RT-LAB平台的PWM整流器硬件在环实时仿真系统,并对主电路及其基于TI TMS320F2812 DSP的控制器进行了测试.利用该系统进行电力电子装置主电路及其控制系统开发,能够快速获得可信的实验结果,可显著提高开发效率.