船舶辅机双层半主动非线性 隔振系统振动特性分析

文章采用一种修正的Bingham模型建立磁流变阻尼器的非线性力学模型。基于修正Bingham模型建立了船舶双层隔振系统的非线性动力学方程,研究了船舶辅机双层半主动隔振系统的主共振特性,采用平均法得到了船舶辅机双层半主动隔振系统的理论解,并运用Maple数值仿真对理论解进行了验证。分析了船舶辅机双层半主动隔振系统主要参数对系统主共振的影响。研究结果表明:阻尼系数和控制力对主共振时系统的振动传递率影响明显,振动传递随着阻尼系数、控制力的增加而减小;零力速度对系统振动传递率影响很小。     

基于惯容器的机械振动被动控制系统传递特性分析

惯容器作为一种新型的被动控制元件,给机械设备振动的被动控制设计提供了新的思路。将惯容器分别以串联和并联的方式融入隔振与吸振系统之中,获得4种易于工程实施的机械振动被动控制系统。分别建立这4型系统的数学模型,利用Matlab仿真分析其振动传递特性。结果表明:在现有的隔振系统或者吸振系统中并联惯容器并不能取得控制效果的提升;在隔振系统基础上,串联惯容器模块,可在不改变原系统高频隔振效果的基础上,有效提升中、低频,尤其是反共振峰值处的隔振效果;在吸振系统中串联惯容器,可获得2个反共振峰值,且峰值频率可通过参数变化进行调整。     

考虑作动器输出约束的分散中间质量混合隔振系统建模分析

[目的]研究舰船主动隔振系统的能量波动特性。[方法]首先,建立一种浮筏混合隔振系统广义数理模型,包含有多向复合扰动振源、分布参数主/被动一体式隔振器、分散中间质量及弹性安装基础,并从声振能传递与控制角度揭示系统的耦合振动机理。然后,结合工程中隔振系统的应用,设置等中间质量的浮筏隔振系统作为参照组,研究隔振器内共振、中间结构波动效应、中间质量与机器质量比以及不同作动器布置方案对系统能量传递的影响。[结果]分析结果表明:相比于传统的浮筏隔振系统,尤其是在中、高频共振区,分散中间质量隔振系统对于振动能量的隔离效果有明显的提高;对作动器施加约束降低了未施加约束时的理论预测误差。[结论]此类混合隔振系统在整个频段内具有良好的隔振效果,隔离性能超过传统隔振系统15 dB以上,且考虑作动器输出约束后更符合工程实际。     

船舶动力设备及推力轴承集成隔振系统设计

提出将船舶动力装置及推力轴承安装在公共基座上进行集成隔振,建立集成隔振系统的理论模型,重点分析了螺旋桨静态推力作用下隔振系统的位移特性,并研究船舶倾斜摇摆工况下系统主要设计参数对推力轴承位移特性与系统固有频率的影响。优化设计计算结果表明,船舶静态及准静态工况下,集成隔振系统位移较小,对具有位移补偿功能的推力轴承具有设计参考意义;主要设计参数对系统固有频率影响较小,能够有效隔离推进轴系振动。     

浮筏安装姿态对机械隔振系统性能的影响

以某型船舶某舱浮筏为研究对象,开展不同安装姿态下隔振系统的性能试验。比对分析在理想平行度和最大平行度下浮筏的振动传递性能,研究平行度对系统振动传递性能影响显著的样本范围及单个方向平行度误差对浮筏振动传递性能影响的规律,为某舱浮筏安装工艺提供参考。     

马脚隔振器底部螺栓紧固力矩对振动传递影响试验研究

为了解弹性马脚隔振器底部螺栓紧固力矩对系统振动传递特性的影响,选取某型船舶上典型管’路为研究对象,进行弹性马脚隔振器底部螺栓安装紧固力矩变化对系统振动传递影响的试验研究。结果表明,弹性马脚能够抑制管路振动向船体的传递,并具有比较明显的隔振效果。调整隔振器底部螺栓紧固力矩时,对弹性马脚隔振效果及船体结构振级影响不大。     

弹性浮筏系统动力学建模及冲击响应分析

浮筏隔振系统是一种集集中质量,弹簧,阻尼和弹性连续体为一体的复杂动力学系统,被广泛应用于船舶重要设备的振动隔离.本文以多体动力学和结构动力学为理论基础,对弹性浮筏隔振系统进行动力学建模,考虑筏体的刚体运动和弹性变形的耦合,由此推导出整个隔振系统的动力学振动方程.结合具体的算例,求出了弹性浮筏隔振系统的固有频率和对不同冲击激励的响应,指出了筏体的弹性变形对系统动力学性能的影响,揭示了弹性模型的全面性和合理性.该研究可对浮筏系统的优化设计提供理论依据和参考,有一定的工程意义.     

高弹性联轴器结构振动传递特性试验研究

为减少舰船动力装置中的振动传递,设计了高弹性联轴器样机及振动传递特性试验系统.以振级落差为评价指标,研究了弹性橡胶件及弹性膜片对联轴器轴向、径向以及扭转方向的固有频率与振级落差的影响.试验结果显示,膜片数量的变化对高弹性联轴器的振动隔离效果影响较小,而橡胶件对振动传递特性影响较大,能显著提高在50 Hz以上频率时的振动隔离效果,在400 Hz以上频率时的隔振效果可达到50 d B.试验系统可为高弹性联轴器的振动传递特性测试及其结构设计提供一定的参考.     

惯容器对船舶舱室低频隔振效果的影响研究

本文首先介绍了一种并联式ISD被动隔振系统并建立了该系统的理论公式,发现隔振对象的振幅取决于激励的振幅、频率比、系统的阻尼比以及惯质比。为了研究惯容器对船舶舱室低频隔振的影响,选用了挖泥船监控舱室作为研究对象,研究结果表明,惯容器能够降低共振频率,抑制共振峰,惯质系数越大,系统阻尼比越小,效果越明显。在使用惯容器后,监控舱室的低频隔振效果得到明显的提升,8.5Hz处的加速度共振峰下降了75%,本文的研究成果为惯容器在船海领域的应用提供了参考。     

船舶推力轴承弹性支承的轴系纵振减振性能研究

运用结构弹性波理论,以推力轴承及其弹性支承系统作为一端边界条件,建立推进轴系纵向振动理论模型,详细推导轴系纵向振动特征频率方程,基于泰勒级数展开得到轴系纵振一阶固有频率估算解析式;结合某型船舶参数,重点对比研究集成隔振系统与RC支承子系统对轴系纵振衰减效果,分析结果表明:集成隔振系统能够在较大频段内有效衰减轴系纵向振动,而RC支承子系统表现动力吸振特性;在保证轴系运行安全性的基础上,增大集成隔振系统质量或减小RC支承子系统质量有助于扩大减振频段。     

阻振质量对板平面弯曲波传播的阻抑

研究了无限板上受点激励时阻振质量对结构声传递的阻抑,采用基于能量观点的隔振度来定义阻振质量的阻抑作用.通过理论分析验证了隔振度简化公式的可行性.发现板平面弯曲波分别和阻振质量的弯曲波和扭转波达到最佳耦合时,平面弯曲波发生最大透射.算例分析和试验研究论证了理论分析的正确性,为阻振质量应用于结构声传递途径的控制提供了理论和试验基础.     

环形阻振质量隔振降噪的实船应用研究

阻振质量与传统减振器的减振机理有很大不同,属于刚性减振器.从工程应用的角度出发,分析阻振质量对振动波传播的影响,采用有限元法探讨环形阻振质量带的阻振特性,分析不同矩形截面形状和不同圆环形状参数对阻振质量隔振特性的影响,最后将环形阻振质量引入双层壳复杂船舶动力艇舱,对环形阻振质量的减振效果进行数值分析.结果表明,阻振质量能有效降低船舶动力舱段的振动及声辐射,为实际水下航行器减振降噪设计提供了新的思路.     

基于有限元动力计算的基座隔振性能研究

为了进一步分析基座在船舶减振降噪中的作用,根据阻抗失配原理设计建立4种基座模型,并用数值方法对其隔振效果进行研究。隔振效果用外板均方速度级、加速度振级落差和传递率表示,结果表明桁架式基座在低频段具有较好的隔振效果,槽钢减弱了基座在中频段的隔振效果。     

主被动一体化隔振装置设计研究

针对舰艇舱室设备存在的多激励、低频谱振动问题,开展振动主动控制主被动一体化隔振装置研究,为构建基于浮筏隔振设计的主动控制系统奠定了理论和工程基础。首先,基于电磁作动原理初步设计电磁作动器,通过对动子和定子形态及间隙、线圈匝数、倒角形式及大小等进行仿真分析与优化设计;其次,基于COMSOL建模进行电磁特性、发热特性仿真分析;最后,基于浮筏隔振装置隔振、承载及安装需求,设计研制了主被动一体化的隔振装置。试验结果表明:该装置满足次级力源出力特性要求。     

一种具有宽带隔振性能控制器的理论设计

本文对双层事振主动控制系统进行了理论分析，通过对系统力传递率的推导，采用上层质量响应变量作为控制器输入参数的方法来构造具有宽带隔振性能的控制器，理论分析表明采用该控制器的系统具有无条件的稳定性，对采用本文构造的控制器的双层隔振系统进行了主动隔振仿真研究，仿真结果表明采用该控制器的主动隔振系统对各种激扰力都具有理想的隔振性能。     

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。     

Research on cylindrical shell vibration reduction systems

Longitudinal and horizontal vibration must both be reduced in an effective vibration isolation system. We present a cylindrical shell vibration isolator as a dynamic system composed of four springs and dampers. Vibration is directly produced by the motion of machinery, and more is subsequently generated by harmonic frequencies within their structure. To test the effectiveness of our isolator, we first determined equations for the transmission of vibration from the machine to its cylindrical shell. Damping effects produced by the vibration parameters of our system are then analyzed.     

船用冷藏装置的隔振降噪设计

介绍了船用冷藏装置振动产生的原因以及采取的隔振措施。其中在压缩冷凝机组隔振设计中，借助冷凝贮液器作为中间质量组成双层隔振系统，大大减轻了设备重量和节省了成本，实测隔振效果大于35dB，具有推广价值。