短路冲击下的船用柴油机瞬态扭振特性分析

[目的]为提出船用柴油发电机组的轴系扭振参数优化方案,需分析其在短路冲击下的瞬态扭转振动特性。[方法]采用Newmark法,以某型20 V柴油发电机组的短路冲击工况为例,对比不同轴系参数对轴系瞬态扭振特性的影响规律,进而基于参数优化结果来确定新的机组减振器刚度与联轴器刚度选配方案。[结果]研究结果表明：发生短路冲击时,轴系扭振特性将显著恶化;经优化之后（将扭振减振器刚度、联轴器刚度分别优选为原始值的0.9和0.70倍）,短路冲击工况下的电机轴瞬时最大附加应力、联轴器瞬时最大扭矩、曲轴各轴段瞬时最大应力分别降低了13.43%,10.51%,5.29%。[结论]该参数优化方案可以有效降低轴系的瞬态扭振水平,研究成果可为柴油发电机组的减振降噪设计提供参考。     

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.     

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。     

舰船轴系纵向减振器参数优化方法

[目的]轴系的纵向振动是引起船体振动的重要因素之一,安装纵向减振器能有效减小轴系纵向振动,进而控制船体的振动噪声,但减振器参数的变化会引起轴系振动特性的变化。[方法]以某轴系试验平台为研究对象,建立有限元模型,在直线校中状态下,分析轴系纵向刚度与其纵向振动的关系。在此基础上,建立该轴系纵向减振模型,对减振器参数进行无量纲化,保持减振器质量不变,采用寻优算法求解减振器的优化阻尼值和刚度值。[结果]通过比较轴系纵向减振器参数优化前、后轴系的纵向振动频域响应情况,表明减振器参数优化后可有效减小该轴系的纵向振动。[结论]研究结果能够为轴系纵向减振器参数优化提供理论依据。     

船舶主动减振器安装位置选取和设备选型

开展伯努利梁受迫横向振动机理研究,采用模态叠加法推导了伯努利梁受迫振动的响应表达式,分析了振动响应与激振力和激振力矩作用位置间的关系。总结了减振器安装位置的选择规律和激振力幅值的计算方法,并采用有限元法进行验证,在某小型集装箱船的减振设计过程中进行了应用。     

斜拉索-磁流变阻尼器多性能约束下的减振控制算法

提出一种极点和方差指标约束下的斜拉索-磁流变减振控制算法。基于Halmiton原理与切比雪夫级数求解方法建立斜拉索-阻尼器减振控制系统状态空间方程。以极点表达减振控制快速性和稳定性约束,以方差表达小振幅和振速约束,基于凸优化理论,给出满足相容快速性、稳定性、小振幅以及振速指标约束下的磁流变半主动减振控制算法。最后,以某斜拉桥C20号斜拉索为例进行仿真验证。结果表明,给出的减振控制算法能保证斜拉索在随机外界激励下的快速性稳定性,且有效抑制拉索的振幅,减振效果良好。     

船舶集成式推力轴承减振器研究与应用

针对轴系纵向振动引起的船舶尾部振动噪声问题,提出通过集成式推力轴承减振器控制轴系纵向振动的方法,研究减振元件的刚度特性和应用减振器后轴系试验台架的振动特性。结果表明,设计的减振碟簧组刚度稳定,轴系应用该集成式推力轴承减振器后,一阶纵振固有频率偏移明显,轴系振动响应大幅衰减,提出的集成式推力轴承减振器可有效隔离螺旋桨激励振动向船体结构的传递。     

船舶集成式推力轴承减振器研究与应用

针对轴系纵向振动引起的船舶尾部振动噪声问题,提出通过集成式推力轴承减振器控制轴系纵向振动的方法,研究减振元件的刚度特性和应用减振器后轴系试验台架的振动特性。结果表明,设计的减振碟簧组刚度稳定,轴系应用该集成式推力轴承减振器后,一阶纵振固有频率偏移明显,轴系振动响应大幅衰减,提出的集成式推力轴承减振器可有效隔离螺旋桨激励振动向船体结构的传递。     

涌浪海域起重船运动响应特性与作业窗口分析

长周期涌浪对船舶耐波性是极大考验,对于作业条件要求严苛的起重船表现尤甚。以涌浪海域施工的起重船为例,采用数值计算方法对运动微分方程求解,并得到标准海浪谱作用下的船体运动幅值预测;与此同时,监测施工海域的波浪参数以及船体运动幅值,并与数值分析得到的结果对比,验证了理论方法预测船舶运动响应的可行性;此外,结合现场施工记录,分析得到了1 000 t起重船作业窗口条件。     

柴油机扭振当量系统的简化问题

随着柴油机强化程度的不断提高,激起曲轴及传动轴系产生扭转振动的干扰力矩数值也在不断增长。为了防止扭振故障的产生,近年来生产的船用柴油机,特别是中速、高速柴油机大多装有减振器——如卷簧式减振器、硅油簧片式减振器、硅油橡胶减振器或硅油减振器。在新型柴油机的设计试制及解决现有船用柴油机动力装置扭振故障的过程中,常常会遇到减振器参数如何确定的问题。图l(a)为一台六缸柴油机自由端装有减振器的示意图,(b)为其扭振当量系统,有九     

基于磁流变机理的车床减振系统动力学研究

为有效控制外圆车削过程中引起的颤振,本文设计了基于磁流变效应的动力减振装置,建立动力减振器作用下的外圆车削磁流变减振系统动力学模型。利用Matlab对动力减振器作用下的系统幅频响应进行仿真,得到动力减振效果并与阻尼减振效果进行对比;改变动力减振器的阻尼和刚度,得出由磁流变效应引起的阻尼和刚度对减振效果的影响规律,有助于相关车削参数的选取,从而获得较好的减振效果,提高加工精度。     

实测法验证硅油减振器扭振参数

硅油减振器是船舶轴系中重要的减振部件,但其生产厂家往往仅根据理论给出其阻尼等关键参数,即假定减振器发挥最佳阻尼,实船测试结果表明,这种假定并不准确。通过理论计算和柴油机台架测试,给出确定硅油减振器扭振参数（当量惯量、阻尼）的有效方法。实测结果表明,该方法操作方便,能较好地验证柴油机和硅油减振器的扭振参数。     

西非海域环境条件下FPSO运动及载荷响应特性研究

针对在西非海域作业的某多点系泊30万吨FPSO,研究西非海域特定环境条件下的双向风浪及涌浪的联合作用对该FPSO运动及载荷响应的影响。文中基于三维势流理论对FPSO运动响应进行数值分析,并与试验值幅值响应算子(RAO)对比。利用双Ochi-Hubble谱的短期预报,论述FPSO在双方向风浪及涌浪作用下的运动幅值、加速度及载荷响应;论述涌浪方向对运动及载荷响应的影响,并考虑涌浪周期敏感性的影响,对FPSO运动加速度、幅值、波浪弯矩、波浪剪力进行数值分析;总结了FPSO在双方向风浪及涌浪作用下运动及载荷响应根据浪向的变化特点,以及FPSO波浪载荷受风浪和涌浪周期敏感性影响的特点,为西非FPSO后续的结构设计提供参考。     

基于ANSYS Workbench的船用橡胶减振器振动优化设计

文章针对某船用橡胶减振装置水平方向振动大而容易失稳的问题,提出了一种改进橡胶减振器动力学特性的优化设计方案。采用Pro/E软件建立分析模型,将模型导入到ANSYS Workbench结构分析模块中进行有限元分析,以减振橡胶尺寸参数为设计变量,减振装置的水平模态频率为目标函数,通过迭代计算得到橡胶尺寸的最优设计解。然后应用谐响应分析法分别计算优化前、后的减振装置在受到相同水平方向简谐激励力作用下的振动响应。结果表明,优化后的减振装置振幅大幅下降,优化效果明显,可为解决类似问题提供技术参考。     

一种碟形弹簧减振系统动态特性研究

采用理论分析与试验相结合的方法,获取了一种碟簧减振器的静刚度特性,表明当碟簧减振器位移足够小时,可将其刚度视作一定值考虑.通过对阻尼产生机理的分析,确定了碟簧减振器的阻尼形式主要为粘滞阻尼和库仑阻尼,采用落锤冲击试验获取了减振系统阻尼系数等特性参数.在上述试验与理论分析的基础上,建立起单向约束条件下碟簧减振系统的动力学方程,根据该方程计算的减振系统动态特性与试验结果有较好的符合性.     

刚性阻振质量在舰船基座设计中的应用研究

基于阻抗失配原理,分析刚性阻振质量阻隔振动波传递的特性,提出在舰船弹性基座中引入刚性减振器．即在舰船基座与船体结构连接部位布设刚性阻振质量．并利用有限元法对基座舱段耐压壳体及基座板结构的振动传递特性进行数值仿真研究。研究结果表明：对于中高频结构噪声,刚性阻振质量能有效降低基座舱段耐压壳体的振动及声辐射,而对于低频结构噪声,阻振质量的减振效果不明显,甚至没有减振效果。这对刚性阻振技术在实艇减振降噪中的应用具有重要的参考意义。     

基于IWO算法的轴系—基座—壳体系统声辐射优化研究

针对轴系-基座-壳体结构复杂,对于激振力引起的结构表面声辐射尚未形成一套有效的计算和优化方法,文章尝试通过功率流有限元和声学边界元方法,对系统声优化问题进行了研究。在直线校中状态下,用相应单元模拟系统中减振器、隔振器和吸振器,建立轴系-基座-壳体系统有限元模型,利用有限元转子动力学,计算系统某特定工况下频率响应。在此基础上采用IWO算法,以各减振单元参数为设计变量,以传递路径的总功率流为目标函数进行优化,最后利用声学边界元方法对优化结果进行对比分析。结果表明,将流经路径总功率流替代场点声压为目标函数,不仅能将问题简化大大减少计算量,还能为系统减振降噪提供有效的优化计算方法,具有重要工程应用价值。     

船舶轴系扭转振动消减方法研究

船舶轴系是船舶推进系统的主要组成部分,轴系产生的扭转振动是引发船舶推进系统事故的重要因素之一。在分析了船舶轴系扭转振动产生的原因、计算方法以及减振措施之后,并以某型船舶为例,利用轴系扭振计算软件,研究了优化该船轴系扭振的措施。     

舰船刚性阻振质量基座中频振动特性研究

有限元与统计能量混合法(FE-SEA)将计算低频响应的有限元法(FEM)与计算高频响应的统计能量法(SEA)结合起来,有效解决了FEM计算量大而SEA计算不准的中频域问题。提出在舰船弹性基座中引入刚性减振器,即在舰船基座与船体结构连接部位布设刚性阻振质量,并采用基于FE-SEA混合法的VA One软件对舰船刚性阻振质量基座的中频振动特性进行了研究。结果表明,刚性阻振质量对中高频结构噪声可起到明显的隔振作用,而对低频结构噪声的减振效果则不明显,甚至没有减振效果,这对刚性阻振技术在实艇基座减振降噪设计中的应用具有一定的实际工程价值。     

低频涌浪环境下“海洋石油201”运动特征模型试验研究

为了分析起重铺管船"海洋石油201"在低频涌浪环境中横摇过大的原因,对"海洋石油201"横浪和迎浪条件下在不同周期和波高的涌浪作用下的运动特性进行模型试验,试验结果表明铺管船遭遇与其横摇固有周期接近的涌浪时发生谐摇导致其横摇运动过大。用图解法求解了铺管船横浪条件下谐摇时的横摇角幅值,对试验结果和理论的差异进行了分析。