柔性浮筏隔振系统的理论建模与仿真研究

舰船浮筏隔振系统是舰艇、潜艇提高声隐身性能的重要技术途径之一,而功率流是评价隔振系统性能的有效实用方法,文章利用功率流作为浮筏隔振系统的性能评估方法,就筏架和基础结构的柔性变形对隔振效果的影响进行了理论与数值分析,发现在低频段刚性和柔性筏架的数值结果基本一致。还研究了负载质量、隔振器刚度和阻尼以及筏架和基础的结构损耗因子对隔振系统性能的影响。在文中的仿真研究中使用了Adams多体刚柔耦合建模仿真方法分析了浮筏的动力学特性,结果与理论解较为一致。     

船舶浮筏系统动力学特性的影响因素研究

在船舶浮筏隔振系统的动力学特性研究中，以往的刚体分析模型会在高频段造成很大误差，本文从基于有限元的弹性体模型出发，对隔振系统的多种方案进行了模拟激励下的响应分析，讨论了影响浮筏隔振性能的结构与材料因素，如隔振支承刚度与阻尼，筏体的刚与阻尼，浮筏基座刚度与阻尼等，通过船模实验验证了所建立的动力学模型，通过灵敏度分析得到振动传递率与各影响参数间的关系。     

舰船分散中间质量隔振系统振动特性建模

为探究中高频扰动下舰船隔振系统多维隔振的能量波动特性,考虑隔振器的分布参数特性和基础柔性,基于该动力耦合系统中子系统结构的导纳矩阵,推导系统能流传递函数,建立了复杂激励下分散中间质量隔振系统的分布参数解析模型。联系当前舰船隔振系统的应用,设置等中间质量的浮筏隔振系统作为参照组,研究了中间结构的波动效应、隔振器驻波及中间质量与机器质量比对系统振动能量传递的影响机理。分析表明,分散中间质量避免了中间结构的波动效应,降低了子系统间发生动力耦合的可能性;分散中间质量隔振系统可以明显降低目标频段隔振器驻波发生的几率,改善了高频隔振效果;在兼顾舰船设计空间和重量的要求下,适当增大分散中间质量可以拓宽该系统的有效隔振区间。     

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。     

阻尼对浮筏隔振性能的影响研究

以船用浮筏为研究对象,根据浮筏有限元分析时阻尼矩阵的形成机理,计算分析不同阻尼对浮筏隔振性能的影响。结果表明,隔振器阻尼在低频段能提高浮筏的隔振效果,在中高频段则对隔振效果起负面作用;材料阻尼在低频段起负面作用;瑞利阻尼和恒定阻尼比能改善隔振效果,并且在中高频段影响更为显著,此外,恒定阻尼比能够抑制振级峰值,使振级曲线更为光顺。     

基于改进FBS理论的浮筏隔振系统计算方法

高精度的隔振系统计算方法是开展隔振系统特性分析和设计的基础。将汽车领域中的FBS理论方法引入到舰船浮筏隔振系统的动态特性估算中,并针对现有FBS方法仅考虑隔振器的刚度和阻尼特性,而没有计入隔振器质量影响的不足,利用隔振系统力平衡以及速度连续性条件,在原有FBS理论的基础上,推导基于隔振器阻抗矩阵的浮筏隔振系统动态特性计算公式,从理论上消除隔振器特性等效所带来的误差。模型试验表明,相对于现有的FBS方法,改进后的计算方法在中高频段具有更高的精度,满足工程应用的需求。     

柱壳隔振系统动力学特性的研究

对柱壳隔振系统动力学特性进行的研究，以往常建立在刚体模型的基础上，这是导致振动预报与实测间存在较大误差的主要原因。从基于有限元分析的弹性体模型出发，本文对涉及柱壳隔振系统动力学特性的结构与材料方案进行了模拟激励下的响应分析与灵敏度分析，讨论了其中的各种影响因素。通过实物模型试验，验证了已建立的动力学模型，探讨了有关柱壳隔振系统设计的中的一些重要方面。     

浮筏隔振效果理论计算与试验研究

在船舶浮筏隔振系统的动力学特性研究中,采用刚体分析模型计算浮筏隔振效果会产生很大误差.本文从功率流角度出发,对弹性浮筏-柔性基础系统中的能量传递作了理论推导与计算,给出了弹性浮筏隔振系统的隔振效果计算方法,并且通过试验对理论计算结果进行了验证.     

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。     

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。