遗传算法在船舶动力机械混合隔振系统优化设计中的应用

阐明了混合隔振问题的实质就是综合被动隔振系统和主动控制系统的多目标联合优化设计.运用子结构导纳综合法分析了应用混合隔振技术的双层隔振系统的功率流传递特性.采用遗传算法对混合隔振系统进行了优化设计,并作了数值仿真.     

电磁-气囊主被动混合隔振系统抗冲击设计研究

舰船设备的抗冲击性能设计直接关系到其是否能够顺利实现实用化.本文针对电磁-气囊主被动混合隔振系统抗冲击的设计要求,首先对电磁-气囊主被动混合隔振器进行抗冲击悬挂结构设计并通过仿真和试验获得了混合隔振器的位移载荷特性;其次推导了混合隔振系统中限位器的数学模型并建立了主被动混合隔振系统的多刚体动力学模型,研究了主被动混合隔振系统在冲击载荷下,不同限位器参数对冲击响应的影响.结果表明,所设计的隔振器抗冲击悬挂结构和隔振系统的限位器能够很好地满足舰船设备对抗冲击性能的要求.     

船舶可调桨网络控制系统研究

可调螺距螺旋桨(简称可调桨CPP)控制系统是船舶推进系统的重要子系统。随着船舶推进系统在响应速度和操纵性能等方面提出的更高要求,CPP控制系统已从传统的控制系统发展到分布式的网络控制系统,而网络控制的引入必然产生不确定的网络时延。因此,本文采用支持向量机 广义预测控制 队列机制的混合控制方法设计了网络控制器。仿真结果表明,该控制算法能有效地补偿网络时延对CPP控制系统的影响,使之具有较好的稳定性和鲁棒性。     

基于广义预测控制的船舶可调桨网络控制系统研究

可调螺距螺旋桨(CPP)控制系统是船舶推进系统的重要子系统.随着船舶推进系统在响应速度、操纵性能等方面的要求不断提高,CPP控制系统已从传统的控制系统发展到分布式的网络控制系统,而网络控制的引入必然产生不确定的网络时延.因此,采用支持向量机,广义预测控制和队列机制的混合控制方法设计了网络控制器,有效地补偿网络时延对CPP控制系统产生的不利影响.     

双层隔振系统单神经元自适应PID控制器

通过推导双层隔振主动控制系统的力传递率，分析了反馈信号的选择对力传递率的影响，指出了双层隔振PID主动控制系统应采用速度或加速度作为反馈控制信号。在此基础上采用单神经元PID控制器对双层隔振系统进行了主动控制仿真，表明该方法对双层隔振系统进行主动控制的可行性，提高了双层隔振系统的隔振能力。     

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。     

功率流理论在柔性振动控制技术中的应用与发展

  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。     

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。     

筏架和基座特性对浮筏隔振效果的影响

从浮筏隔振系统中各子系统的广义四端参数矩阵入手,推导振级落差的计算方法。在此基础上,以某型发电机组浮筏隔振装置及其船体基座为研究对象,进行数值仿真,探讨筏架与基座对隔振效果的影响。结果表明,基座结构会对隔振效果产生较大的影响,而筏架结构对隔振效果的影响较小。     

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。     

基于杆梁模型的舰船隔振系统功率流传递特性分析

针对舰船中比较典型的静不定隔振系统,建立了柔性基础上安装4个隔振器的隔振系统物理模型。对隔振器采用杆梁模型建模,隔振上层设备采用刚体模型,导出了静不定隔振系统的动力控制方程。使用振动功率流方法对隔振系统进行了功率流分析 ,并利用Matlab进行编程计算,计算结果表明杆梁模型隔振器对上下两端的功率流的减少有明显效果,隔振器的内部共振特性对隔振系统振动功率流具有显著的影响。对主要设计参数进行了讨论,得出了具有工程指导意义的结论。     

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。     

拖曳式试验系统拖缆平台振动测试与分析

工程应用中,拖曳式试验系统拖缆平台存在明显的振动现象,振动产生的辐射噪声会对环境声场产生影响.基于拖缆平台的结构及运行原理,分析其内部的主要激励源,并进行现场振动测试.测试试验对平台支柱、绞车系统和隔振装置的振动信号进行了测量和分析,结果表明,平台支柱存在一定程度的振动,绞车机架振动主要由传动装置激励产生,隔振螺栓隔振效果不佳.测试数据及结果可为系统在工程应用中的优化设计和振动控制提供参考.     

船用柴油发电机组的浮筏隔振及其效果分析

为了减小船用机械振动向船体结构的传递,常采用浮筏隔振系统对船舶设备进行集中隔振。文章对某船用柴油发电机组进行了隔振设计并研究其效果,采用有限元软件MSC Patran建立了隔振系统的动力学模型。首先计算得到了各阶模态,然后分析了隔振系统参数变化对隔振效果的影响,最后研究了不同激励对瞬态动力学特性的影响。计算结果表明,浮筏隔振系统的设计满足隔振要求,隔振性能及抗冲击性能良好。     

舰船多机组设备减振特性研究

根据船舶设计中提出的动力装置减振降噪的要求,以某船舶中经过不同方式隔振设计的多台辅机设备为研究对象,建立该舱室的有限元模型。通过数值计算分析不同隔振装置的减振性能。结果表明:用简化为弹簧和阻尼器的隔振器来模拟实际橡胶隔振器,隔振效果在高频段有一定差异,低频段影响不大。为了改进隔振效果,可以适当增大隔振体系安装平台的厚度及中间质量体的质量,并综合考虑对机组共同激励的影响。     

柴油机周期双层隔振系统振动特性

舰船对动力设备的隔振性能要求越来越高,基于柴油机双层隔振系统,利用周期结构对弹性波的带隙特性,将双层隔振系统的筏体设计成周期结构。在ANSYS中对双层隔振系统进行谐响应计算,通过对比分析,斜方柱周期筏体在200-1000Hz内具有更好的隔振效果,在410.5 Hz、807 Hz处出现带宽分别为15Hz、29.5Hz带隙。采用缩减周期数的斜方柱周期筏体建立双层隔振实验系统,验证了斜方柱周期结构的带隙特性。     

减振降噪技术的应用设计

本文针对某型号测量船主要噪声振动源采取相应技术措施进行减振降噪综合治理研究，其中主机采用低频大载荷隔振器的单层隔振、辅机采用浮筏隔振装置、机座采用局部阻尼处理等措施。由于该船采用了先进的浮筏技术及其他隔振措施，在提高船上测量系统读取数值精度的同时，大大改善了船上水声设备测绘工作环境和船员的生活环境，提高了该船的设备使用寿命和船员体力极限。本船自噪声在低航速时已淹没在海洋背景噪声之中。特别是该船减振降噪装置在系统的声学匹配设计方面取得了进展，经实船验证，效果良好，证明该设计方法可行，对减振降噪技术在各型舰船上的工程应用开发研究有一定借鉴作用。     

单、双限位对隔振系统抗冲击特性影响分析

为进一步拓展限位器优化设计理论的研究思路,更好地发挥冲击隔离与限位的功能,利用有限元软件分析了限位类型对带限位隔振系统冲击特性的影响,对带限位隔振系统进行简化,将隔离器、矩形橡胶片、设备分别模拟为弹簧、矩形橡胶片和质量块；通过改变限位类型,对上侧无限位、下侧无限位、双限位的隔振系统分别建立有限元模型；同时对隔振系统施加冲击载荷,并分析设备的加速度响应和隔离器的相对位移响应；最后得到结论,一定条件下,下侧无限位较上侧无限位和双限位的限位模式的隔振效果更好,进一步证明了,上、下限位间隙不对称以及上下限位器刚度不一致的研究具有一定的意义,有助于隔离限位系统的优化设计。