水下航行器推进器-轴系-壳体系统声振特性研究

本文针对尺度相对较小的水下航行器,建立了推进器-轴系-壳体系统动力学模型。运用三维声弹性理论和三维水弹性声学分析软件,计算了典型激励力作用下系统的振动特性,得到了推进器-轴系-壳体系统在螺旋桨和轴上纵向和横向非定常单位激励力作用下的声辐射规律。     

舰艇桨-轴系-船体耦合振动测试实尺度试验台设计

为获得舰艇桨-轴系-基座-船体的振动传递规律,分析桨-轴系-船体耦合动力特性数值计算的合理性,考核轴系各项减振措施的减振效果,搭建了基于减振降噪设计且与实舰较吻合的桨-轴系-船体耦合振动测试的实尺度试验台。通过基座阻抗特性、轴系和船体振动响应、轴系模态等试验和各项减振措施测试,获得了耦合系统纵向振动频响传递函数、船体结构响应特性以及为修正耦合动力特性数值计算所需试验数据,考核了各项减振降噪措施。     

船舶推进轴系不平衡-碰摩耦合故障振动特性分析

针对不平衡-碰摩耦合故障引发轴系振动的问题,采用多体系统动力学法进行理论与仿真研究。首先在螺旋桨推进轴系动力学模型的基础上,推导耦合故障作用下的多柔体系统动力学方程;然后利用SolidWorks、Adams建立螺旋桨推进轴系试验台刚柔混合模型,对模型进行仿真;最后分析耦合故障作用下轴系的振动特性。仿真研究表明:不平衡-碰摩耦合故障的发生,会使得轴系的振动变得更加复杂,特征频率出现了大量的高倍转频;转速越高,出现高倍转频的现象越明显,振动越复杂。     

支撑参数对船舶轴系-轴承-基座系统振动特性影响研究

针对支撑参数改变轴系振动特性问题,建立轴系-轴承-基座系统分析模型,研究轴承支撑刚度、基座支撑刚度等支撑参数对系统振动固有特性、振动传递特性的影响规律,并提出轴系减振设计参数控制方向。分析结果表明：轴系横向振动模态频率对轴承刚度、基座刚度在某些区间较为敏感;轴系横向振动部分稳定模态频率不随支撑参数改变;螺旋桨轴承强基座刚度、弱轴承刚度,有利于降低螺旋桨横向激励力通过轴系向螺旋桨轴承的传递;舱内油润滑轴承支撑参数改变对降低螺旋桨轴承处的振动传递影响较小。     

支撑参数对船舶轴系-轴承-基座系统振动特性影响研究

针对支撑参数改变轴系振动特性问题,建立轴系-轴承-基座系统分析模型,研究轴承支撑刚度、基座支撑刚度等支撑参数对系统振动固有特性、振动传递特性的影响规律,并提出轴系减振设计参数控制方向。分析结果表明:轴系横向振动模态频率对轴承刚度、基座刚度在某些区间较为敏感;轴系横向振动部分稳定模态频率不随支撑参数改变;螺旋桨轴承强基座刚度、弱轴承刚度,有利于降低螺旋桨横向激励力通过轴系向螺旋桨轴承的传递;舱内油润滑轴承支撑参数改变对降低螺旋桨轴承处的振动传递影响较小。     

湍流进流诱发的螺旋桨-轴系纵向振动特性研究

基于湍流统计分析和随机振动理论,以一个十叶桨以及轴系作为研究对象,对其因湍流进流而诱发的弹性振动及纵向脉动推力进行了计算和分析。基于均匀湍流的统计模型,利用条带理论及相关分析求取作用在桨叶表面上的压力谱,然后将该压力谱映射到螺旋桨有限元模型加载面的节点上。基于模态叠加的随机振动分析方法,求得螺旋桨-轴系系统的随机振动响应。对弹性桨及刚性桨在纵向脉动推力传递中存在的差异以及系统动力学参数对于脉动力传递的影响进行了分析,得到的结论可为桨-轴弹性振动及声辐射控制提供思路。     

基于有限元功率流的螺旋桨-轴系-船体耦合振动特性研究

螺旋桨推进轴系的纵向振动是船体艉部振动噪音的重要来源。推力轴承主要承受轴向推力,其动态性能直接影响船体艉部耦合振动。针对推进轴系纵向振动与船体艉部耦合振动,应用雷诺方程计算推力块4种工况下的油膜动力特性,建立轴系-基座-船体耦合系统有限元模型,运用有限元功率流方法分析推力轴承对系统振动影响,以此为基础探讨了流经传递路径的功率流与系统水下辐射噪声之间的关联。研究表明,推力轴承的动态特性会对流入各轴承的功率流产生影响,导致系统耦合振动发生相应的变化。     

基于IWO算法的轴系-基座-壳体系统声辐射优化研究

螺旋桨推进轴系与壳体耦合振动和声辐射一直是重点研究问题之一,由于轴系-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。针对该问题,本文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。     

螺旋桨水动力对电力推进轴系校中特性的影响研究

船舶推进轴系的校中质量是影响其安全、稳定和可持续运行的主要因素之一。现阶段用于指导工程实践的轴系校中方法大多为静态校中，如按直线校中、合理校中、轴承位置双向优化校中等。而动态校中尚处于理论研究阶段，鲜有人研究在船舶运行过程中螺旋桨水动力对轴系校中状态参数的影响。本文以某电力推进轴系为对象，通过建立该艇的桨-轴-艇体及其周围水域的三维模型，计算该艇在额定工况下运行时的螺旋桨水动力，并对比研究分析水动力对该轴系校中状态参数的影响。研究结果可为预测轴系运行动态参数和后续的轴系优化改型提供一定的参考。     

弹性桨-轴系统的纵向振动传递特性研究

为分析弹性桨-轴系统的纵向振动传递特性,建立了质量点桨-轴和弹性桨-轴2种模型,分析其传递路径,比较不同材料桨-轴系统在推力轴承处的响应和力传递率,并对弹性桨-轴系统进行频率匹配设计。得出如下结论：桨叶的弹性效用对于纵向振动的传递有调制作用;通过调整桨叶的弹性参数,匹配好桨叶伞形模态和轴系纵振模态,可以有效控制轴系的振动。     

基于灰色马尔科夫过程的船舶推进轴系可靠性分析

为了对船舶推进轴系进行可靠性评估,提出了基于灰色马尔科夫过程的船舶推进轴系可靠性评估模型。该方法将船舶推进轴系分为若干个子系统,根据各个子系统在不同状态下的统计数据,将马尔科夫过程与灰色系统理论相结合,建立了船舶推进轴系可靠性评估模型。通过对实际船舶推进轴系可靠性指标的计算和对比,验证了该模型的正确性,从而为制定船舶推进轴系的维修策略提供了理论支持。     

基于2010芬兰-瑞典冰区规则的9000 DWT多用途船轴系设计

介绍基于2010芬兰-瑞典冰区规则的9000 DWT多用途船轴系设计过程。从"轴径初步估算、扭振校核、轴径重算、再校核、轴系参数确定、详细设计"的设计过程中,分析出对轴径计算影响较大的因素:1)作用在螺旋桨轴系上的最大响应扭矩Q_r;2)导致桨叶弯曲变形的载荷F_(ex);3)轴系材质屈服强度R_e。最后总结前期轴径估算和整个设计流程控制需注意的事项。     

在轴系校中过程中怎样考虑对主机臂距差的影响

前言在轴系校中工程中,由于没有考虑到对主机臂距差带来的影响而造成返工的事例是时有发生的。在轴系最终连接起来以前,曲轴的臂距差值不是最终的数值。那么怎样判断轴系连接起来以后的臂距差值能否满足技术要求呢?对此需要一个正确的理论指导,要求能正确地反映其中的数量关系。本文的目的就是在这方面作一尝试,使轴系校中的理论更趋完善。轴系校中有不同的工艺方法,也有不同的验收标准(比如在“JT4161-77”标准中,对轴线     

船舶轴系校中多支承问题的研究

船舶轴系合理校中对保证轴系长期可靠运转极为重要。本文运用传递矩阵法对船舶轴系合理校中计算的多支承问题进行研究,从而进一步完善船舶轴系校中理论。     

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。     

大型船舶轴系故障监测方法研究

不能定位故障发生模块,处于轴系中的具体位置,进而造成故障清除时间较长,是普通船舶轴系故障监测方法存在的主要弊端。为解决上述问题,建立新型SOM大型船舶轴系故障监测方法。通过船舶轴系故障表现形式分析、轴系故障特征提取,完成故障的特征诊断。在此基础上,通过自组织轴系故障网络的搭建、船舶数据处理,完成SOM大型船舶轴系故障监测方法的建立。设计对比实验结果表明,新型方法与普通方法相比,能够准确定位故障发生模块在轴系中所处位置,大大缩减清除故障所需时间。     

船舶轴系可靠度计算

船舶轴系可靠度受到多种因素影响,如轴系结构、轴系材料的机械性能、作用在轴系上的力和力矩特性、航行工况和风浪等。本文考虑了上述各种影响因素,并运用可靠性理论,对船舶轴系可靠度作了较全面分析和计算。     

船舶桨-轴系统双向流固耦合动力学建模方法研究

螺旋桨激励力引起的轴系及船体振动是船舶低频噪声的重要原因,目前已成为改善我国船舶振动噪声最关键的问题之一.为了掌握这类低频噪声成因,有必要从流体、桨、轴系间的复杂耦合关系着手,揭示螺旋桨激励力产生、传递机理及桨-轴系统流固耦合振动演化规律.因此急需一个桨-轴系统双向流固耦合动力学分析模型.为此,本文利用有限元法(FEM)耦合边界元法(BEM)建立了流体-弹性桨-轴系双向流固耦合动力学模型,并通过数值仿真分析以及实验研究,验证了所建模型的正确性.研究表明:本文建立的模型求解精度满足工程要求,且相比于目前广泛采用的商业软件方法具有计算速度快、对计算机性能要求低等优点,非常适合工程应用.     

基于多领域建模的气垫船推进轴系优化设计

传统优化设计方法侧重于部件结构的局部优化,无法保证气垫船推进轴系的全局优化。本文针对气垫船推进轴系的结构特点,综合运用多体动力学建模、部件有限元建模和海洋环境激励建模,对建立在海浪-船体-轴系整体运动基础上的气垫船推进轴系优化设计方法进行研究。通过优化实例分析,得到了一些对气垫船推进轴系设计具有指导意义的结论。     

某船轴系校中状态及艉轴轴承磨损的影响分析

针对某船轴系校中状态未知和艉轴轴承磨损问题,结合该船轴系的结构和特点,根据轴系校中简化原则,利用三弯矩法建立该船的左右轴系校中模型,分析该轴系在直线校中下的状态,并计算各轴系的轴承负荷影响系数,结合轴承变位原理,模拟各轴系理论给定计算状态、原始安装对中状态及实测轴系状态。综合各状态的计算结果探讨该轴系的校中状态和艉轴轴承磨损原因。