船舶机械振动源激励力的间接估计工程方法

船舶机械设备输出到船体上的激励力对船舶结构振动预报有着重要意义,文章讨论了两种间接估算激励力的方法,目的是希望在工程现场应用这些工程方法取代激励力的直接测量.对刚性安装的机器推荐采用最小二乘方法,该方法是基于支撑结构的加速度导纳特性进行估算.对弹性安装的机器而言,推荐采用基于隔振器阻抗特性的激励力间接估算方法.力的估算是逆问题,文中采用奇异值分解技术来处理会遇到的病态问题,从而尽量降低估算误差.文中还对估算的准确度、估算质量评价等进行了讨论.条件数的倒数在最小二乘法响应点的选取时可作为优选的先验判据,归一化残差可作为估算质量的后验判据.实验证明了间接估算方法是确定船舶机械激励力的恰当选择,实验结果的最小二乘法相对误差为3分贝.测试中的信噪比被认为在力估算过程中有重要影响,低信噪比很可能是实际测试时的首要误差来源.该文也可用于指导船舶振动源特性描述的研究.     

奇异值分解在设备振动激励力估算中的应用

设备对船体基座的振动激励力是舰船结构振动、自噪声和辐射噪声的主要来源，而激励力间接估算时常会碰到病态问题，导致病态误差。讨论导纳矩阵求逆时病态问题的易发频率、奇异值分解方法、奇异阈值选取等，并讨论奇异值分解技术降低病态误差的实际算例。实验证明奇异值分解技术解决激励力间接估算时的病态问题有效率达到82％，可以满足工程应用需求。奇异阈值的选取技术还不够完善，在某些频率处取值过小而导致病态误差未能受到控制。从理论、实验两方面证实了应用间接方法估算设备对基座的激励力时，病态问题在基座模态频率处显然比其它频率严重。结论对激励力间接算法工程应用有明确的指导意义。     

机械设备振源三向激励力测试方法

机械设备传递到船体上的激励力对船舶结构振动噪声预报有着重要意义。对于弹性安装的设备,提出采用基于隔振器阻抗特性的激励力间接测试方法和基于三向力传感器的直接测试方法。以小型柴油机为实验对象,用PCB三向力传感器直接测量柴油机机脚通过隔振器传递到基座的激励力,提出力传感器噪声干扰的抑制措施。实验结果表明,三向激励力间接测试值的误差小于3 dB,保证了测试精度,可作为准确值验证间接测试方法,在工程中采用间接测试方法完全可以代替直接测试方法。     

机械设备对基座激励力估算方法研究

目前工程问题中，各种机械设备繁多，通过实测途径直接获得机械设备对基座的输出激励力有较大的工程难度，因此工程中往往采用间接估算方法。基于有限元法和导纳法的基本原理，在空气中壳体结构有限元数值计算模型上加载单位力进行分析计算，得到壳体结构内部机械设备各机脚之间的加速度导纳复矩阵，利用机械设备的实测机脚加速度数据，由导纳法的基本原理，间接估算出机械设备对基座的输出激励力；并将估算得到的激励力加载在原有限元模型中设备对基座的激励点处，计算得到壳体表面的响应数据，并与壳体表面的实测响应数据进行对比分析，结果表明该间接估算方法可行，具有一定的工程应用价值。     

弹性安装设备等效总激励力的计算方法研究

针对弹性安装条件下多机脚设备总激励力估算繁琐的问题,提出一种设备等效激励力的计算方法。该方法将弹性安装的多机脚设备等效为只有一个机脚支撑的设备,将原有的多个隔振器简化为一个具有有效总阻抗的隔振器,利用原机脚隔振器上下端的响应与隔振器的有效总阻抗估算出的激励力,即可等效为该设备的总激励力。为验证该方法的准确性,利用该方法对某船用设备振动激励力进行估算。实验数据分析表明,在临界频率以内,可以忽略隔振器之间的耦合,估算值与实际测量值之间的误差小于5 dB,满足工程要求。     

机械设备对基座激励力估算方法研究

目前工程问题中,各种机械设备繁多,通过实测途径直接获得机械设备对基座的输出激励力有较大的工程难度,因此工程中往往采用间接估算方法.基于有限元法和导纳法的基本原理,在空气中壳体结构有限元数值计算模型上加载单位力进行分析计算,得到壳体结构内部机械设备各机脚之间的加速度导纳复矩阵,利用机械设备的实测机脚加速度数据,由导纳法的基本原理,间接估算出机械设备对基座的输出激励力;并将估算得到的激励力加载在原有限元模型中设备对基座的激励点处,计算得到壳体表面的响应数据,并与壳体表面的实测响应数据进行对比分析,结果表明该间接估算方法可行,具有一定的工程应用价值.     

舰船推进轴系的螺旋桨激励力传递特性

螺旋桨激励力会通过轴系向各轴承基座传递,并激发船体结构产生振动声辐射问题。为掌握螺旋桨不同方向激励力通过轴系的传递规律,利用船舶推进轴系试验台,在轴系固有特性计算与测试的基础上,测试分析螺旋桨水平、垂向与纵向激励力通过轴系向3个轴承基座的传递特性。结果表明:单方向激励力作用下,轴系会产生不同方向的耦合振动,并在基座处产生3个方向的振动,其中轴系振动固有频率有明显体现;不同方向的激励力传递路径不同,水平激励在艉轴后轴承基座处产生较大水平振动,垂向激励在艉轴后轴承和推力轴承基座处产生较大垂向振动,纵向激励在推力轴承基座处产生较大纵向振动,螺旋桨激励力通过轴系向艉轴前轴承基座的传递相对较弱;与垂向激励相比,水平激励会在3个轴承基座处产生更大的振动响应。

     

多源激励谱反演振荡研究

多源激励谱反演属于逆问题范畴,反演解在系统共振频率及低频段会出现振荡.文章以数值仿真与理论相结合的方法,开展了矩形板四种方案的虚拟实验来研究多源激励谱反演振荡问题.首先进行了板的模态分析和响应分析,数值解与理论解吻合良好,验证了方法的可行性.然后分别以直接法、截断奇异值分解法(TSVD)、Tikhonov正则法对板的多源激励谱进行反演.结果表明:(1)多源激励谱反演时,保证响应点数量大于激励点数量可有效抑制反演解在共振频率处的振荡;(2)采用TSVD法、Tikhonov正则法可有效抑制反演解的低频振荡.最后,用反演的激励谱重构接收点的响应谱,重构解与理想值吻合较好,验证了虚拟实验及方法的可信性.     

螺旋桨激励力下的舰船振动特性分析

考虑螺旋桨脉动压力与轴承力的影响,开展了螺旋桨激励力对舰船振动的影响研究;分析了某舰船在最大航速、巡航速度下等不同航行状态下的舰船振动,得到了不同航行状态下舰船的振动响应;计算结果表明:高航速下螺旋桨激励力对舰船的振动有一定影响,低速时螺旋桨激励力对舰船的振动影响不大;对于同一航速而言,双桨同时工作较四桨同时工作时的振动偏大,从减小振动角度出发,宜采用四桨同时推进的方式航行.     

基于源数估计的船舶振源盲识别研究

针对船舶等复杂设备的多传感器监测与诊断过程中振动源识别,提出一种基于源数估计的船舶振源盲识别方法。该方法首先采用盖尔圆理论确定系统振动源数目,运用信号盲源分离算法提取相对独立的主要源信号,进而运用所提出的谱相关系数分析方法确定所提取信号来自哪个设备。仿真分析与实际的某船舶的模型振动实验均证实该方法的有效性。     

深水航道施工船舶间靠泊撞击力研究与取值分析

为了能够分析航道中带缆工程船舶间靠泊时产生的柔性撞击力影响,提前采取措施减小水中工程船舶靠泊的影响尤为重要。本文对国内外学者发表的相关文献及国外相关的规范进行了研究,结合实际情况推导了带缆船舶靠泊时的撞击力公式,并推荐了适用于长江南京以下12.5 m二期工程工程船舶撞击力计算公式。通过现场实际条件计算,结合分析研究结果,得出了的主要影响撞击力的因素,并提出了减小撞击力的措施,从而为工程施工提出了限制条件,可为类似工程借鉴应用。     

水流对离岸海港码头系泊船舶作用力的研究

本文介绍离岸园墩式海港码头水流对系泊船舶作用力的试验研究成果.按水流方向与船舶纵轴夹角给出了水流力系数的经验公式和半经验公式,与理论分析的结果相符合.     

极地航行货船的轮机设计

简述了极地航行船舶的相关规范要求,包括极地级船舶统一要求、防冰冻规范、东北航道要求以及极地水域运作船舶安全规则.从推进系统的设计和防冻除冰措施两方面阐述了28500 t极地重载甲板运输船轮机专业的设计特点,包括了推进轴系的扭振计算、主机增压器的供风、冰区海水箱布置、压载舱防冻系统、消防系统防冻、通风和透气以及舱室及甲板面的加热措施等.     

船舶结构振动响应灵敏度分析

双层隔振系统已经大量地应用在舰船动力装置的减振降噪技术中,介绍了一种结构振动响应对双层隔振系统主要设计参数的灵敏度分析方法。首先利用有限元法分析在双层隔振系统设计状态下船舶结构的外表面振动速度响应,然后利用导出的灵敏度方程计算外表面振动速度响应对双层隔振系统设计变量的灵敏度,计算的灵敏度系数反映了设计参数的微小改变对其振动速度的影响,从而为结构的优化设计和模型修正提供理论基础,并为双层隔振系统的设计提供了有用的信息。