惯容器对船舶舱室低频隔振效果的影响研究

本文首先介绍了一种并联式ISD被动隔振系统并建立了该系统的理论公式,发现隔振对象的振幅取决于激励的振幅、频率比、系统的阻尼比以及惯质比。为了研究惯容器对船舶舱室低频隔振的影响,选用了挖泥船监控舱室作为研究对象,研究结果表明,惯容器能够降低共振频率,抑制共振峰,惯质系数越大,系统阻尼比越小,效果越明显。在使用惯容器后,监控舱室的低频隔振效果得到明显的提升,8.5Hz处的加速度共振峰下降了75%,本文的研究成果为惯容器在船海领域的应用提供了参考。     

含惯容器的多层隔振系统动态性能研究

以含有惯容器的多层隔振系统为研究对象,建立了多层隔振系统的动力学模型.研究了惯容器对系统固有频率的影响,分析了惯容器的位置变化对多层隔振系统的影响,推导了多层隔振系统的振动传递率公式.研究结果表明:不管惯容器安装在上层还是下层,都会减小多层隔振系统的固有频率,惯容器对高阶固有频率的影响较大;在上层安装惯容器对系统的固有频率影响较大,会减小相邻固有频率的间隔;当惯容器一端接地一端接中间质量时,相当于增加了中间质量的参振质量;不接地的惯容器会减小隔振系统高频振动传递率的衰减.研究结果有利于惯容器在舰船上的应用.     

基于修改自适应算法(MLMS)的主动吸振模拟试验研究

利用一种由磁式主动吸振器与被动双层隔振系统结合成组合减振装置,针对船舶柴油机的振动特点,开发了基于MLMS算法的自适应控制器,并在模拟柴油机双层隔振组合减振台架上进行了减振效果试验。试验表明：该装置对柴油机振动具有良好的控制效果。     

共振转换器的动力反共振隔振理论与应用

共振转换器是一种有效的动力反共振隔振装置.文章建立了共振转换器的动力学模型,推导了共振转换器隔振系统的力传递率表达式,以此作为理论预测依据分析了其动力反共振隔振特性,并且讨论了相关参数影响,最后介绍了共振转换器在船舶轴系纵向减振方面的应用.仿真结果表明,共振转换器具有液压放大效应和反共振机制,在反共振条件下力传递率可以降低至极低水平,选择低粘度和低密度的流体介质可以提高隔振效果.轴系试验台测试结果显示,共振转换器在隔离宽带振动的同时,还可有效地消减轴系纵向振动的低频共振峰,具有很大的实船应用价值.     

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。     

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。     

压电双杆隔振平台的振动建模和控制仿真

针对微振动控制提出一种主被动混合隔振平台,主被动混合隔振平台主要由梁、杆、刚体质量和弹簧等构成,采用机械导纳和子结构弹性连接综合法进行主被动隔振平台的动力学建模,分别获得干扰力和主动控制力到受控端目标点的频响函数,并和有限元法的计算结果进行对比,验证动力学模型。通过有限元方法,计算得到主被动混合隔振平台的固有频率和振型。在此基础上,采用滤波自适应算法Fx-LMS,分别控制由干扰力引起的平台平动、转动以及平动和转动的耦合。建模分析揭示了主被动隔振平台的振动传递机理与规律,控制仿真表明压电双杆隔振平台具有良好的隔振性能。     

含负刚度动力吸振的混合隔振系统振动冲击响应特性分析

[目的]针对舰船大型机械设备振动冲击隔离对高传递损失减振抗冲元器件的需求,[方法]基于负刚度动力吸振机理,构建一种含负刚度(NS)元件的动力吸振器(DVA)混合隔振系统。建立刚性基础上的无量纲动力学模型,在激励力作用下,运用不动点法获得隔振系统最优传递时的最优刚度比和阻尼比。基于龙格—库塔(Runge-Kutta)方法研究不同冲击脉宽下具有最优参数的隔振系统在基础激励下的冲击响应,并与传统动力吸振器的冲击响应进行比较分析。[结果]结果表明:在一定参数下,该混合隔振系统具有无谐振峰的传递特性;在不同脉宽下,其冲击加速度响应和相对位移均比传统动力吸振器的要小。[结论]所提含负刚度动力吸振的混合隔振系统可为大载荷、高传递损失的减振抗冲器设计提供一种新思路。     

控制船舶轴系纵向振动的动力吸振器参数优化研究(英文)

在船舶轴系中安装动力吸振器是减小船舶轴系纵向振动的有效方法,而动力吸振器的参数合理优化配置是控制轴系纵向振动的重要手段。将船舶轴系等效为多自由度系统,基于有限单元法建立船舶轴系纵向振动运动模型,并通过加装动力吸振器用于控制船舶轴系纵向振动。运用重分析方法求解轴系运动方程得到推力轴承处的力传递率和能量传递率,将二者作为评价动力吸振器对轴系振动控制效果的指标。在研究轴系响应频率范围内,提出将求解全局最优解较强的遗传算法与多目标优化算法相结合以优化动力吸振器参数;并且研究特定共振峰消减的参数优化问题。最后通过算例,比较不同目标函数以及动力吸振器不同安装位置对轴系纵向振动控制的影响,验证文中优化算法的可行性。     

基于模糊滑模控制的磁流变半主动最优抗冲击技术

为弥补被动隔振系统抗冲击设计中存在的不足,根据最优抗冲力理论,设计了磁流变阻尼器与隔振器并联的隔振抗冲系统,针对磁流变阻尼器非线性强、冲击时间短幅值大和滑膜控制存在抖振等特点,设计了模糊滑模抗冲击控制器并进行了模拟仿真。仿真结果表明,基于模糊滑模控制的磁流变半主动最优抗冲设计可以在保证设备安全的前提下,减小冲击加速度和系统位移,提高了被动隔振系统的抗冲击性能,具备较好的可控性和鲁棒性。     

船舶机械低频线谱振动传递的主动控制（英文）

针对船舶机械振动的低频线谱主动控制,文章采用输出力大、频响平直、无接触式的磁悬浮作动器,分析了永磁偏置式作动器的电-磁-力耦合特性,推导了磁悬浮主被动隔振系统运动方程和系统稳定性影响因素;研制了满足船舶应用要求、具有冲击摇摆适应能力的磁悬浮-气囊主被动混合隔振器。采用收敛快速的窄带多通道Fx-Newton算法,并针对线谱频率波动时的控制鲁棒性,提出了窄带滤波相位差的自适应补偿环节。在船用200 k W柴发机组上进行了主被动混合隔振实验,未开启线谱控制时,可获得32.8 d B的宽频隔振效果;控制开启后,可进一步有效衰减传递到基座的多根线谱振动,并且在柴发机组的转速波动工况下依然能实现快速收敛、稳定和高效控制。该主被动混合隔振系统可满足船舶机械低频线谱控制的工程实用要求。     

船舶机械低频线谱振动传递的主动控制

针对船舶机械振动的低频线谱主动控制,文章采用输出力大、频响平直、无接触式的磁悬浮作动器,分析了永磁偏置式作动器的电-磁-力耦合特性,推导了磁悬浮主被动隔振系统运动方程和系统稳定性影响因素;研制了满足船舶应用要求、具有冲击摇摆适应能力的磁悬浮-气囊主被动混合隔振器。采用收敛快速的窄带多通道Fx-Newton算法,并针对线谱频率波动时的控制鲁棒性,提出了窄带滤波相位差的自适应补偿环节。在船用200 kW柴发机组上进行了主被动混合隔振实验,未开启线谱控制时,可获得>32.8 dB的宽频隔振效果;控制开启后,可进一步有效衰减传递到基座的多根线谱振动,并且在柴发机组的转速波动工况下依然能实现快速收敛、稳定和高效控制。该主被动混合隔振系统可满足船舶机械低频线谱控制的工程实用要求。     

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。     

国外振动噪声有源控制技术发展现状

随着经济的发展,噪声污染已成为工业社会主要关心的问题.传统的噪声控制主要采用被动的方法,如使用阻尼材料、隔振、吸振.被动控制在中高频段能起到很好的效果,但在低频段效果很不理想.随着电子技术的发展,作为用来替代被动控制以减少低频段噪声的有源控制方法出现了,并且逐渐成为现代振动噪声控制领域的研究热点.本文主要介绍了有源控制技术的重要性,以及该技术在美国、英国和澳大利亚等国家的发展现状.     

基于动柔度方法的管路动力吸振器设计研究

[目的]载流管路系统在受到外界激励时会引起振动,为减小载流管路的振动,研究动力吸振器的减振特性,[方法]基于动柔度方法中的被动修改法,推导得出附加弹簧质量系统的多自由度系统的动柔度矩阵,并对该多自由度系统中的目标自由度进行零点配置,使该自由度下的相应振动得到抑制。在此基础上,设计一种管路动力吸振器,并应用到载流管路上进行实验,以验证其减振效果。[结果]结果表明:设计的管路动力吸振器能够较好地吸收目标频率下的振动,且在目标频率相同时,吸振器的调谐质量越大,吸振效果越好。[结论]此管路动力吸振器安装拆卸方便、适用范围广,可为管路减振研究提供一定的参考。     

有阻尼主系统的动力吸振器及其实船应用

利用反共振原理设计而成的动力吸振器是一种有效的减振工具。过去,动力吸振器最佳参数的选择都是忽略主系统阻尼的,若考虑主系统的阻尼选择动力吸振器的最佳参数,则可以取得更好的吸振效果。 本文讨论了多自由度系统吸振原理及考虑主系统阻尼时动力吸振器最佳参数的计算方法,并通过实例说明在多自由度系统——船体结构上采用动力吸振器后,在全船取得了平均60％的吸振效果。     

基于欧拉梁的管路吸振器振动特性研究

针对用吸振器控制管路系统振动线谱传递的问题,本文用欧拉梁振动理论建立横向激励下管路—吸振器的连续体振动模型,用有限元方法验证模型的准确性,研究激励及吸振器安装位置、控制对象和支撑刚度等对控制效果的影响规律。研究表明,激励及吸振器安装位置对吸振器抑振效果影响很大,以管路系统模态频率或激励频率为控制对象时存在较大差异,管路的支撑刚度只在一定范围内对系统一阶固有频率有重要影响。     

一种基于钢丝绳隔振器和动力吸振器组合的隔振系统

将钢丝绳隔振器和动力吸振器通过支架、缓冲及限位块和钢丝绳隔振器连接为一个整体,形成新的隔振系统。动力吸振器的振子质量和阻尼板长度可调。实例中依据刚度和承载能力对隔振器进行选型,以力矩平衡为原则布置隔振装置,以降低位移响应为目标确定动力吸振器参数,运用有限元方法计算隔振效果。仿真结果表明,新的隔振系统既能解决低频段隔振,又可以消减连续隔振频率范围之外的单频激励响应。     

艇体结构分布式动力吸振器设计与分析

为控制艇体共振引起的低频线谱噪声,建立艇体结构流固耦合数值模型,根据结构低阶模态频率和振型特点设计了分布式动力吸振方案,并对其降噪效果进行计算。通过讨论吸振质量和工作频率的影响规律,分析安装在连续结构上的动力吸振器的减振机理。结果表明,动力吸振器可以有效减小艇体共振引起的水下噪声线谱峰值,吸振器主要通过改变结构的局部模态来发挥减振作用,可为连续结构的动力吸振器设计和低频线谱噪声控制提供参考依据。     

基于功率流的宽带复式动力吸振器优化设计

本文以简支薄板为主振系统，对其附加复式动力吸振器，提出以输入系统的净功率流在整个激励频带内的总声功率级为控制量的优化设计方法。通过算例，将普通动力吸振器与复式动力吸振器的吸振效果进行对比，揭示了复式动力吸振器适合于弹性体振动控制的宽带吸振性能；对复式动力吸振器结构参数优化以及结构参数与安装位置的联合优化设计的研究，表明吸振器的安装位置对其吸振效果影响很大；另外还研究了质量比与吸振效果的关系，为复式动力吸振器在弹性振动控制中的推广应用奠定了基础。