舱筏隔振系统水下振动特性的理论分析与试验研究

为充分利用潜艇动力舱空间和提高其隐蔽性能，对潜艇泵组等辅机设备采用了框架式浮筏隔振设计。以带泵组浮筏隔振装置的潜艇舱段为研究对象，采用有限元流固耦合理论，以总振级为目标，研究浮筏隔振系统的参数变化对舱段振动特性的影响规律。通过舱段缩比模型水下试验验证了理论计算方法的可靠性和框架式浮筏系统的隔振效果。提出的分析方法和结论对于其它动力设备的浮筏设计也具有参考价值。     

舱筏结构动态特性的理论与试验研究

为充分利用舱段动力舱空间和提高其隐蔽性能，对辅机设备采用了侧挂式浮筏隔振设计。以带电机组的浮筏隔振装置的舱段为研究对象，利用试验和理论计算的方法确定发电机组与实际工作状态一致的激励力，同时考虑浮筏隔振系统橡胶隔振器的非线性动刚度，采用有限元和边界元相结合的流固耦合理论，研究浮筏隔振系统的参数变化对舱段振动特性的影响规律。通过舱段缩比模型水下试验验证了理论计算方法的可靠性和侧挂式浮筏系统的隔振效果。     

基于弹性舱段结构的浮筏主动隔振系统实验研究

建立了一个坐落在弹性舱段结构上的浮筏隔振系统,采用4个液压作动器和18个BE-400隔振器并联安装在浮筏和舱段结构之间,每个作动器独立地控制自己安装点处的加速度响应。基于滤波x-LMS算法和误差通道离线建模,采用加速度前馈控制对该系统进行了四输入四输出的主动隔振实验研究。实验结果表明：该主动隔振系统能有效地隔离上层浮筏结构向下层舱段结构的振动传递,激励频率处振动衰减量可达7dB~46dB,0~400Hz范围内整体振动衰减量达到3dB~8dB。     

浮筏及双层隔振装置隔振性能计算与分析

浮筏隔振是从传递路径上控制舰艇机械噪声的重要措施之一。为分析浮筏隔振装置的性能及筏架上设备激励相位差的影响,并与双层隔振装置的效果进行对比,本文基于导纳理论建立了设备-浮筏-安装基座系统的动力学分析模型,对泵组小型浮筏隔振装置进行了数值计算与分析。结果表明,在中高频段,浮筏隔振装置的效果主要取决于设备-上层隔振器、筏架-下层隔振器系统的垂向刚体振动固有频率ω1、ω2,故筏架上单台设备运行时其隔振效果与同固有频率ω1、ω2的双层隔振装置基本一致,而在低频段浮筏隔振装置效果略好;筏架上设备激励的相位差对中高频段传递到基座的振动功率流及振级落差几乎没有影响,但对低频段的振动传递及隔振性能有一定影响。     

大型船用柴油发电机组浮筏隔振系统设计与优化

浮筏隔振技术已在船舶的减振降噪中取得显著的进展,对于大型船用设备的浮筏隔振装置,需要使用较多的隔振器来承担设备重量,且隔振效果也欠佳。为改善大型船用设备浮筏隔振系统的隔振性能,节约隔振器成本,以船用柴油发电机组为隔振对象,比较气囊型隔振器和橡胶型隔振器的特点,提出四种浮筏隔振系统方案,并利用ANSYS有限元软件对四种方案进行仿真分析,采用振级落差法对各方案隔振性能进行评估。结果表明：双层气囊浮筏隔振系统方案的隔振性能更为优越,方案优化后可以有效减少隔振器的使用数量,能够充分解决大型设备的隔振问题,为以后大型装置浮筏系统的设计提供参考。     

周期桁架浮筏系统的隔振特性研究

研究了周期结构对桁架浮筏隔振系统振动传递的衰减特性,首先利用有限元方法计算周期桁架浮筏的频响特性,并将其与传统浮筏进行比较。然后,为在隔振系统中评价周期结构浮筏的性能,运用频响函数综合法建立整个系统的振动传递模型,计算频响函数。仿真分析表明：周期桁架浮筏较传统浮筏更有效地抑制振动的传递,当与设备组成一个隔振系统之后,在与浮筏上下层隔振器的共同作用下,整个隔振系统能在一个宽频段内对振动传递产生更好的抑制作用     

低频非线性浮筏隔振装置设计及特性研究

低频振动噪声影响水下装备声隐身性能。在原气囊隔振装置基础上,通过结构改进设计,使得侧向气囊能够为系统提供负刚度,通过与垂向气囊并联,设计了一种新型非线性浮筏隔振装置,提升了隔振装置的低频隔振能力。新型隔振装置由“侧向气囊-万向节-垂向气囊”非线性隔振器组和浮筏组成。分析了侧向气囊为系统提供负刚度原理,建立了非线性浮筏隔振装置六自由度动力学模型,设计了新型隔振装置样机并开展了相关性能试验。理论分析和试验结果表明,新型非线性浮筏隔振系统垂向一阶固有频率约为原系统的50%,垂向隔振性能提升了约6 dB,侧向隔振性能与原系统相当。此外,也研究了非线性浮筏隔振系统的摇摆稳定性。研究结果表明,在重载情况下,新系统能够具备较好的摇摆稳定性。     

周期结构机械滤波器对浮筏隔振系统传递特性的影响

弹性波在周期性结构中传播时会形成特殊的阻带和通带结构。当弹性波的频率处于阻带范围内时,弹性波及振动是不允许传播的。根据这一性质,设计一种虚拟的周期结构机械滤波器,用于浮筏隔振系统中的下层隔振器和基座间,通过改变从机组到基座之间的传递特性,使浮筏隔振系统中与激励频率相近、并和舱段壳体振动相关的固有频率和激励频率错开。利用传递矩阵法研究浮筏隔振系统下层隔振器和基座间插入周期结构机械滤波器后的传递特性和动态响应,通过研究表明:当激励频率在周期结构的阻带之内时,基座的位移响应,力响应和功率流响应将大大减小。     

整舱浮筏隔振系统功率流理论与试验研究

采用FEM和SEA方法计算整舱浮筏隔振系统传递的功率流，初步分析整舱浮筏隔振系统功率流传递特性。用间接方法测量了整舱浮筏隔振系统的功率流传递，分析整舱浮筏功率流理论计算和试验结果之间的关系及功率流的传递规律，说明采用FEM＋SEA方法计算整舱浮筏隔振系统的功率流隔振效果在工程上是可行的。     

基于子结构模型的平置式浮筏隔振系统功率流传递特性分析

针对大型船用浮筏隔振系统的声学优化设计问题,从振动能量传递角度出发,研究浮筏隔振系统各子结构参数变化对系统隔振性能的影响,分析振动能量由设备机脚经浮筏隔振系统传至基础的传递规律。采用子结构导纳综合法,建立基于弹性基础的多激励源多自由度浮筏隔振系统动力学模型,通过仿真分析不同子结构参数条件下浮筏系统振动功率流传递特性和变化规律。仿真结果表明:平置式浮筏系统中隔振器刚度、机组和筏体质量、弹性基础板厚度等结构参数对传入基础的功率流影响较大,减小隔振器刚度、增加机组设备、增加筏体质量、增大基础板厚度均可有效降低传入基础的振动能量。     

船舶动力设备截断式桁架浮筏减振特性研究

为了减小船舶辅机振动的影响，提出一种截断式桁架浮筏结构，把具有带隙特性的截断式正方格栅结构引入船舶动力设备浮筏隔振系统的设计。研究截断式正方格栅结构的带隙特性和局域共振机理，分析截断式桁架筏架的振动传输特性，比较截断式桁架浮筏和传统浮筏隔振系统的隔振性能。研究结果表明：截断式正方格栅具有较好的低频带隙特性，通过调节几何和材料参数可调整桁架浮筏的带隙范围，截断式桁架浮筏隔振系统可比传统浮筏隔振系统的减振性能提高6.3 dB，具有良好的隔振效果。     

具有浮筏的有限圆柱壳体的尺度对其振动和声辐射的影响

摘 要：本文研究了安装浮筏系统的有限圆柱壳体的振动和声辐射特性,建立由机器-浮筏-艇体组成的一个复杂动力系统的有限元/边界元模型,并采用该模型对三种方案,即一个舱段、三个舱段、全艇进行水下噪声级预报;讨论了三种不同方案对壳体表面振速和水下辐射噪声级的影响规律,结果表明在潜艇舱段首阶弯曲振动的共振频率以下,用一个舱段模拟整艇的动态特性是不合适的;在高于此频率,采用舱段模型来预报整艇的表面振速是可以接受的。     

船用空压机组隔振设计与抗冲击性能分析

根据某船舶设计中提出的减小空压机组的振动传递、降低水下机械噪声的要求,针对机组所具有的振动激励特性,进行了隔振浮筏装置的设计.利用有限元分析软件ANSYS,建立了空压机组浮筏装置在陆上台架以及装船后的动力学分析模型,计算得到了隔振系统的各阶模态,分析了系统的振动传递特性以及对于冲击的响应特性,探讨了提高船舶设备隔振与抗冲击性能的途径.     

浅析非支撑结构对浮筏隔振性能的影响

本文应用阻抗分析的方法，利用有限元分析程序对浮筏隔振系统进行数值模拟，探讨系统中诸如挠性接管这类非支撑结构对浮筏隔振系统隔振性能的影响。计算结果表明挠性接管对系统的隔振性能有不可忽视的作用。     

周期桁架结构浮筏隔振特性分析与实验研究

利用周期结构特性和波形转换作用,提出一种新型周期桁架结构浮筏。首先利用有限元方法建立浮筏结构的数值模型并计算其频响特性,通过频响函数综合建立包含机组、浮筏和基础的振动传递模型,在隔振系统中评价新型桁架浮筏的性能,然后在此基础上,对新型桁架浮筏隔振系统进行实验验证。结果表明：周期桁架结构浮筏比传统浮筏能够更有效地抑制振动传递,组成浮筏隔振系统后,在与浮筏上下层隔振器的共同作用下,整个隔振系统在更宽的频段内对振动传递产生抑制作用。     

水泵机组浮筏隔振系统研究

结合某换热站水泵机组振动与噪声控制工程,分析水泵机组噪声源特性,根据引入双层隔振理论出浮筏隔振设计方案.应用功率流法推导多扰动源浮筏隔振系统的动力传递特性,探讨结构参数变化对隔振效的影响.应用结果证明本设计方案切实可行.     

冲击损伤对浮筏隔振系统固有频率影响的数值分析

浮筏隔振系统的固有频率是影响其隔振性能的重要指标之一。浮筏受到较强冲击荷载作用时隔振系 统可能会出现损伤。采用数值计算的方法初步研究了冲击造成的损伤对浮筏固有频率的影响,分析了筏架材料刚 度退化、减振器破坏等因素对浮筏隔振系统固有频率的影响程度。     

船用水泵机组的隔振设计与动态特性分析

根据某船舶设计中提出的减小机械设备的振动传递、降低水下噪声的要求,针对该船舶的水泵机组所具有的特点,进行了隔振浮筏的设计.通过有限元分析软件ANSYS,建立起水泵机组浮筏系统的动力学模型,计算分析了浮筏筏体的振动模态以及整个隔振系统的传递特性,探讨了提高隔振性能的方法,从而改进了设计.文中将计算分析结果与实测试验结果进行了比较,讨论了影响计算精度的若干方面,得出了一些有意义的结论.     

半主动控制浮筏隔振系统的开关算法研究

为了弥补浮筏隔振系统的隔振效果在低频段尤其是共振频率附近的不足,引入半主动控制技术。建立半主动控制浮筏隔振系统的动力学模型,以传递至筏体的动能最小为原则,提出算法1;以筏体动能最小且输入能量最小为原则,提出算法2。建立Simulink仿真模型,对无控制和按算法进行控制的基础加速度响应进行仿真。结果表明,采用算法1和算法2对浮筏隔振系统进行开关半主动控制,可明显抑制系统在共振频率附近的基础振动加速度响应。通过试验对仿真结果进行验证,证明了仿真结果的可靠性以及两种算法的有效性。     

吸振器在浮筏隔振系统中的应用

针对工程中广泛应用的浮筏隔振装置,建立柔性基础复杂激励作用下多维耦合浮筏隔振系统的动力学模型。由于浮筏隔振系统在低频范围内减振效果欠佳,为改善浮筏隔振系统的隔振性能,把吸振器引入到浮筏系统。利用子结构导纳综合法分别建立带有动力吸振器、自调谐吸振器和主动式自调谐吸振器的浮筏隔振系统动力学模型。以功率流为指标,研究单频激励下吸振器对浮筏系统功率流传递特性的影响。最后分析多频激励下带有自调谐吸振器的浮筏隔振系统的功率流传递特性。以传递到基础的功率流为目标函数,分析主动式自调谐吸振器在多频激励下的减振效果。仿真结果表明,吸振器对浮筏具有良好的低频隔振效果,吸振器类型不同与安装方式不同对传递到基础的功率流有不同程度的抑制效果。