液压限位隔离系统的抗冲击性能研究

在舰载隔离系统中安装限位器可有效限制设备的最大相对位移，但传统橡胶限位器易对系统产生严重的二次冲击。首先，建立了液压限位器的数学模型，并通过杜哈梅积分法对隔离系统的冲击响应特性进行了仿真分析;然后，设计了带液压限位器的隔离系统试验装置并进行了冲击测试试验，比较了不同限位器参数对抗冲击效果的影响;最后，对比分析了液压限位与橡胶限位隔离系统的冲击响应特性，与无限位的隔离系统相比，液压限位可减小近60%的最大相对位移响应,存在一个最佳节流孔孔径，可使系统获得最佳隔振效果。研究结果表明：与传统橡胶限位隔离系统相比，在相对位移响应近似相等的条件下，加速度响应可降低44.5%，大幅提高舰载设备的抗冲击性能。     

多杆隔冲装置动力学特性分析

为提高舰载设备服役期间的抗冲击性能,须在舰船和舰载设备之间安装隔冲装置。首先,以多杆并联构成的隔冲装置为研究对象,基于坐标变换矩阵,根据螺旋理论和多维隔冲的基本原理建立多杆隔冲装置动力学模型;其次,应用正则模态矩阵变换思想求解动力学方程,获得多杆隔冲装置自由响应和受迫响应解析解,并与机械系统动力学自动分析（automatic dynamic analysis of mechanical systems,简称ADAMS）的仿真响应结果进行对比;最后,对多杆隔冲装置进行落锤式冲击试验。结果表明：多杆隔冲装置能够有效隔离标准规范下的强冲击载荷,横向、纵向冲击隔离率达到97.79%,垂向冲击隔离率达到95.34%;仿真与理论结果契合度高,理论模型具有有效性;试验与仿真响应差值在3%左右,冲击隔离率随冲击载荷的提高呈增大趋势,装置在强冲击环境下仍具有良好的抗冲击能力。该结果可为多杆隔冲装置隔离舰载设备冲击载荷提供理论参考和数据基础。     

舰载设备用隔离器抗冲击性能评价方法分析

为提高舰载设备抵抗水下非接触爆炸冲击的能力,重要设备普遍采用弹性安装方式即设备与船体之间布置隔离器。目前有多种方法用于评价隔离器的抗冲击性能,为评价这些方法的合理性,推导了冲击过程中伪速度与能量的正比关系,提出用伪速度隔冲率来衡量隔离器抗冲击性能。介绍了几类隔离器抗冲击性能评价方法,对设备-隔离器简化模型进行冲击响应计算,通过对比分析伪速度隔冲率与其它几类评价方法在不同频段下的变化规律,得出结论,不论在低频段还是在高频段,缓冲系数均能较好衡量隔离器抗冲击性能,而加速度隔冲率及速度隔冲率仅在低频段能够较好评价隔离器抗冲击性能。     

一种新型限位器的强冲击响应分析

为降低隔离器与传统限位器配合时的二次冲击响应,本文利用准零刚度理论,设计一种基于准零刚度的新型限位器,根据所推导的限位器力-位移关系公式,建立了含有准零刚度限位装置的抗冲隔振系统数学模型,分析了限位器参数(阻尼比、安装间隙)对冲击响应的影响。结果表明,在间隙一定的条件下,准零刚度限位隔冲系统存在最佳阻尼比和最优阻尼比,使系统响应最佳。研究结论为准零刚度限位装置的设计和应用提供了一定的参考。     

被动式Stewart隔冲平台的刚度特性

建立了Stewart隔冲平台的运动微分方程,分析了隔冲平台3个方向的动态刚度特性,讨论了刚度大小对平台抗冲击性能的影响,对隔冲平台进行了落锤式冲击试验,并与仿真结果进行了对比。研究结果表明:被动式Stewart隔冲平台的三向动态刚度近似呈线性;隔冲平台的横向冲击隔离率大于纵向冲击隔离率,纵向冲击隔离率大于垂向冲击隔离率;试验所得的冲击隔离率达到86.39%以上。研究成果可为Stewart隔冲平台在船舶设备抗冲击中的实际应用提供理论和试验依据。     

舰载激光惯导系统冲击隔离器的设计

舰载激光惯导系统要求所使用的冲击隔离器具有较高隔冲效率及姿态保持精度,据此设计了六连杆弹簧-液压阻尼冲击隔离器,通过数值仿真计算得到了弹簧及阻尼器的参数。在此条件下,垂向及横向隔冲效率均在80%以上,舰船摇摆时冲击隔离器上台体绕下台体转角的最大值为33角秒,满足舰载激光惯导的使用环境要求。最后在轻型冲击机上对激光惯导冲击隔离器的隔冲性能进行了试验验证,垂向隔冲效率为88%,横向隔冲效率为84.7%,试验数据与理论分析相比误差不超过3%,验证了设计的正确性。     

带限位隔离系统的限位过程分析

为提高舰载设备抵抗水下非接触爆炸冲击的能力,重要设备普遍采用弹性安装方式即设备与船体之间布置隔离器.为限制设备的过大位移,通常在隔振装置中使用限位器.以单自由度单层隔振系统为研究对象,借助于ANSYS软件建立该系统的有限元模型,应用有限元分析方法,分别对有、无限位器的隔振系统,在冲击载荷作用下的时域响应特性进行数值仿真计算.计算得出隔振系统在冲击载荷作用下的时域响应曲线及限位器受载荷情况,进一步分析得出使用限位器可以提高舰艇设备抗冲击性能的结论,可用于提高舰艇设备的可靠性设计.     

永磁推进电机双层隔离系统冲击响应谱分析

永磁推进电机作为潜艇推进系统的核心设备必须具有抗水下非接触爆炸冲击的能力。为比较分析不同安装方式对永磁推进电机抗冲击性能的影响。首先计算了永磁推进电机在刚性安装、单层隔离器弹性安装、双层隔离器弹性安装等工况下在时域中的加速度响应。然后按照Smallwood算法将电机的加速度响应转化为冲击响应谱。接下来比对分析以上几种安装工况下的冲击响应谱,发现:双层隔离系统的抗冲击效果好于单层隔离系统;低频布置在下层的双层隔离系统相对于高频布置在下层的双层隔离系统更有利于提高推进电机和筏架的抗冲击能力;应用双层隔离系统还需要考虑并限制电机和筏架局部最小固有频率。该研究对永磁推进电机以及其它舰船设备隔离系统的设计和选用具有一定的参考价值。     

半主动控制浮筏隔振系统抗冲击特性的试验研究

针对水下舰艇内部设备的抗冲击问题,对安装开关可控阻尼器的半主动控制浮筏隔振系统的抗冲击特性进行了试验研究,搭建了半主动控制浮筏隔振系统的试验装置,在试验装置的基础上施加冲击激励,测试可控阻尼器分别处于高、低阻尼状态下的基础和机组的加速度响应,并通过对比分析了可控阻尼器处于不同阻尼状态时,半主动控制浮筏隔振系统抗冲击特性的差异。试验结果表明:半主动控制浮筏隔振系统具有良好的抗冲击特性;可控阻尼器处于低阻尼状态时,机组加速度响应的最大峰值较小;可控阻尼器处于高阻尼状态时,机组加速度响应的衰减较快;通过改变可控阻尼器的阻尼状态,可以进一步优化其抗冲击特性。     

冲击载荷下舰载电子机柜采用双层隔冲措施的探索研究

提出了舰载电子设备隔振系统冲击动响应分析的方法和隔振系统的抗冲击设计原则.通过对框架薄板构件组成的电子机柜的简化有限元模型计算,并对隔振器的相关设计参数进行了优化.提出了双层隔冲的机柜抗冲击措施.