舰船浮筏混合隔振系统建模及约束输出控制策略

针对舰船内部动力机组浮筏系统低频隔振效果不佳的问题,提出有源前馈控制解决方案。建立由多向扰动振源、分布参数主被动一体式隔振器、中间柔性筏体及弹性安装基础组成的浮筏混合隔振系统结构声传递广义数理模型。基于导纳矩阵理论,定量考虑实际作动器输出的阈值限制,给出浮筏混合隔振系统动态传递特性统一数学模型。从声振能传递与控制角度揭示系统耦合振动机理并给出浮筏系统隔振设计遵循准则。研究表明,力矩激励在浮筏隔振系统能量传输中扮演重要角色,应尽量减少力矩扰动所致能量注入;中间筏体结构柔性及与隔振器内共振的耦合交互作用使中高频段系统隔振性能恶化;全主动控制策略可结合上、下层主动控制策略在低、中高频段的振动控制优势,能实现宽频域内声振能控制最优化。     

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。     

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。     

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。     

双层浮筏隔振系统筏体结构与隔振特性的研究

双层浮筏隔振系统中,筏体结构对隔振效果的影响重大.针对不同的筏体结构, 在MSC/PATRAN中建立浮筏的有限元模型,并且分析其固有振动特性、隔振效果,为隔振设计提供参考.     

双层浮筏隔振系统筏体结构与隔振特性的研究

双层浮筏隔振系统中，筏体结构对隔振效果的影响重大，针对不同的筏体结构，在MSC／PATRAN中建立了浮筏的有限元模型，并且分析其固有振动特性、隔振效果，为隔振设计提供参考。     

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。     

气囊浮筏隔振装置姿态控制问题

将气囊隔振器应用于浮筏隔振装置可显著提高低频隔振效果,但隔振元件的三相低频大位移也将带来三相动态平衡欠佳的实际问题,其中一个技术难点在于如何保持筏架姿态平衡。分析引起筏架姿态变化的各类扰动力特点及其影响;研究通过调整气囊压力保持筏架姿态平衡的可行性。结果表明,船体摇摆、装置负载变化及气囊漏气是影响筏架姿态平衡的主要扰动因素,气囊浮筏隔振装置可以通过气压的调整,在扰动力的影响下保持筏架姿态平衡。     

流体激振对浮筏隔振性能的影响

本文在分析试验测试结果的基础之上 ,探讨流体激励产生的振动对隔振装置隔振性能的影响。重点讨论因流体激励导致设备和管路附加在浮筏上的振动对浮筏隔振性能的影响。     

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     

一种间断肋式筏架的动力特性及隔振性能分析

筏架的动力特性是影响浮筏系统隔振效果的一个重要因素。改变筏架肋板结构,提出一种新型的间断肋式筏架结构。基于Ansys有限元程序建立系统完整的三维模型,对其动力特性进行分析研究;采用功率流评估方法对间断肋式筏架的隔振性能进行了分析,并与传统式浮筏进行比较。研究表明间断肋式筏架系统隔振性能更优越,特别是在中高频段具有突出效果。     

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。     

浮筏隔振系统多维耦合振动特性分析

针对工程中的浮筏隔振装置,建立了柔性基础上复杂激励多维耦合隔振系统动力学模型。考虑隔振支撑多维波动效应,运用子结构导纳法推导了耦合系统动态传递方程及功率流表达式,给出了系统的功率流谱。数值模拟计算表明,复杂激励隔振系统在低频域出现多个共振峰,在高频域基础的弯曲共振模态及隔振器驻波效应使得系统功率流提高。减小隔振器刚度能明显降低系统功率流但也使驻波效应提前。增加筏体质量可明显降低系统功率流。     

基于频响函数综合的舱筏隔振系统灵敏度分析和优化＊

利用频响函数综合方法,推导了浮筏隔振系统连接点的位移,给出基座上的力和输入到基座的功率流对浮筏隔振系统的上、下层隔振器的刚度和阻尼的设计灵敏度表达式,并分别以最小化某一频段内输入到基座的功率流和传递到基座的力的均方值为优化目标,结合灵敏度分析方法,对上、下层隔振器的刚度进行了优化.优化结果表明,基于子结构灵敏度分析的方法是一种有效的优化方法,以最小化传递到基座的力的均方值为优化目标得到的隔振器的最优刚度不能同时使输入到基座的功率流有很大的衰减.     

多源激励下浮筏隔振系统导纳功率流研究

建立了浮筏隔振系统的振子力学统计分析模型，使用导纳功率流的方法研究了隔振系统的振动响应和振动功率流特性，并通过数值方法分析了筏体和隔振器参数变化对传递到基础结构功率流的影响。分析结果表明：增大基础厚度、减小系统中耦合元件的耦合刚度和增大筏体质量可以有效控制系统的传递功率流。     

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.     

船舶管路系统弹性隔振试验

针对船舶某管路系统夹环隔振和弹性隔振两种隔振方式,采用激振器和水泵两种激励源对该管路系统进行激励试验,并用振动测量系统采集隔振器的振动加速度值,通过频谱分析方法分析振级落差来评判两种隔振方式的隔振效果,为正确选用管路系统弹性隔振方式提供理论依据。试验结果表明,激励源对管路隔振性能影响很大,弹性隔振器能有效控制低频管路振动,降低传递到试验平台板上的振动能量,其隔振效果优于一般的管路隔振器。     

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。     

船舶主机气囊隔振系统动态特性分析

提出了将气囊隔振器应用于船舶主机隔振，介绍了该隔振装置的特性，并进行了动力学分析。分析表明，气囊隔振系统能够大幅度减小主机激振力向船体基座的传递。在其他条件不变时，系统具有定常频率特性，各气囊压力的分布对系统固有频率、力传递特性没有影响，而对主机输出端的位移有一定影响，应该通过优化设计使联轴节的振动最小。     

《基座阻抗对浮筏系统的影响》

在浮筏系统中的基座和下层隔振器间增加阻抗变换器,以改变基座的阻抗特性,改变从激励到壳体的传递特性,使整个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。首先将经典的两单自由度系统的刚性基础用弹性基础取代,并在隔振系统和壳体之间插入可变阻抗的基座,通过改变基座的阻抗特性,改变传入到基座和壳体的功率流的频率特性。在此基础上,进一步针对复杂浮筏系统,研究基座阻抗的变化在各个频率段对传入基座功率流的影响,并对阻抗变换器参数进行优化。为浮筏系统中弹性基座的参数设计提供理论依据。