帶有動力吸振器浮筏隔振系統(tǒng)的減振特性研究.pdf

1、浮筏隔振系統(tǒng)是一種新型有效的減振降噪裝置，已開始廣泛應用于各種艦船的動力裝置中。它可有效地抑制機械振動能量傳遞到船體，使艦船結構在振動激勵下產生的自噪聲與輻射噪聲大幅度降低，并能對來自船體底部的沖擊有著良好的隔離效果。與其相關的理論與試驗研究也成為隔振技術領域的研究熱點。但是傳統(tǒng)被動浮筏仍然是被動隔振，在使用過程中發(fā)現有以下不足：首先，在艦艇低速航行，機械設備激勵頻率等于或低于系統(tǒng)共振頻率的情況，隔振措施會“失效”；其次，當艦艇航行工況

2、變化，即振源為變頻激勵時，隔振系統(tǒng)遠離最佳工作狀態(tài)，導致傳遞到基座面板處的振動級加大，引起水下輻射噪聲增高。 本論文以實驗室承擔的工程預研項目為背景，通過研究帶有吸振器的浮筏隔振系統(tǒng)的減振特性，就吸振器在浮筏上減振應用的問題進行探索，具有一定的理論意義和重要實用價值，其具體研究內容如下。 實際浮筏的筏體多由箱梁結構組成，結構復雜，計算量大。本文首先從簡單結構浮筏系統(tǒng)著手研究動力吸振器在浮筏上的應用，考察通過安裝動力吸振器

3、改善浮筏系統(tǒng)隔振性能這一方法的可行性，并為吸振器在實際復雜浮筏結構上的應用提供參考。主要采用結構導納綜合法建立了有、無吸振器的板式浮筏模型，分析比較了相應復雜耦合隔振系統(tǒng)的功率流傳遞特性。理論分析表明，通過在筏架上安裝動力吸振器，尤其是自調諧式半主動吸振器來改善浮筏隔振系統(tǒng)的隔振性能是切實可行的。研究表明吸振器安裝位置與下層隔振器相對時，會有較好的減振效果；對于被動吸振器，吸振器在其吸振頻率處有明顯的減振效果，而當激勵頻率偏離吸振器的吸

4、振頻率時，幾乎沒有減振效果，甚至有反效果；由不同吸振頻率吸振器組合而成的寬頻吸振器組可以明顯拓寬被動吸振器有效減振頻帶寬度；自調諧半主動吸振器控制頻帶寬，對工況的適應性要優(yōu)于被動吸振器；而吸振器的阻尼和質量比等結構參數對于耦合系統(tǒng)隔振性能有較大影響，在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性和工程實際要求的前提下，應用小阻尼、大質量比的吸振器可有效改善浮筏隔振系統(tǒng)的隔振性能。 導納功率流法是當前的研究浮筏功率流傳遞的主流研究手段，但其分析對象限于筏體為梁

5、、板等可以獲得解析導納的簡單浮筏系統(tǒng)；而且上述工作主要用作浮筏功率流傳遞理論上的定性研究，尚不能滿足分析實際工程問題的需要。本文采用有限元方法，對一實際應用的浮筏系統(tǒng)進行了系統(tǒng)動態(tài)特性數值模擬和試驗研究，并以此為例較為系統(tǒng)、全面地總結了以有限元分析為手段、功率流為指標的浮筏裝置隔振效果的計算方法。該方法應用有限元軟件前處理模塊直接生成復雜浮筏系統(tǒng)的模型，文中對該方法中筏體、隔振器、基礎的建模分別予以了說明：對于筏體單元類型、尺寸等于結果

6、的影響進行了討論；提出了基于工程軟件隔振器復剛度建模方法，模型參數根據試驗測得的隔振器速度阻抗換算而來，可體現隔振器隨頻率變化的剛度和阻尼特性，并就常數參數模型適用的頻率范圍給出了說明；對于彈性基礎的處理可根據實體建模，也可根據實驗阻抗數據換算進行簡化建模。在此基礎上，應用工程軟件的諧響應分析技術求解系統(tǒng)在外激勵下的響應，并采用后處理程序對系統(tǒng)響應根據不同的工況進行處理運算，從而得到同頻和多頻激勵下浮筏系統(tǒng)的傳遞功率流。 由于研

7、究重點在于對吸振器在浮筏低頻減振應用做初步的理論分析和實驗驗證，所以有必要設計一套應用于該研究的既具有真實復雜浮筏系統(tǒng)動力學特點，質量又較小、易于控制的實驗研究用浮筏模型系統(tǒng)。浮筏系統(tǒng)的優(yōu)良減振效果部分來自于其內部阻尼耗散了振動源傳遞過來的振動能量。因此，如果適當地增加浮筏系統(tǒng)的阻尼，如變傳統(tǒng)焊接方式為螺栓連接，利用螺栓連接的連接阻尼增加筏架內部阻尼；又如在筏體結構中引入橡膠阻尼材料，將會帶來浮筏減振效果的進一步改善，有效降低系統(tǒng)在低頻

8、段的功率流傳遞。文中設計實現的浮筏模型系統(tǒng)的筏體，主要結構形式采用仿書柜式的由上筏體和下筏體組成的新型裝配式結構，上筏體與下筏體之間裝有可更換的墊塊，筏架整體由螺栓連接。墊塊可以是鋼塊或橡膠阻尼材料。另外，非常重要的一點是，這種組合式的結構為吸振器的配置安裝提供了較大的可利用空間。有限元分析與實驗結果表明，該浮筏模型系統(tǒng)具有良好的隔振效果。 對設計的剛性基礎和彈性基礎浮筏模型系統(tǒng)的低頻段動力學特性進行了實驗研究，主要包括系統(tǒng)振動