艦艇軸系縱振特性及基于磁流變彈性體的半主動控制技術研究.pdf

1、螺旋槳是水面船舶和艦艇的主要推進裝置。艦艇在水中運動，不可避免地在艉部形成不均勻的伴流場；螺旋槳在不均勻伴流場中工作會產(chǎn)生脈動推力，經(jīng)推進軸系、推力軸承及其基座傳遞到殼體，引起殼體產(chǎn)生振動，進而形成水下聲輻射。由螺旋槳脈動推力引起的艇體振動進而輻射噪聲是艦艇輻射噪聲的重要來源，應當引起高度重視。因此，研究螺旋槳激勵力在推進軸系中的傳遞規(guī)律及軸系振動的內(nèi)在成因機理對軸系采取有效的振動控制措施顯得尤為重要，是艉部激勵引起艦艇低頻振動噪聲控制

2、的關鍵所在。本文深入研究了推進軸系縱、橫向振動及縱橫耦合振動的動力學特性及參數(shù)影響規(guī)律；提出了軸系縱向振動控制的半主動控制措施；利用磁流變彈性體設計了一款磁流變彈性體半主動式動力吸振器對推進軸系縱向振動進行振動控制，并進行了試驗研究以驗證其移頻特性和吸振效果。具體內(nèi)容包括：
　?。?）簡述潛艇推進軸系的結構特點，對結構進行了簡化，運用解析法推導出推進軸系縱向和橫向振動的固有頻率及振型，對推進軸系縱向和橫向線性振動特性進行了分析。采

3、用彈性力學的方法，推導出推進軸系縱橫耦合振動的動力學方程；針對工程實際結構，運用有限單元法，建立了結構的有限元分析模型；計算了推進軸系縱橫耦合振動的位移響應，并對在不同激勵力水平、不同激勵頻率和極端載荷工況不同阻尼作用下的響應結果進行了研究，為推進軸系的減振降噪奠定了理論基礎。
　　（2）提出一種并聯(lián)安裝在推進軸系上的磁流變彈性體動力吸振器的設計理論方法，考慮了推進軸系作為彈性連續(xù)體的情況下，采用模態(tài)截取和模態(tài)綜合法建立其推進軸系

4、‐動力吸振器混合動力學系統(tǒng)模型，對動力吸振器設計參數(shù)的影響規(guī)律進行了分析。在此基礎上，介紹了制備磁流變彈性體的基本材料特性，基于偶極子模型對磁流變彈性體磁致剪切模量的微觀機理進行了研究，得到了影響磁流變彈性體磁致剪切模量的各主要因素；同時，對磁流變彈性體的宏觀粘彈性力學模型進行了研究，分析了外加磁場對其力學性能的影響。
　?。?）簡述磁流變彈性體材料的制備過程，采用天然橡膠為基體制備了磁流變彈性體，測試了樣品的相關性能參數(shù)，并對試

5、驗測試數(shù)據(jù)進行了擬合；利用磁流變彈性體剪切模量可調的性質，設計了一款磁流變彈性體半主動式動力吸振器用于推進軸系的縱向振動控制，對該動力吸振器的結構尺寸進行了設計和電磁場分析，并對單個磁流變彈性體動力吸振器的移頻特性和組合式磁流變彈性體動力吸振器的吸振效果進行了理論仿真分析。
　?。?）通過磁流變彈性體動力吸振器的試驗研究，對單個磁流變彈性體動力吸振器的移頻特性和安裝在推進軸系上的組合式磁流變彈性體動力吸振器的吸振效果進行了試驗驗證