船舶主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)主動(dòng)控制方法研究.pdf

1、由于船體的非圓周對(duì)稱性,其艉部不均勻伴流場(chǎng)總是存在的,而主推進(jìn)軸系又是一個(gè)連續(xù)彈性體,螺旋槳在不均勻的艉流場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的非定常軸向激勵(lì)力構(gòu)成主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)的主要激勵(lì)源。而主推進(jìn)軸系振動(dòng)又是引體船體振動(dòng)的重要繼發(fā)性激勵(lì)源,有研究表明,主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)是潛艇水下低頻輻射噪聲的重要來源,故研究主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)控制,無論對(duì)提高民用船舶的舒適度,還是提高潛艇的聲隱身性能,都具有很重要和迫切的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以直接傳動(dòng)形式的船舶主

2、推進(jìn)軸系為研究對(duì)象,結(jié)合相關(guān)理論和數(shù)值仿真方法,研究推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)及其相關(guān)問題,具體內(nèi)容包括主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)特性分析、主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)引起的艇體聲振特性分析、振動(dòng)主動(dòng)控制理論分析及主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)主動(dòng)控制仿真分析。
　　首先,本文對(duì)課題研究的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)綜述和歸納總結(jié),以了解課題研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),以便對(duì)課題研究有全局清晰的認(rèn)識(shí)。在文獻(xiàn)查閱的基礎(chǔ)上,從主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)當(dāng)量模型簡(jiǎn)化方法及相應(yīng)的求解技術(shù)、主推進(jìn)軸

3、系典型激勵(lì)響應(yīng)和推力軸承縱向剛度影響三個(gè)方面對(duì)主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)特性進(jìn)行系統(tǒng)深入分析。
　　接著,針對(duì)主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)對(duì)艇體聲隱身性能的危害性,本文應(yīng)用基于模態(tài)疊加法的有限元結(jié)合邊界元方法對(duì)主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)引起的艇體聲輻射進(jìn)行預(yù)報(bào),分析艇體各模態(tài)參與聲輻射的貢獻(xiàn)量,以明確對(duì)艇體水下輻射噪聲貢獻(xiàn)量最大的模態(tài)類型。動(dòng)力吸振器能有效控制推進(jìn)軸系的縱向振動(dòng)響應(yīng),但對(duì)艇體輻射噪聲的控制效果仍然未知,本文對(duì)此展開初步分析。將動(dòng)力吸振器安裝

4、在推力軸承及其基座間,通過比較安裝前后艇體的輻射聲場(chǎng),預(yù)報(bào)動(dòng)力吸振器對(duì)主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)引起的艇體輻射噪聲的控制效果。
　　鑒于被動(dòng)控制技術(shù)低頻控制效果差的緣故,本文將現(xiàn)代控制理論與主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)理論相結(jié)合,對(duì)適用于主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)的控制律設(shè)計(jì)方法進(jìn)行詳細(xì)的理論推導(dǎo)和比較分析。由于現(xiàn)代控制理論較難以求解高維問題,故需根據(jù)主推進(jìn)軸系的實(shí)際幾何結(jié)構(gòu)對(duì)主推進(jìn)軸系彈性連續(xù)體進(jìn)行降階處理,推導(dǎo)出主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)主動(dòng)控制方程,在分析控