基于共振转换器的自主水下航行器动力学建模及减振降噪

文章以自主水下航行器(AUV)振动噪声抑制及其隐秘性提高为研究背景,提出了一种含有轴承非线性的AUV振动−声学模型,并通过寻找共振转换器(RC)最佳设计参数使壳体产生的振动声辐射功率级最小,达到反共振的目的.首先通过Lagrange法建立了含有浆−轴−壳的双梁系统有限元模型,基于赫兹接触理论加入轴承非线性因素,然后根据声传播原理推出了声偶极子辐射场模型;然后,采用Runge-Kutta法求解了系统振动响应,通过时域响应、频谱、分岔和幅频响应图等后处理信号分析了系统的动力学特征;最后,以壳体声功率级作为代价函数并根据响应分析结果,对RC进行参数设计.通过对比非线性轴承和线性弹簧两种支撑,发现AUV在非线性轴承支撑下壳体振动辐射声功率级主体趋势是沿着线性结果分布的,同时均高于线性弹簧支撑下的系统噪声,并且在对应共振区域达到峰值;同时结果显示RC装置能够大幅度降低系统共振响应幅值及振动辐射声功率级,尤其在共振频率设计点处减振降噪效果最为显著,在共振频率设计点处频率没有发生偏移,但在其他个别区间内,除了最大共振幅值降低明显之外,共振频率产生一定的偏移.文章的理论模型揭示了AUV动力学响应特征及参数影响规律,其研究结果可为AUV减振降噪优化设计提供新的改进思路,具有一定的理论指导意义.

共振转换器的动力反共振隔振理论与应用

共振转换器是一种有效的动力反共振隔振装置。文章建立了共振转换器的动力学模型,推导了共振转换器隔振系统的力传递率表达式,以此作为理论预测依据分析了其动力反共振隔振特性,并且讨论了相关参数影响,最后介绍了共振转换器在船舶轴系纵向减振方面的应用。仿真结果表明,共振转换器具有液压放大效应和反共振机制,在反共振条件下力传递率可以降低至极低水平,选择低粘度和低密度的流体介质可以提高隔振效果。轴系试验台测试结果显示,共振转换器在隔离宽带振动的同时,还可有效地消减轴系纵向振动的低频共振峰,具有很大的实船应用价值。

船舶推进轴系纵向振动共振转换器的优化设计

[目的]在推力轴承上集成共振转换器(RC)可以改变轴系纵向振动的传递路径,衰减传递到基座的响应使轴系的固有频率避开螺旋桨叶频及其倍叶频激励力,从而实现减振、调频的目的。[方方法]为此,建立推进轴系纵向振动的力学模型,基于传递矩阵法计算桨轴系统的振动响应,以力传递率为指标,分析RC的主要参数对推进轴系隔振效果的影响,分别采用最大值最小化方法和曲线面积最小的参数修正方法,对RC的主要参数进行优化设计。[结果]研究结果表明:加装RC后,轴系的隔振效果得到了明显的改善,采用曲线面积最小修正的优化设计方法可使RC的减振调频效果更佳。[结论]通过对RC结构参数的合理设计能使减振系统获得优良的隔振效果。

船舶轴系共振转换器的非线性振动特性研究

共振转换器是控制轴系纵向振动的重要装置。利用该装置内的工作流体改变轴系纵向刚度和阻尼,达到减振的目的。减振装置内的流体压强随轴系纵向载荷而改变,从而影响共振转换器的减振效果。对安装共振转换器的轴系纵向振动有限元模型,考察减振装置的等效减振参数与内部流体工作压强的非线性关系。基于Wilson-θ法在时域内求解推力轴承基座处的纵向加速度响应,通过傅里叶变换在频域内分析轴系纵向振动特性,研究减振装置内的流体压强变化对减振效果的影响,并讨论结构尺寸与减振效果之间的关系。

船舶轴系纵向振动共振转换器的设计与优化

针对某船舶轴系进行模态和谐响应分析,对该轴系进行共振转换器(Resonance Changer,RC)的结构设计.基于动力调频减振理论和一维搜索法,对该RC进行优化设计,获得最佳参数.通过对比未加RC和加装已优化RC前后轴系的固有频率和关键位置处最大振幅,发现加装RC后,轴系1阶固有频率提高2倍以上,关键位置处的最大振幅降低约90%,调频减振效果明显.

基于波动理论的共振转换器减振特性分析

[目的]共振转换器(RC)作为一种有效的减振装置,在船舶轴系纵向振动控制领域备受关注。鉴于共振转换器内部结构参数与其减振效果密切相关,[方法]面向工程化设计,首先,运用波动理论推导声压在共振转换器内传播的解析式,并构建内部结构参数与其振动机理的物理关系;然后,分析共振转换器外接管系和外接腔体的设计参数对系统插入损失、宽频带内声压级的影响规律及灵敏度。[结果]结果表明,共振转换器在其固有频率处可较好地实现对主系统共振峰的控制。[结论]对于原系统特征线谱消振的需求,需关注外接管系尺寸的选择;而对于频带内声压级总体控制,则需关注外接腔体尺寸的设计。

C-M-C模型在共振转换器线谱消减上的应用

针对目前消减舰船轴系纵向振动线谱的共振转换器设计理论计算繁琐、实验耗时长的问题,采用Hypermesh软件对轴系及其共振转换器进行有限元建模,提出通过共振转换器的C-M-C(CBUSH-MASS-CBUSH)模型来模拟其质量、刚度和阻尼的并联结构的建模方法。探讨了改变共振转换器的质量比u和阻尼值c对轴系纵向振动减振的效果,定性分析C-M-C模型在不同质量比和阻尼值下的适用性,得到了随质量比和随阻尼值变化的加速度频率响应曲线。结果表明,C-M-C模型能很好的反映共振转换器的特性,且与实验结果基本吻合。C-M-C模型的使用,能为纵向振动调频减振提供一种有效的仿真分析方法。

舰船轴系纵向减振用共振转换器的滤波特性分析

共振转换器是舰船推进轴系纵向减振的有效装置,其对内部液压油脉动压力的滤波作用是实现其减振功能的技术条件。对共振转换器的各构成元件进行模化,基于平面波理论建立其传递矩阵形式的动特性方程,结合边界条件,推导出液压油脉动压力的传递函数。通过对其幅值谱分析可知,共振转换器在分支固有频率处出现反共振现象,可有效衰减液压油脉动压力,相当于对特定频率的脉动压力进行过滤。共振转换器的反共振峰值与分支最小阻抗密切相关,减小分支最小阻抗可提高共振转换器的滤波效果。单导管单容腔式共振转换器的滤波频带狭窄,为改善其滤波性能,提出3种变式结构的共振转换器。

艇体弹性耦合边界条件下轴系纵振反共振隔振分析

[目的]针对共振转换器(RC),研究其在轴系刚性边界条件下的结构参数设计以及在艇体弹性耦合边界条件下的应用问题,分析边界条件变化对共振转换器参数设计及其减振效果的影响。[方法]在考虑轴系转子特征的情况下,建立含有共振转换器的轴系-艇体耦合系统动力学模型;基于传递矩阵法,分析系统的振动特性和力传递特性;按照轴系刚性边界条件下的纵向振动特性进行共振转换器结构参数设计,并将其应用到艇体上。[结果]分析结果验证了上述参数设计和应用方案的可行性;共振转换器的反共振隔振机制对系统的影响可分为刚度区、反共振区和质量区;通过灵敏度分析得出了共振转换器的结构参数具有可调性。[结论]研究成果可为共振转换器从轴系试验台架性能测试走向实船应用提供借鉴和参考。

开关电源的技术动向

回顾了开关电源的发展过程。介绍了开关电源的最新技术及其特点。分析了今后发展动向及各种电路方式的技术课题。