基于动刚度法的水面船舶桨-轴-船体耦合系统

为分析在低频段内船体两侧螺旋桨激励相位差对船体振动的影响,基于动刚度法建立水面船舶桨-轴-船体耦合系统的横向振动3梁耦合模型。将动刚度法的计算结果与有限元法进行对比,表明动刚度法具有良好的精度。分析桨-轴-船体耦合系统的垂向固有振动特性。在低频段内该系统主要表现为船体梁的振动,推进轴系对船体梁的固有特性影响较小。对左右双桨分别施加不同相位差的单位垂向简谐力,计算由各轴承位置输入至船体梁的功率流。结果表明,双桨激励相位差的增大会使输入至船体梁的功率流变小。因此,在对桨-轴-船体耦合系统的横向振动控制方面,应重点关注双桨激励相位差较大时的工况。

桨-轴系-船体耦合振动频响函数子结构综合建模方法验证与分析

提出桨-轴系-船体耦合系统振动响应的频响函数子结构综合建模方法。搭建基于减振降噪设计的桨-轴系-船体耦合振动测试的实尺度试验台,开展轴系运转状态下的振动传递测试。利用测试结果,验证频响函数子结构综合建模方法的最大幅值误差在主要频率点处不大于2.0 dB;并对结合数值模拟对测试得到的传递特性进行分析,得到结论为:低频主要峰值为模拟桨的同相振动、模拟桨和轴系耦合1阶纵振模态;推力轴承是模拟桨和轴系耦合1阶纵振模态的有效传递通道。

舰艇桨-轴系-船体耦合振动测试实尺度试验台设计

为获得舰艇桨-轴系-基座-船体的振动传递规律,分析桨-轴系-船体耦合动力特性数值计算的合理性,考核轴系各项减振措施的减振效果,搭建了基于减振降噪设计且与实舰较吻合的桨-轴系-船体耦合振动测试的实尺度试验台。通过基座阻抗特性、轴系和船体振动响应、轴系模态等试验和各项减振措施测试,获得了耦合系统纵向振动频响传递函数、船体结构响应特性以及为修正耦合动力特性数值计算所需试验数据,考核了各项减振降噪措施。

实尺度船用推力轴承动态参数识别方法研究

推力轴承动刚度决定了桨-轴-船体的纵向振动传递特性,对于其动力学分析尤为重要,当前缺乏实船轴系运行工况下推力轴承动刚度数据。本文建立桨-轴-船体的解析模型,基于达朗贝尔定理分析推力轴承与船体基座动刚度的耦合关系,推导推力轴承动刚度的计算公式。然后,搭建实尺度船体模型实验台架,采用随机激励法测量10-100 Hz频段螺旋桨至推力轴承对应轴段及推力轴承基座的纵向振动传递函数,根据测试结果计算推力轴承动刚度。最后,分别以推力轴承动刚度计算值和传统方法中将推力轴承动刚度视为恒定值作为桨-轴-船体系统有限元模型的输入,分析螺旋桨传递至船体基座的振动响应特性。结果表明:推力轴承动刚度在频域上具有较强的非线性,传统上将推力轴承动刚度视为常数的方法会带来较大的计算误差。