艉轴承刚度等效形式对轴系横向振动特性的影响

[目的]由于船舶艉轴承的长径比较大,将其简化为传统的单点支撑等效模型难以反映出轴承的实际运行情况,因此有必要探讨艉轴承等效形式对轴系横向振动特性的影响。[方法]首先,基于能量原理,引入改进傅里叶级数方法描述推进轴系的横向振动位移,构建可用于单点、多点和连续分布式支撑的多种等效形式的推进轴系横向振动特性计算模型;然后,分别分析由液膜压力等效的支撑刚度变化对轴系横向振动特性以及螺旋桨激励对轴系振动响应的影响;最后,与文献和采用有限元方法(FEM)计算的结果进行对比,验证所提模型的正确性。[结果]结果显示,多点支撑的计算结果收敛于连续分布式支撑计算结果,螺旋桨激励下轴系响应受转速影响。[结论]研究表明,可采用三点支撑等效形式研究液膜压力分布对推进轴系横向振动特性的影响,所构建的计算模型收敛性好、计算精度高、代价低。

基于主动艉支承的推进轴系横向振动抑制仿真与实验研究

提出一种基于主动艉支承的推进轴系横向振动传递控制方法,以抑制水下航行器的低频声辐射。该方法将传统的艉轴承支承方式由面支承改为点支承,通过六个主动作动器抑制螺旋桨横向激励力经由艉轴承向壳体的传递。建立包含主动艉支承的螺旋桨-推进轴系-壳体耦合系统动力学模型,分析系统振动传递特性及控制策略可行性;结合自适应控制算法,计算螺旋桨横向激励下的振动传递抑制效果。构建包含主动艉支承的螺旋桨-推进轴系-壳体实验系统,进一步验证控制方法的有效性。仿真与实验结果均表明主动艉支承对于螺旋桨横向激励力经由艉轴承向壳体的传递具有明显抑制效果,可有效降低壳体表面法向振动。

基于原点速度反馈的推进轴系横向振动传递控制研究

螺旋桨脉动力诱导的轴系-壳体耦合振动是水下航行器低频振动声辐射的重要原因之一。针对推进轴系横向振动传递控制,提出一种基于原点速度反馈的主动艉支承控制方法。建立包含六自由度主动艉支承的螺旋桨-轴系-壳体耦合振动模型,考虑原点速度反馈策略,计算主动支承对推进轴系横向振动传递的控制效果。分析结果表明,将六自由度主动艉支承用于横向振动传递抑制,能够在0～200 Hz内有效降低系统固有振动幅值,而且与推力轴承处主动控制相结合,在重点模态频率处可取得更优的控制效果。

用于推进轴系振动分析的改进数值组装法

为计算推进轴系的中高频振动,对现有数值组装法(numerical assembly method,NAM)进行改进。改进的数值组装法(modified NAM,m-NAM)首先将推进轴系等效为多跨阶梯Timoshenko梁,采用精确的振动微分方程描述等截面梁段,并根据节点连续性条件构建系统矩阵方程,然后设计加权矩阵,通过行归一化降低系统矩阵的病态程度,解决NAM的高频数值发散问题。通过数值算例比较m-NAM、NAM、连续质量传递矩阵法和解析法,计算结果表明,m-NAM显著拓宽了轴系振动频率的计算范围,在高频段仍保持较高的计算精度。

主动控制技术在船舶振动噪声控制中的应用

低频线谱噪声是船舶的“声指纹”特征,影响船舶的隐蔽性,而主动控制技术是抑制船舶低频线谱振动噪声的重要方法。为此,首先简要介绍了船舶低频线谱噪声的主要传递路径;然后,从船舶机械主被动隔振技术、船舶管路噪声主动控制技术、船舶推进轴系纵向和横向振动控制技术等方面,综述了近年来船舶振动与噪声主动控制技术的国内外研究进展和应用情况,梳理了技术应用的难点,对技术发展趋势进行了展望。