[發(fā)明專利]基于質(zhì)量、調(diào)諧、混抵效應(yīng)的浮伐隔振系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法

在審

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• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109458430A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳崇建;陳志剛;付愛華;杜堃;鄧軼
• 申請（專利權(quán)）人: 中國艦船研究設(shè)計中心
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02;B63B17/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;汪瑋華

本發(fā)明涉及一種基于質(zhì)量、調(diào)諧、混抵效應(yīng)的浮伐隔振系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法，包括質(zhì)量效應(yīng)優(yōu)化、調(diào)諧效應(yīng)優(yōu)化和混抵效應(yīng)優(yōu)化，質(zhì)量效應(yīng)優(yōu)化為將非擾動設(shè)備剛性安裝在浮筏隔振系統(tǒng)的中間筏架上；調(diào)諧效應(yīng)優(yōu)化為將非動力設(shè)備或不工作的備用動力設(shè)備采用彈性安裝方式固定在中間筏架上，作為筏架的動力吸振器；混抵效應(yīng)優(yōu)化為將兩個以上的同時運(yùn)行的動力設(shè)備彈性安裝在中間筏架上；分別針對上述三個效應(yīng)提出不同的設(shè)備成組、不同安裝形式方案，以安裝基座振動控制效果為目標(biāo)，開展方案優(yōu)選，形成總體最優(yōu)應(yīng)用隔振方案。本發(fā)明合理利用好浮筏質(zhì)量、調(diào)諧及混抵效應(yīng)，以最小的附加重量和空間代價實(shí)現(xiàn)最大的隔振效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于振動噪聲控制的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于質(zhì)量、調(diào)諧、混抵效應(yīng)的浮伐隔振系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法。

背景技術(shù)

振動噪聲控制既是軍用船舶隱身性能發(fā)展的重點(diǎn)，也是民用船舶航行舒適性的強(qiáng)制性要求，在現(xiàn)代船舶設(shè)計中具有越來越重要的作用。對于低速航行的艦艇而言，由船舶主、輔機(jī)設(shè)備及管路產(chǎn)生的機(jī)械噪聲是其主要噪聲源。機(jī)械噪聲向船體傳遞并輻射的第一聲通道是船體基座，對機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的振動采用隔振方式是一種最有效手段。設(shè)備隔振主要有單層隔振、雙層隔振和浮筏隔振。浮筏隔振是對聲隱身要求高的軍用船舶控制振動噪聲的有效手段。

浮筏是對大于兩個獨(dú)立的設(shè)備(包括擾動和非擾動)進(jìn)行集中隔振的二級隔振系統(tǒng)。浮筏隔振系統(tǒng)由多個被隔振的設(shè)備、上層隔振器、中間筏架及下層隔振器等組成，浮筏隔振裝置一般安裝在船體基座上。

浮筏隔振系統(tǒng)是在單層隔振系統(tǒng)基礎(chǔ)上，基于追求更高隔振效果、更小資源代價而發(fā)展的結(jié)果。在雙層隔振裝置中，中間筏架一般作為剛體來處理，而在浮筏隔振系統(tǒng)中，由于筏架較大，中間筏架的彈性變形對整體隔振效果具有重要的影響。對于作為剛性中間筏架的雙層隔振裝置而言，有多種經(jīng)典理論方法得到隔振系統(tǒng)的解析解，并通過理論分析來優(yōu)化隔振效果。而對于浮筏隔振系統(tǒng)來說，需要考慮中間筏架的彈性影響，力學(xué)上筏架上的各種設(shè)備和隔振器是離散的集中質(zhì)量系統(tǒng)，而筏架是具有彈性的分布質(zhì)量系統(tǒng)，組合在一起的浮筏隔振裝置在動力學(xué)上稱之為混合動力學(xué)系統(tǒng)。而混合動力學(xué)系統(tǒng)的動態(tài)特性分析一直是動力學(xué)上的難題，對復(fù)雜的浮筏隔振系統(tǒng)采用理論分析的方法獲得完全的解析解，也就難以深刻揭示其內(nèi)在的機(jī)理性問題，制約了浮筏隔振系統(tǒng)工程應(yīng)用的總體優(yōu)化。

雙層隔振裝置的隔振效果與中間筏架的質(zhì)量密切相關(guān)，一般要求中間筏架的質(zhì)量為被隔振設(shè)備質(zhì)量的0.5倍以上；在雙層隔振系統(tǒng)中，筏架的質(zhì)量越大，第二階安裝頻率越靠近第一階安裝頻率，其有效隔振區(qū)域的起始頻率就越低，有效隔振范圍就越大。一般來說，中間筏架質(zhì)量越大，隔振效果越好。但是對于船舶來說，在被隔振設(shè)備與基礎(chǔ)之間插入一個中間質(zhì)量，相當(dāng)于增加一個沒有其它用途的中間筏架，占用了寶貴的控制和重量代價。這對于潛艇等空間極為緊張的軍用船舶來說，代價是巨大的。比如說，對一臺100噸的主機(jī)，若采用雙層隔振，則需要額外增加一個質(zhì)量為50噸以上的中間筏架，不僅顯著增加重量和空間需求，還大幅提高造價。

浮筏隔振系統(tǒng)與雙層隔振系統(tǒng)類似，其隔振效果同樣與中間筏架質(zhì)量密切相關(guān)，不同之處在于其筏架上安裝了多個擾動源。在浮筏隔振系統(tǒng)的筏架上，既有多個擾動設(shè)備，又有非擾動設(shè)備，既有彈性安裝的設(shè)備，也有剛性安裝的設(shè)備。不同的擾動源對筏架的擾動激勵特性不同，最終目的是控制通過下層隔振器傳遞到船體基座的激勵力。所以，在有限的空間、重量資源條件下，如何以最小的代價實(shí)現(xiàn)最大的隔振效果是浮筏總體設(shè)計需要重點(diǎn)解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述技術(shù)需求而提供一種基于質(zhì)量、調(diào)諧、混抵效應(yīng)的浮伐隔振系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法，通過對浮筏隔振系統(tǒng)動力學(xué)分析，揭示了其內(nèi)在機(jī)理，基于工程設(shè)計，提出了浮筏隔振系統(tǒng)通過隔振安裝和配置實(shí)現(xiàn)提高隔振效果、減小重量空間、在系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)振動能量抵消和抑制線譜目標(biāo)的設(shè)計原則。