典型浮筏多通道功率流特性的试验研究

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船舶浮筏隔振系统中,设备的振动能量一方面经过支撑通道的浮筏、隔振器传递到船体基座,也会通过非支撑通道的连接管路和管路支吊架向船体传递。随着采用各种主被动控制方法对支撑通道传递到船体的振动进行有效控制后,通过非支撑管路通道传播的振动问题就凸显出来,因此有必要对包括非支撑管路通道的浮筏隔振系统的能量传递和分配特性开展相关研究工作。
  本文首先对典型多通道浮筏隔振系统的功率流特性进行数值计算研究。基于有限元法,给出了含有非支撑管路通道的浮筏隔振系统建模方法和功率流计算方法。采用ANSYS软件建立了试验台架的浮筏隔振系统有限元模型,利用阻抗测试的参数得到随频率变化的隔振器、挠性接管动刚度和阻尼参数,通过谐响应分析得到浮筏隔振系统的振动响应和动态力并进行支撑通道和非支撑管路通道的功率流的计算分析。本章提出的建模和计算方法可为开展复杂隔振系统的振动功率流研究提供借鉴,且仿真分析结果可与本文后续章节的功率流试验结果进行对比,相互验证建模计算方法和试验结果的可靠性。
  然后对典型多通道浮筏隔振系统开展功率流测试方法的研究。将浮筏隔振系统各隔振器简化为四端参数系统,并引入直接测量法和间接测量法的原理,分别用两种方法测量浮筏隔振系统支撑通道和非支撑管路通道处的功率流。直接法与间接法所测功率流对比结果表明间接法测试功率流的准确性以及工程中替代直接法的可行性。将第二章基于有限元法的功率流计算结果与间接法测量功率流结果对比,进一步表明了用间接法测试振动功率流的可靠性,也验证了本文提出浮筏隔振系统功率流数值计算方法的合理性。
  接下来对典型多通道浮筏隔振系统开展功率流传递及分配特性试验的研究。分析了浮筏隔振系统典型振动传递路径,然后在锤击激励下和水泵运行状态下开展功率流传递及分配特性试验的研究。通过对不同传递路径功率流的分析,辨识出本试验台架中浮筏隔振系统主要的能量传递路径和分配特性。通过有限元仿真计算不同传递路径的功率流,并与锤击法所得功率流分配结果进行对比。
  最后对不同安装工艺参数下的浮筏隔振系统进行功率流试验研究。归纳出船台建造阶段浮筏隔振系统的典型安装工艺参数,包括隔振器螺栓紧固力矩、基座隔振器安装垫板的平行度、粗糙度和厚度等。基于间接法测量功率流原理,开展系列试验分析安装工艺参数变化对浮筏隔振系统振动功率流的影响。结果表明,当隔振器螺栓完全无松动时,本研究中紧固力矩的变化对功率流的影响较小,但螺栓完全松动时会导致功率流明显变大;本研究中基座隔振器安装垫板的平行度和粗糙度在给出的参数范围内变化对功率流影响较小,而安装垫板厚度减小会导致功率流变大。
  本文提出的多通道浮筏隔振系统的功率流计算方法和基于间接法的功率流测试方法,具有良好的工程可行性和可靠性,可为工程中开展浮筏隔振系统的设计优化以及测量含非支撑通道的浮筏隔振系统功率流特性提供支撑,有关工艺参数对功率流的影响研究结论也可为浮筏隔振系统的低噪声安装提供参考。
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