船舶推进轴系液压式阻尼减振装置研究

发布时间：2020-04-30 17:30

【摘要】：随着船舶业日益发展深化和不断进步,螺旋桨产生的脉动激振力引起的主轴的振动,进而传递到船体,产生结构噪声,直接关系到了船舶的安静性和舒适性,进行轴系减振装置技术的研究迫在眉睫。目前船舶推进轴系主轴一般相对细长、刚度较低,轴系的固有频率也相对较低。在螺旋桨旋转时产生的低频轴向激振力作用下,容易引起轴系大幅度的振动,甚至产生共振。降低轴系轴向振动成为一个急需解决的问题。因此,对船舶推进轴系液压式阻尼减振装置的研究具有重要的意义。通过对大量相关资料研究的基础上,提出将液压式阻尼减振装置串联于推进轴系中,达到抑制轴系振动的目的。基于波动方程理论,利用理论计算和ANSYS有限单元软件对推进轴系进行动态特性分析对比,为液压式阻尼减振装置参数选择和优化提供基础。通过建立推进轴系模型,提取相关的数学表达式。根据优化设计理论,借助Matlab软件,确定减振参数k_1、m_1、c_1,进一步计算得到主要设计结构参数,以优化后的参数为依据,基于Simulation X动力学仿真分析软件对优化后的液压式阻尼减振装置参数进行仿真分析,加装液压式阻尼减振装置的推进轴系较原推进轴系减振效果明显。研制了液压式阻尼减振装置原理样机和试验台,原理样机和试验台是按照原型船舶轴系进行缩比设计和制造。在试验台上测试了模拟加载情况下未装和加装液压式阻尼减振装置的推进轴系的振动加速度级(d B),通过对比分析验证了液压式阻尼减振装置的减振效果。本文研究成果可以推广应用进行实船改装增设液压式阻尼减振装置。
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船舶推进轴系

本课题来源于北京市液压技术研究所。随着船舶任务的深化和发展以及探测设备的不断进步，其噪声水平也越受到关注。在船舶航行过程中，船舶内部机电设备运转和艉部螺旋桨产生的振动会传递到船体上，并不断向周围辐射噪声[1,2]，这样严重的噪易对自身设备产生干扰，对船体的安静性破环很大，为了提高船舶的舒和安静性[3,4]，进行轴系减振装置技术的研究迫在眉睫。推进轴系是船舶推进系统的重要组成部分，主要包括：螺旋桨、艉轴间轴、滑动轴承、主轴和推力轴承等[5]，，如图 1-1 所示，主要作用是将装置输入的扭矩转换为轴向推力，为船舶提供推进动力。当推进轴系尾螺旋桨在水中不均匀流场旋转时，会产生脉动激振力[6]，这个力可以引螺旋桨相连的轴系振动，轴系的振动通过主轴传递给推力轴承，再到推承的壳体及其基座，最终传递给船体，进而产生结构噪声，直接关系到舶的安静性和舒适性。相关研究表明，轴系轴向振动以低频为主，通过和推力轴承基座传递到船体，最终通过船体辐射到周围环境中。轴向振船舶低频噪声的主要来源之一[7-9]。

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- 3 -图 1-3 H.M.S.Eagle 战舰液压减振装置理论计算及试验数据分析图表美国专利 US3129417（1964）[19]也提到一种用于船舶轴系的减振装置。该装置与 A J H.GOODWIN 减振器原理和结构基本相同，但在推力轴承油腔
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U664.21

【参考文献】