基于台架试验的实船设备激励载荷计算方法研究

摘要

机械噪声是水面舰船低速航行时主要的噪声源，舰用设备激励载荷是舰船机械噪声预报的重要输入参数。对于相同的预报模型，设备激励载荷不同，预报结果将存在显著差异。同时，舰用设备激励载荷也是舰船机械噪声优化控制过程中的重要参考对象，准确掌握舰用设备激励载荷对舰船机械噪声预报和控制具有重要意义。在舰船机械噪声预报与控制过程中，舰用设备激励载荷均直接采用设备生产厂商的设备激励台架试验测量结果。然而，台架试验测量过程中设备的动力边界条件与将设备安装到实船上以后设备的动力边界条件具有较大差异，导致设备台架试验测量得到的设备激励载荷与将设备安装到实船上以后设备对船体结构的激励载荷存在较大差异，因此为了保证舰船机械噪声预报的准确性，需要研究台架测试设备激励载荷向实船转换方法。本文主要研究了以下内容： 本文在低频段将设备和台架简化为刚体，在刚体假设下推导了设备对船体结构的激励力计算公式，并定义了台架激励力向实船转换系数，提出了台架测试设备载荷实船转换方法；在高频段本文针对垂向载荷，采用阻抗分析法，引入振动源的戴维宁等效，推导了设备自由速度与设备安装到基座后机脚处速度的转换公式，以自由速度为桥梁提出了载荷的转换方法。并对高低频垂向载荷转换方法进行了试验验证。激励载荷高频转换需要用到基座的机械阻抗，基座机械阻抗在舰船载荷分析与噪声预报中也有着重要作用，本文结合数值计算法与理论公式计算法，给出了全频段基座机械阻抗估算方法，并进行了试验验证。 本文还对机械噪声预报过程中载荷一些施加方式对计算结果的影响进行了分析。考虑实际工程应用中可能遇到的只有1/3倍频程带级加速度载荷而没有谱级载荷的问题，对于带级载荷的可行性及准确性进行了研究，并对带级加速度载荷不同处理及计算方法可能造成的误差范围进行了分析；本文还研究了设备机脚间载荷振幅不同对预报结果的影响以及载荷相位角对计算结果的影响。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 低频段台架测试载荷向实船转换方法

2.1 高低频段划分原则

2.2 低频时“设备-隔振器-基座”系统动力计算

2.3 基座受到激励力的估算方法

2.4 低频激励力转换方法验证

2.5 本章小节

第3章 高频段台架测试载荷向实船转换方法

3.1 机械阻抗基本概念

3.2 振源的戴维宁等效与诺顿等效

3.3 “设备-隔振器-基座”系统间振动关系

3.4 基座机械阻抗计算方法

3.5 本章小节

第4章 载荷转换及基座阻抗计算方法验证试验

4.1设备激励力转换公式验证试验

4.2 基座机械阻抗计算方法验证试验

4.3 本章小节

第5章 载荷施加方式对机械噪声预报结果影响

5.1 引言

5.2 带级载荷对机械噪声计算结果影响

5.3 设备机脚载荷振幅不同对机械噪声计算结果影响

5.4 载荷相位对机械噪声计算结果影响

5.5 本章小节

第6章 总结与展望

6.1 设备激励载荷转换流程总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢