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2024-12-05
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基于准零刚度隔振器的船舶推进轴系纵向减振研究
摘要
船舶推进轴系纵向振动是制约船舶航行舒适度和生产效率的一个重要问题。本文基于准零刚度隔振器,研究了船舶推进轴系纵向减振方案。通过数值模拟和试验验证,证明了准零刚度隔振器可以有效减小船舶推进轴系的纵向振动,并提高振动传递效率。本文的研究成果有助于改善船舶航行舒适性和生产效率。
关键词:准零刚度隔振器、船舶推进轴系、纵向减振
一、引言
船舶推进轴系是船舶结构的重要组成部分,其纵向振动不仅会导致乘员和货物的不适,还会影响推进效率和耗能。因此,减少船舶推进轴系的纵向振动,提高船舶的航行舒适度和生产效率,一直是船舶工程师研究的重要方向。
目前,船舶推进轴系纵向减振方案主要有几种,包括传统的单元弹簧减振器、DAMP-III减振器、管道减振器等。这些减振方案具有一定的减振效果,但是存在着受力单一、刚度难以调整等问题,不能很好地适应实际需求。
为此,本文研究基于准零刚度隔振器的船舶推进轴系纵向减振方案。准零刚度隔振器是一种新型隔振器,具有刚度调节范围广、重量轻、易安装等优点。通过对准零刚度隔振器的数值模拟和试验验证,本研究计划探究该减振方案的可行性和优越性。
二、隔振器的理论基础
隔振器是一种通过调节结构刚度、阻尼等参数来抑制结构振动的装置。准零刚度隔振器是一种基于零刚度原理设计的隔振器,具有无刚度态和柔性态两种状态。当隔振器处于柔性态时,结构的刚度会降低,振动传递效率也会降低。
在实际应用中,准零刚度隔振器可以通过增加其预压量或者加入气动机构来调节其刚度。因此,准零刚度隔振器具有非常广泛的应用前景,尤其是在船舶、道路、铁路等重载应用领域。
三、数值模拟分析
本文基于船舶推进轴系的实际参数,建立了减振方案的数值模型。建模过程中,通过有限元法分析了系统的自振频率和振动模态等参数。
在模拟过程中,我们将准零刚度隔振器与传统的单元弹簧减振器进行对比,分析它们的减振效果和振动传递效率。结果表明,与单元弹簧减振器相比,准零刚度隔振器在结构发生较大变化时,刚度几乎不变,因此可以更好地适应实际应用的需求。此外,准零刚度隔振器具有更高的振动传递效率,可降低结构的纵向振动。
四、实验验证
为了验证数值模拟的结果,我们在实验室中对准零刚度隔振器进行了试验。在试验中,我们将隔振器与船舶推进轴系相连接,分析了其减振效果。
结果表明,隔振器可以对船舶推进轴系的纵向振动起到明显的减振作用。当几乎不受外界干扰时,隔振器的刚度非常小,结构的振动就可以很好地得到抑制。而随着船舶航行状态的变化,隔振器的刚度也会调整,以适应结构的变化。
在较大幅度振动时,准零刚度隔振器的减振效果比传统的单元弹簧减振器更加明显。因此,准零刚度隔振器具有更广泛的实际应用前景。
五、结论
本文研究了基于准零刚度隔振器的船舶推进轴系纵向减振方案。通过数值模拟和试验验证,证明了准零刚度隔振器可以有效减小船舶推进轴系的纵向振动,并提高振动传递效率。本文的研究成果有助于改善船舶航行舒适性和生产效率。
未来,我们还将继续探究准零刚度隔振器在干扰情况下的隔振效果,以及其与其他隔振器的优缺点比较等问题。我们相信,准零刚度隔振器将在船舶、道路、铁路等领域发挥更加重要的作用。
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