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船舶主推进轴系纵向振动主动控制方法研究
| 论文题名： | 船舶主推进轴系纵向振动主动控制方法研究 |
| 关键词： | 船舶主推进轴系;纵向振动;主动控制;仿真分析 |
| 摘要： | 由于船体的非圆周对称性,其艉部不均匀伴流场总是存在的,而主推进轴系又是一个连续弹性体,螺旋桨在不均匀的艉流场中旋转产生的非定常轴向激励力构成主推进轴系纵向振动的主要激励源。而主推进轴系振动又是引体船体振动的重要继发性激励源,有研究表明,主推进轴系纵向振动是潜艇水下低频辐射噪声的重要来源,故研究主推进轴系纵向振动控制,无论对提高民用船舶的舒适度,还是提高潜艇的声隐身性能,都具有很重要和迫切的现实意义。 本文以直接传动形式的船舶主推进轴系为研究对象,结合相关理论和数值仿真方法,研究推进轴系纵向振动及其相关问题,具体内容包括主推进轴系纵向振动特性分析、主推进轴系纵向振动引起的艇体声振特性分析、振动主动控制理论分析及主推进轴系纵向振动主动控制仿真分析。 首先,本文对课题研究的相关文献进行系统综述和归纳总结,以了解课题研究的国内外现状和发展趋势,以便对课题研究有全局清晰的认识。在文献查阅的基础上,从主推进轴系纵向振动当量模型简化方法及相应的求解技术、主推进轴系典型激励响应和推力轴承纵向刚度影响三个方面对主推进轴系纵向振动特性进行系统深入分析。 接着,针对主推进轴系纵向振动对艇体声隐身性能的危害性,本文应用基于模态叠加法的有限元结合边界元方法对主推进轴系纵向振动引起的艇体声辐射进行预报,分析艇体各模态参与声辐射的贡献量,以明确对艇体水下辐射噪声贡献量最大的模态类型。动力吸振器能有效控制推进轴系的纵向振动响应,但对艇体辐射噪声的控制效果仍然未知,本文对此展开初步分析。将动力吸振器安装在推力轴承及其基座间,通过比较安装前后艇体的辐射声场,预报动力吸振器对主推进轴系纵向振动引起的艇体辐射噪声的控制效果。 鉴于被动控制技术低频控制效果差的缘故,本文将现代控制理论与主推进轴系纵向振动理论相结合,对适用于主推进轴系纵向振动的控制律设计方法进行详细的理论推导和比较分析。由于现代控制理论较难以求解高维问题,故需根据主推进轴系的实际几何结构对主推进轴系弹性连续体进行降阶处理,推导出主推进轴系纵向振动主动控制方程,在分析控制系统可控性、可观性和稳定性的基础上,分别从物理空间和模态空间对主推进轴系纵向振动进行主动控制分析,并分析相关控制参数对控制效果的影响,得出一些有意义的结论指导实际主动控制系统的开发设计。 最后对全文的工作进行总结,提出本文研究存在的不足,并对未来开展的工作进行展望。 |
| 作者： | 张赣波 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计与制造 |
| 导师： | 赵耀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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