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原文传递船舶基座阻抗均匀化研究

论文题名：	船舶基座阻抗均匀化研究
关键词：	船舶基座;阻抗均匀化;优化设计;隔振机理;波型转换
摘要：	船舶内机械设备工作时产生的宽频激励将不可避免地引起船体结构的振动，该宽频激励振动通常以弹性波的形式，经由基座、甲板等结构向外传递，最终传至船体表面激发船体壳振动，并向周围的流体介质辐射噪声。设备基座作为影响机械设备与船体结构间振动能量传递的首要环节，其阻抗特性直接反映了其对设备振动的阻隔能力，因此，以基座阻抗为目标参数的船舶高效减隔振基座设计是实现船舶减振降噪的有效措施之一。本文以降低船舶结构振动声辐射为目标，通过理论分析、数值计算、试验验证等手段，遵循与工程应用相结合的思路，开展了船舶基座阻抗均匀化设计研究分析，旨在为提升基座结构隔振性能、降低船舶振动噪声水平提供新的思路和参考。　　首先，本文通过调研相关文献资料，梳理了当前船舶基座高效减隔振技术，介绍了现有研究中为提升基座隔振性能采取的振动能量抑制措施，同时归纳总结了针对基座结构阻抗优化设计的研究现状，分析了当前基座阻抗设计方法的局限性，进而引出了本文的主要研究内容与方向，为后续工作开展奠定了基础。　　其次，围绕着基座阻抗优化设计，开展了传统设备隔振机理与基于波型转换的新型减振原理的研究，探究了弹性体内波的传播特性和其表面波的衰减规律,以及弹性体在存在液体负载下其弯曲振动的影响，为后续开展基座减振设计奠定理论基础;同时依据机械阻抗基本原理，研究了船舶结构与基座耦合阻抗计算方法，并基于有限元法计算了几种典型加强形式下基座的阻抗值与均匀化特性，分析了当激励恒定时基座阻抗均匀化对基座隔振性能的影响，提出了基座阻抗均匀化设计概念和均匀化评价指标，并对比了几种典型基座在不同结构加强下的阻抗均匀化程度与隔振效果。　　再次，基于阻抗均匀化设计原理，开展基于阻抗均匀化技术的基座设计及减隔振特性影响分析，提出了一种新型阻抗均匀化基座设计方案，其利用隔振液层实现阻抗均匀化和低频隔振，利用不连续基座面板设计和阻振质量单元实现对基座结构中表面波波长的控制，并达到减振目的，进而探索了液层特征参数、排布方案等设计变量对该基座系统振动传递特性影响规律，为阻抗均匀化基座在实际船舶中的系统化应用流程提供支撑。　　接着，开展基座阻抗均匀化技术的实船应用研究，将上述新型阻抗均匀化基座应用至船舶典型浮筏系统，并进行改进后浮筏系统减隔振效果计算，形成基座阻抗均匀化技术在实船系统化应用流程，给出了设计参数的建议取值范围;在此基础上，以某船舶实尺度舱段为研究对象，分析和计算了设置阻抗均匀化基座后船舶辐射噪声的变化，验证了上述技术与系统化应用流程的有效性。　　最后，考虑到阻抗均匀化基座特性评估中液囊属性、结构连接结构方式等引起的仿真误差，开展阻抗均匀化基座减隔振效果验证试验研究，对比了传统隔振系统基座与含液体隔振层的新型阻抗均匀化基座，分别在激励力和力矩作用下各基座的隔振效果，进一步地验证了基座阻抗均匀化技术对于船舶减振降噪的有效性。　　本文围绕船舶结构减振降噪，提出了基座阻抗均匀化设计概念及评价指标，揭示了基座阻抗均匀化特性对其隔振性能的影响规律，并基于弹性体表面波减振规律，设计了一种含隔振液层的新型阻抗均匀化基座，初步建立了基座阻抗均匀化技术在实船系统化应用流程，为船舶基座阻抗均匀化设计实际工程应用提供一定的参考价值。
作者：	张航
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	陈海龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2022