桁架式隔振筏架结构设计与性能研究

发布时间：2020-09-28 13:37

　　潜艇隔振降噪系统设计从早期的单层、单向的简单隔振装置,发展到现在的多层、多向的空间立体复杂隔振装置,隔振性能有了很大程度的提高。但是国内外的研究大多集中在传统浮筏系统的研究,传统浮筏中筏架的设计主要采用板、梁形成框架结构,形式比较单一,缺少新概念和新原理,隔振性能进一步的提升存在一定制约因素。桁架结构的引入无疑使浮筏隔振技术迎来一次新的发展,但桁架式浮筏隔振装置在船舶设备中实现应用目前来说还存在一些问题,桁架式筏架结构参数对系统隔振性能的影响研究还不够全面,对于最小单元结构形式和连杆长度等参数对筏架振动传递特性影响的研究还没有涉及,关于桁架式筏架结构设计方法还不够完善。因此,开展桁架式筏架结构研究工作具有重要意义。本文研究了桁架式筏架子单元结构对筏架振动传递特性的影响,总结了螺旋杆桁架式筏架结构设计原则,提出了一种新型桁架式筏架结构,动力学分析研究了所设计结构的性能,最后通过实验研究证明了所设计结构的优越性,主要研究工作如下:(1)研究了桁架式筏架子单元结构对筏架振动传递特性的影响。研究了不同最小单元体以及不同杆长桁架式筏架的振动传递特性,通过对比分析得到两个结论:正四边形单元体的桁架式筏架结构性能更优;相同空间尺寸的桁架式筏架,杆件单元长度越长,隔振性能越好。(2)研究了一维螺旋杆以及二维螺旋杆结构的动力学特性,总结了螺旋杆桁架筏架结构设计原则。根据振动传递原理,提出了螺旋杆结构,对比分析一维螺旋杆、二维螺旋杆和二维螺旋杆优化结构的动力学特性,得到了有助于螺旋杆桁架筏架结构设计的结论:一维螺旋杆结构具有进一步提升桁架式筏架隔振性能的潜力,而二维杆结构由于低频隔振性能差不宜于出现在筏架结构中;螺旋杆桁架式筏架结构设计中每一个单元体中最多可使用一根螺旋杆替代空心杆件,否则由于螺旋杆间耦合会导致筏架隔振性能变差。(3)提出了一种新型桁架式筏架结构。根据螺旋杆分析结果提出了三种螺旋杆桁架式筏架方案,分析其动力学特性,并与空间直杆桁架式筏架相对比,计算结果验证了螺旋杆桁架式筏架结构设计方法的正确性,同时也证明了边角螺旋杆桁架式筏架结构具有更优良的隔振性能。(4)实验研究了新型桁架式筏架的隔振性能。搭建了桁架式浮筏隔振实验平台,通过实验研究,得到空间直杆桁架式浮筏系统与边角螺旋杆桁架式浮筏系统实验平台加速度振级落差,实验分析结果验证了仿真分析结果,证明所设计边角螺旋杆桁架式筏架具有优良的隔振性能。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：U674.76
【部分图文】：

浮筏,桁架,筏架

筏架结构研究现状由杆件和接头组成的具有周期性单元的平面或空间结构件主要承受轴向拉力或压力，杆件材料的强度能得到充可比实心梁节省材料，因此在航天和建筑等领域得到了船隔振领域的应用最早出现在二十世纪 80 年代，当时式筏架结构, 并对此做了长期的研究，法国海军不久后建弹核潜艇就采用了这种结构[46]。Bondaryk[28]设计了一 1-2 所示，潜艇所有动力设备均弹性安装在桁架式筏架再弹性安装在艇体上，实验结果表明桁架式筏架结构能高到 50dB。

桁架结构

能量所受影响很小，最后在整体上出现了频率成分的波不能通过的现象。Kohrs[29]对波传递特性进行了分析，通过对无限大轻到了其振动传递的频率通带和禁带特征曲性结构的波传递特性进行了研究，给出了禁带特性。浮筏结构的运用已经比较成熟，设计建造国外涉及到实船安装的桁架结构的文献较较晚，但到目前为止也做了不少了研究。板中的传播特性进行了研究[47]，华中科大程伟[49]、大连理工的黎胜[50]都对周期加筋板中船重工集团与上海交大根据周期性结构件，并申请了专利[39][40]，如图 1-3 所示。的筏架虽然是框架式结构，但运用了桁架结。

曲梁,周期结构

设计了一种新型周期桁架结构浮筏，对桁架式浮验结果表明：与传统浮筏结构相比，周期性桁架更强，并且由于表现出了梳状特性，在特定隔振一种装有颗粒阻尼的塑料软管带应用到桁架结构，试验结果表明：桁架外包颗粒阻尼的方法，在做整体运动，效果不明显，但在 300Hz 以后能有周期性筏架结构隔振理论，有学者对周期性筏架斌[34]对多种周期性结构进行了分析研究，并提出构。专利[35]公开了一种塔式浮筏隔振装置，该装能量、优化振动传递路径，在振动能量传播的过减，从而提高了隔振效果。况成玉[36],[37]分析了所能，提出了一种曲梁周期结构，如图 1-4 所示，并构的振动传递特性。

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