本文選題：艦船推進軸系 + 磁流變彈性體　； 參考：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：螺旋槳是艦船主要的動力推進機構(gòu),其旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的軸向作用力驅(qū)動艦船的航行。同時,其旋轉(zhuǎn)運動會在艦船的艉部引起不均勻的伴流場,將會對螺旋槳形成脈動沖擊,并經(jīng)軸系、軸承、支撐結(jié)構(gòu)等傳遞到艦船殼體,誘發(fā)船體的振動。對于水面艦船而言,脈動推力產(chǎn)生的振動會影響其乘坐的舒適性,同時對船體中的設(shè)備造成危害;對水下艦艇而言,螺旋槳脈動推力造成船體振動產(chǎn)生的輻射噪聲是其船體輻射噪聲的主要來源,大大降低了水下艦艇的聲隱身性能。因此,研究螺旋槳脈動推力在艦船推進軸系中的傳遞規(guī)律,并結(jié)合艦船軸系縱向振動的動力學(xué)分析,是艦船減振降噪的關(guān)鍵。磁流變材料是一種合成智能材料,其顯著的特點是其流變性能。磁流變彈性體(MREs)以橡膠為基體,將微米級的尺寸鐵、鈷、鎳等金屬軟磁材料分散于基體中,形成具有流變特性的智能橡膠材料。在外加磁場的作用下,它的力學(xué)屬性(如楊氏模量、剪切模量)能發(fā)生瞬時、連續(xù)、可逆的變化,并且能夠方便的進行調(diào)整和控制。因此,磁流變彈性體被廣泛應(yīng)用到可調(diào)諧式減振器的設(shè)計之中。本課題針對艦船軸系縱向振動控制展開研究,結(jié)合智能材料磁流變彈性體微觀組織特點和宏觀力學(xué)性能,設(shè)計出一款結(jié)構(gòu)新穎、適用領(lǐng)域?qū)拸V的磁流變彈性體半主動動力吸振器(MREs-DVA)。通過應(yīng)用磁流變彈性體的剪切模量可控的特性獲得減振頻帶范圍可調(diào)的半主動式動力吸振器,實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速工況下對艦船軸系縱向振動的有效控制。主要工作內(nèi)容有:(1)建立艦船推進軸系—動力吸振器綜合動力學(xué)模型,并提出磁流變彈性體半主動式吸振器設(shè)計思路,;(2)磁流變半主動式艦船軸系動力吸振器結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工;(3)動力吸振器單體移頻性能、溫度變化規(guī)律實驗驗證與數(shù)據(jù)分析;(4)組合式動力吸振器寬頻振動控制性能實驗驗證與數(shù)據(jù)分析。通過以上這些工作,驗證了利用磁流變彈性體力學(xué)性能可調(diào)的特點設(shè)計動力吸振器的構(gòu)想,得到了明顯的移頻效果與良好的寬頻振動控制性能,從而為艦船推進軸系的縱向振動控制課題探索出有益的借鑒、理論和工程依據(jù)。
[Abstract]:Propeller is the main propulsion mechanism of a ship. The axial force produced by its rotating motion drives the ship's navigation. At the same time, the rotating motion of the ship will cause an uneven wake flow field in the stern of the ship, which will form a pulsating impact on the propeller and be transmitted to the hull of the ship through shafting, bearing and supporting structure, which will induce the vibration of the ship's hull. For a surface ship, the vibration caused by pulsating thrust will affect its ride comfort and cause harm to the equipment in the hull, while for the underwater ship, the vibration will affect the comfort of the ship's ride and cause harm to the equipment in the ship's hull. The radiated noise caused by the pulsating thrust of the propeller is the main source of the radiated noise of the ship, which greatly reduces the acoustic stealth performance of the underwater ship. Therefore, the key to reduce vibration and noise is to study the transfer law of propeller pulsating thrust in ship propulsion shafting, and to combine with the dynamic analysis of ship shaft longitudinal vibration. Magnetorheological material is a kind of synthetic intelligent material, its remarkable characteristic is its rheological property. The magneto-rheological elastomer (MREs) is based on rubber. The soft magnetic materials, such as iron, cobalt, nickel and so on, are dispersed in the matrix to form intelligent rubber materials with rheological properties. Under the action of external magnetic field, its mechanical properties (such as Young's modulus, shear modulus) can be instantaneous, continuous, reversible changes, and can be easily adjusted and controlled. Therefore, magnetorheological elastomers are widely used in the design of tunable shock absorbers. In this paper, the longitudinal vibration control of ship shafting is studied, and a novel structure is designed according to the microstructure characteristics and macroscopic mechanical properties of the smart material magneto-rheological elastomer. MRES-DVA is a wide range of magnetorheological elastomer semi-active vibration absorbers. By applying the controllable shear modulus of magneto-rheological elastomer, a semi-active dynamic vibration absorber with adjustable frequency band is obtained, which can effectively control the longitudinal vibration of ship shafting under variable rotational speed. The main contents of the work are as follows: (1) to establish a comprehensive dynamic model of ship propulsion shafting and dynamic vibration absorber. The design idea of semi-active vibration absorber of magnetorheological elastomer is put forward. (2) the structure design and processing of dynamic vibration absorber of magnetorheological semi-active ship shafting are presented. Experimental verification and data analysis of temperature variation rule. (4) Experimental verification and data analysis of broadband vibration control performance of combined dynamic vibration absorber. Through the above work, the idea of designing dynamic vibration absorber based on the adjustable mechanical properties of magneto-rheological elastomer is verified, and the obvious effect of frequency shift and the good control performance of wideband vibration are obtained. Thus, it provides useful reference, theory and engineering basis for the longitudinal vibration control of ship propulsion shafting.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.21

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本文編號：1904546