針對(duì)螺旋槳軸向激勵(lì)力引起的潛艇結(jié)構(gòu)輻射噪聲,在Suboff試驗(yàn)艇模型的基礎(chǔ)上,建立包含螺旋槳和軸系結(jié)構(gòu)實(shí)體單元的整艇結(jié)構(gòu)模型,為了在激勵(lì)力和振動(dòng)傳遞的路徑上采取減振降噪措施并預(yù)估其減振降噪效果,在推力軸承內(nèi)部設(shè)置了軸向減振器,通過(guò)計(jì)算減振器具有不同軸向剛度時(shí)潛艇結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和聲輻射特性,分析了推力軸承軸向剛度對(duì)對(duì)潛艇結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射的影響;同時(shí)采用質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)對(duì)軸系縱振模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,計(jì)算了軸系縱振第1階固有頻率,通過(guò)與潛艇結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射頻響曲線的對(duì)比,進(jìn)一步分析了推力軸承軸向剛度對(duì)潛艇結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射的影響規(guī)律。得出結(jié)論:降低推力軸承軸向減振器剛度,可使軸系縱振第1階固有頻率向低頻移動(dòng),并使軸系縱振第一階固有頻率附近及以下頻段結(jié)構(gòu)振動(dòng)增大;在中高頻段,降低減振器軸向剛度能夠明顯減小潛艇結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和聲輻射,且減振器軸向剛度越低,減振降噪效果越好。 

【文章來(lái)源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(19)北大核心

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【部分圖文】：

潛艇內(nèi)部尾端結(jié)構(gòu)有限元模型Fig.2FEmodelofinnerstructureofthesubmarine（stern）

和內(nèi)部尾端結(jié)構(gòu)的有限元模型，在本文的計(jì)算分析中，考慮了螺旋槳的直接輻射聲，因此螺旋槳采用實(shí)體單元建模，整艇濕表面包含螺旋槳濕表面和艇體濕表面兩部分，根據(jù)推力軸承的止推原理，并考慮到建模的方便，同時(shí)在保證螺旋槳激勵(lì)力傳遞路徑的基礎(chǔ)上對(duì)推力軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，圖3為推力軸承結(jié)構(gòu)和推力軸承內(nèi)部橡膠減振器結(jié)構(gòu)的有限元模型。圖1整艇結(jié)構(gòu)有限元模型Fig.1FEmodelofsubmarinestructure圖2潛艇內(nèi)部尾端結(jié)構(gòu)有限元模型Fig.2FEmodelofinnerstructureofthesubmarine（stern）圖3推力軸承結(jié)構(gòu)有限元模型Fig.3FEmodelofthethrustbearing結(jié)構(gòu)模型中螺旋槳材質(zhì)為鎳鋁青銅，推力軸承橡膠減振器的材質(zhì)為丁腈橡膠，其余部分的材質(zhì)為鋼，材料參數(shù)如表1所示。為了探討推力軸承軸向減振器剛度對(duì)潛艇整艇結(jié)構(gòu)振動(dòng)和聲輻射的影響，本文設(shè)計(jì)了4種工況，分別為不加減振器模型（原模型，橡膠減振器材料用鋼代替）和改變減振器橡膠楊氏模量分別為6MPa，12MPa和100MPa的3種模型。表1材料參數(shù)Tab.1Parametersofmatericals材料鋼鎳鋁青銅丁腈橡膠楊氏模量E/MPa206000110006；12；100泊松比v0.30.30.4999ρs/kg·m3密度78007600/第42卷王路才，等：推力軸承軸向剛度對(duì)潛艇整艇結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射的影響·7·

和軸系結(jié)構(gòu)實(shí)體單元的整艇結(jié)構(gòu)模型，為在激勵(lì)力和振動(dòng)傳遞的路徑上采取減振降噪措施并預(yù)估其減振降噪效果，在推力軸承內(nèi)部設(shè)置了軸向減振器，通過(guò)計(jì)算減振器具有不同軸向剛度時(shí)潛艇結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和聲輻射特性，分析了推力軸承軸向剛度對(duì)對(duì)潛艇結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射的影響；同時(shí)采用質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)對(duì)軸系縱振模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，計(jì)算了軸系縱振第1階固有頻率，通過(guò)與潛艇結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射頻響曲線的對(duì)比，進(jìn)一步分析了推力軸承軸向剛度對(duì)潛艇結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射的影響規(guī)律。得出如下結(jié)論：推力軸承軸向減振器的剛度主要影響軸系結(jié)構(gòu)的第1階縱振固有頻率，√2從而影響潛艇結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和聲輻射特性，隨著軸向減振器剛度的降低，軸系縱振第1階固有頻率逐步降低，并使軸系縱振第1階固有頻率附近及以下頻段結(jié)構(gòu)振動(dòng)增大，在中高頻段，降低減振器軸向剛度能夠明顯減小潛艇結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和聲輻射，且減振器軸向剛度越低，減振降噪效果越好。對(duì)于潛艇整艇結(jié)構(gòu)而言，要想獲得較好的減振降噪效果，在設(shè)計(jì)推力軸承軸向減振器時(shí)，螺旋槳正常工作時(shí)產(chǎn)生的軸向激勵(lì)力的頻率要高于潛艇軸系縱振的第1階固有頻率，且一般要高于軸系縱振第1階固有頻率的倍以上。參考文獻(xiàn)：李生,曾文德,馬建軍,等.潛艇螺旋槳直接輻射噪聲的數(shù)值計(jì)算[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版),2014,38(6):1321–1324.LISheng,ZENGWende,MAJianjun,etal.Numericalcalculationofthedirectlyradiatednoiseofpropellerbehindsubmarine[J].JournalofWuhanUniversityofTechnology(TransportationScience&Engineering),2014,38(6):1321–1324.[1]張國(guó)良,俞翔,何其偉,等.艦船異常噪聲振動(dòng)的識(shí)別和消除研究[J].噪聲與振動(dòng)控制

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]軸系—艇體耦合系統(tǒng)振動(dòng)聲輻射分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李棟梁.上海交通大學(xué) 2012



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