改革开放以来,我国众多科研人员开始前赴后继的投入船舶隔振的研究。最先获得的成果便是单层隔振,即在振动源与传递结构件加装隔振器,利用其阻振性能削弱振动。在大量计算与实验的基础上,前辈学者们经过不懈的努力,获得了无数宝贵的知识和经验。这种方法的优点十分明显:理论坚实,简单实用,经济惠民。现今,单层隔振技术已广泛应用于各个领域,取得了十分辉煌的成果。虽具有诸多优点,亦存有明显的不足,主要有两方面的体现:一,为了提高隔振系统的性能,隔振器刚度应尽量选择小的,但随之会带来柔性支撑影响隔振系统稳定性的问题。此问题在船舶等处在具有晃动和突然冲击的环境中的机械时,会更加突出。二,在激振频率超过几百赫兹时,隔振器产生的驻波效应会严重降低隔振系统的性能,导致隔振效果无法到预期。
图1-1 单层隔振系统
在此基础上,多层隔振技术破壳而出。其中最被广泛运用的多层隔振技术即是双层隔振。总的来说,就是在机械和基座之间安装两层弹性元件和一个中间质量来隔振。早在上世纪六十年代左右,德国、美国就开始了双层隔振就研究,并应用于舰船柴油发电机的隔振和安静型潜艇的研究上。无论是在几吨还是在几十吨的设备上都取得了良好的效果。由于某些原因,我国直到二十年后才开展此类研究。[5]
图1-2 双层隔振系统
要实现双层隔振的良好效果就必须合理布局上下两层的隔振器,并选用合适的中间质量,理论上中间层的质量比愈大则隔振效果愈好。但过大的质量对船舶也是个巨大的负担,成为双层隔振发展的一个限制。况且船上需要隔振的机械设备众多,双层隔振只能应用于单台机械,由此带来的中间质量必然急剧增加,这明显无法接受。此时,浮筏隔振系统——为克服质量过大问题,在双层隔振基础上进一步变化而来。其特色是一个隔振系统上能承载不同类型的振动源,从而节省大量空间,减轻中间质量。与双层隔振相比,浮筏隔振还具有以下几个特点:多扰动特性,设计的灵活性,非刚性特性,多向隔振特性等优点。
本文研究的柴油发电机组放在同一舱室,所以可以共同使用一个双层隔振系统。
1。4 本文主要研究内容
本文以隔振基础理论和有限元分析思想为基础对柴油发电机组的隔振进行了系统性的研究。主要研究对象为综合机舱柴油发电机组,根据隔振设计原理,对发电机组进行了双层隔振设计,接着将计算获得的数据应用于模型的建立,最后对双层隔振系统进行了动力学特性分析,主要包括模态分析的振型和谐响应的振动传递率曲线。
本文内容的主要梗概:
(1)对本选题的目的及研究意义论述,简要的介绍了隔振的发展历程,表明文章研究方向及主要内容。
(2)通过隔振设计的基本计算对综合机舱柴油发电机组进行隔振设计。包括隔振对象选取、隔振器的计算、筏体的结构设计、隔振器材料参数选型,隔振器的布置设计;
(3)借助于Patran软件建立综合机舱辅机电机组隔振系统的有限元模型;
(4)介绍有限元软件Patran和研究方法;
(5)对综合机舱柴油发电机组进行模态分析,并分析了不同模态频率下所对应的振型图;针对不同的参数进行改变,通过谐响应分析绘制加速度及振动传递率曲线对比图,对应振型图,得出隔振器刚度、阻尼及结构质量与隔振系统性能的关系。
(6)全文总结。
第二章 综合机舱辅机的隔振设计