桁架式浮筏研究概况.pdf

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1、第14卷第5期2010年5月船舶力学JoumalofShipMechanicsVol-14No．5May2010文章编号：1007-7294(2010)05—056㈨5桁架式浮筏研究概况张峰，许树浩，俞孟萨(中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082)摘要：文章概述了机械噪声控制技术的发展，着重介绍桁架式浮筏的隔振原理和近年来取得的研究成果，对桁架式浮筏设计中的波型转换、辐射损耗、分布阻尼和动力吸振器等问题做了较为详细的阐述。关键词：桁架；浮筏；隔振；机械噪声中图分类号：TB53文献标识码：AAreViewoftruss—typenoat

2、ingraftsystemzHANG&n萤xUs}m—h∞，YUMeng—s8(ChinaSllipScien曲cResearchCenter'wⅢd214082，China)Abstract：ThedeVelopmentcourseofmech8nicalnoisecontroltechniquesissumm删zedandatnlss—typefloatingmsystemisrecoInmendedexpressly．Someproble腿abouttlle协J鹋s乞mctur娲aree)【tensivelydi8一cussed，i

3、ncludingwavetypetransf0册，stllJtradiation，damping，and￡lynamicabsorbers．Key、阳rds：tmss；noatingraft；vibrationisolation；mechanicalnoise1引言机械振动产生的水下辐射噪声是潜艇三大噪声源之一。特别在电力推进，低速巡航或者潜航工况下，潜艇主、辅机和轴系运转引起的机械振动噪声是潜艇总辐射声能量的主要来源。因此，控制和减小机械振动噪声有益于提高潜艇的声隐身性能，对增加潜艇在未来战争中的生存和打击能力有重要意义【”。机械隔振技

4、术是降低机械设备振动噪声传递的主要手段，从其发展历程上看，主要经历了单层隔振、双层隔振和浮筏隔振等几个发展阶段。其中单层隔振的能量损耗一般在10～20dB左右，而双层隔振装置的隔振性能要明显优于单层隔振装置，特别是在高频段，双层隔振要比单层隔振高出l肌20dB。浮筏隔振是二十世纪50年代出现的一项机械隔振技术。它同时将多个机械设备安放在一个公共筏体上，筏体弹性支撑或悬挂在壳体结构上，对多个旋转机械设备进行整体隔振设计，通常情况下可以使潜艇的机械辐射噪声减小20～40dB闻。浮筏隔振装置在减小潜艇机械振动和水下辐射噪声方面取得了显著的隔振效

5、果，有效地降低了潜艇水下辐射机械噪声。近些年有学者通过浮筏隔振系统中的筏体结构的研究，提出了基于桁架结构的浮筏设计理念，并将其运用到舱筏的设计中。本文介绍了桁架式浮筏的发展和研究概况，主要讨论桁架式浮筏的隔振原理，对其中需要着重考虑的问题一波型转换、辐射损耗、分布阻尼和动力吸振器等做了较为详细的阐述。2桁架式浮筏研究概况桁架式结构最早是在航天、建筑等领域内提出并得到广泛应用，卫星和空间站的太阳能电池板支收稿日期：2010_01一02作者简介：张峰(1982一)，男，中国船舶科学研究中心博士研究生。第5期张峰等：桁架式浮筏研究概况567架、

6、无线电通信天线、伸缩机械手臂，以及钢架铁塔、桥梁等都是由桁架结构组成，对其进行振动控制可以增加结构的稳定性，延长设备的使用寿命。将桁架结构应用到潜艇机械噪声控制中，最早由法国科学家在二十世纪80年代提出，法国D∈l∈-gation雠n∈raledel’A彻ement实验室对此作了长期的研究工作。1988年2月开工建造的“凯旋”级弹道导弹核潜艇就采用了这种设计理念，计划建造的4艘该级核潜艇现已全部在役。与此同时，美国海军水面作战中心和麻省理工学院也对桁架式浮筏结构开展了长期的理论和试验研究。Floto洲和Yon扩用波传递方法研究了振动在桁架

7、结构中的传递。Gaowei鲫对任意桁架结构在随机激励力作用下的振动控制进行了研究。Xua18J和XuBin唧利用拓扑优化和传递方法对结构的稳定性进行了研究。Ca胛用U变换分析了连续W姗n桁架的静力和动力响应，在等间距支撑条件下，给出了周期性桁架自然共振频率的精确计算方法。Ahmida【11】用频率谱单元分析和统计能量方法对桁架结构中振动能量频率分布进行了研究。他们的工作对于桁架结构的设计、优化奠定了理论基础，同时也为桁架振动控制技术的发展增添了新的活力。Bondaryk【12l推荐了一种桁架结构的舱筏，设备弹性安装在桁架上，桁架结构再弹性

8、安装在艇体上，参见图1所示。筏体上的安装接头对压杆中传播的纵波、扭转波和两种形式弯曲波起到散射作用，使传播波型相互之间发生交叉变化，在较短的传播距离后，各种波的振动能量都趋于一致，达到平均分配