[发明专利]不平衡激励力及不平衡弯矩联合作用时设备对船体激励载荷的间接测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种激励载荷的测量方法。

背景技术

在船舶结构动力学领域，激励载荷的确定及模型简化一直是船舶结构动力学理论研究的难点和重点问题。特别是在船舶的减振降噪领域，一方面，由于船舶结构的复杂性，实船设备振动激励力测量通常十分困难，船舶设备振动激励载荷多是在试验台架下测得的，而实际船舶结构与试验台架的刚度存在一定差异，如何将试验台架测得的设备激励载荷转化为实船的真实激励载荷是船舶设计部门的重要课题之一；另一方面，在进行船舶结构水下振动及声辐射数值分析时，由于设备的复杂性，对全船设备及船体结构进行总体分析既不经济也不现实；如能对设备与船体耦合振动分析模型进行简化，并使船体结构的振动与原模型一致，在分析时省略全船设备，则能够大幅降低分析规模，对于船舶的减振降噪无疑具有重要意义。

但由于设备实船环境的限制，实船环境中设备向船体传递的激励力往往无法直接测量得到。而设备出厂前的台架试验结果，虽然可以测得设备对台架传递的激励力，但由于台架试验与实船环境的差异，台架试验的结果无法直接应用于实船。为此，本专利针对以不平衡激扰力和不平衡弯矩联合作用的船用设备进行研究，将设备—隔振器—安装基础视为多自由度振动系统，基于振动理论，建立设备与安装基础耦合振动的分析模型，给出了设备向实船传递的激励力计算公式。

虽然有一些与本发明相关的公开报道，但是有关设备对船体结构的激励载荷大多都是集中在实船环境选择直接测量法进行测量，并未有相关报道主要解决设备激励载荷从台架试验向船体结构转化间接测量法的问题。相关报道主要有：1、加载对设备基座导纳测量的影响研究（振动与冲击2005年第24卷第4期）；2、船舶机械设备振动激励特性测量方法研究（船舶科学技术2006年第28卷第2期）；3、设备安装对基座导纳测量的影响研究（中国造船2005年9月第46卷第3期）；4、Towards a structure-borne sound source characterization（Applied Acoustics,2000,61:325-343）；5、Vibration power transmission over a rectangular area of an infinite plates subject to uniform conphase velocity excitation（Journal of Sound and Vibration,2002,257(2):265-282.）等。其中：文献1提出了对设备源特性进行测量，对弹性安装测量自由速度的条件进行试验分析，但文中并未确定设备激扰力向实船转化的方法；文献2主要是考虑试验台架或实船环境选择直接测量法、间接测量法等方法进行测量，成本高，拆装难度大；文献3主要针对的是设备的安装基础的导纳进行了分析，并未提出设备实船上设备激励力的估算方法；文献4设备自由速度不变来描述设备的激励源特性，并引入阻抗、导纳、自由速度等概念对设备与基础的振动特性进行分析；文献5建立了以自由速度理论为基础的设备激励力测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提供稳定性和可控性好、成本低、辅助设备少、简便易行的不平衡激励力及不平衡弯矩联合作用时设备对船体激励载荷的间接测量方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明不平衡激励力及不平衡弯矩联合作用时设备对船体激励载荷的间接测量方法，其特征是：

选择一组两台相同的隔振器分别布置在被测设备的机脚上，隔振器的刚度为k₁、阻尼系数为c₁，将隔振器固定在刚性台架上，在被测设备机脚的隔振器位置处安装四个加速度传感器；将被测设备即两自由度振动系统转化为两个单自由度振动系统，即将加速度传感器延被测设备转动弯矩的方向分为左右两组；启动被测设备，分别获取两组加速度传感器的信号，得出第一组的平均速度值为v₁，第二组的平均速度值为v₂；更换两台隔振器，第二组隔振器的刚度为k₂、阻尼系数为c₂，启动被测设备，分别获取两组加速度传感器的信号，可以得出第一组的平均速度值为v₁′，第二组的平均速度值为v₂′，则两个单自由度振动系统的内源特性为：