[发明专利]一种实尺度船用螺旋桨振动模态测量方法

说明书

本发明公开了一种实尺度船用螺旋桨振动模态测量方法，涉及船用推进器技术领域，该方法包括：测量开始前先在螺旋桨叶片的预定位置表面设置各个振动加速度传感器，利用悬吊装置分别将螺旋桨悬吊在空气中和水环境模拟装置中，敲击人员在工作台架上用橡皮锤敲击螺旋桨叶片不同位置激励桨叶产生振动，数据采集终端对振动信号、传声器或水听器采集的噪声信号进行分析得到螺旋桨在空气和水中的振动模态特性，通过在螺旋桨叶片的预定位置处均匀分布振动加速度传感器，保证了采集振动信号的准确度；本方法流程清晰，操作简单，充分利用螺旋桨加工厂现有资源，易于实现，有助于快速获取实尺度船用螺旋桨的振动模态特性。

技术领域

本发明涉及船用推进器技术领域，尤其是一种实尺度船用螺旋桨振动模态测量方法。

背景技术

模态是螺旋桨结构的固有振动特性，对船舶艉部“桨-轴-船”耦合振动和水下辐射噪声控制极为重要，随着船舶向安静型方向不断发展，与船舶匹配的螺旋桨振动模态特性也越来越受到重视，螺旋桨需要有效避开艇体结构本身的特征频率，以减小船舶水下振动和声辐射。

现有船用螺旋桨振动模态评估手段主要是通过缩尺模型测量方法和有限元数值计算方法。缩尺模型由于尺寸较小，实尺度船用螺旋桨的一些结构细节难以模拟，另外在桨叶重量和材料属性方面也很难做到与实尺度船用螺旋桨完全一致，因此缩尺模型测量方法得到的结果往往存在一定的误差。有限元数值计算方法则不够稳定，对网格数量、网格尺寸和计算模型有很强的依赖性，如果没有实尺度船用螺旋桨测量数据进行校验和标定，也很难得到非常精确的结果。目前针对实尺度的船用螺旋桨振动模态测量还没有明确的方法和流程，不能对已完成加工的实尺度船用螺旋桨振动模态特性做一个很好的测量评估，不利于船舶减振降噪工作的进一步深入开展。因此，亟需建立一种实尺度船用螺旋桨振动模态测量方法，可以在螺旋桨建造完成出厂前测量出其振动模态特性，为船用螺旋桨的振动噪声性能评估和优化提供依据。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种实尺度船用螺旋桨振动模态测量方法，用于已加工完成的实尺度船用螺旋桨在出厂前分别在空气中和水中进行振动模态测量。本发明的技术方案如下：

一种实尺度船用螺旋桨振动模态测量方法，测量装置包括螺旋桨、橡皮锤、工作台架、数据采集终端、悬吊装置、水环境模拟装置、布置在螺旋桨叶片上的振动加速度传感器、以及用于采集噪声信号的传声器和水听器，振动加速度传感器、传声器和水听器分别连接数据采集终端；

测量方法包括如下步骤：

悬吊装置将螺旋桨悬吊于空气中，工作台架围绕需要敲击的任意螺旋桨叶片设置，传声器设置在距离螺旋桨的桨轴中心的第一预定距离处；

敲击人员手持橡皮锤在工作台架上敲击任意螺旋桨叶片，数据采集终端对振动信号和噪声信号进行分析，得到螺旋桨在空气中的振动模态特性；

悬吊装置将螺旋桨悬吊于水环境模拟装置中，工作台架设置在水环境模拟装置外围并且围绕需要敲击的任意螺旋桨叶片设置，水听器设置在水环境模拟装置中并且与螺旋桨的桨轴中心间隔第一预定距离；

敲击人员手持橡皮锤在工作台架上敲击任意螺旋桨叶片，数据采集终端对振动信号和噪声信号进行分析，得到螺旋桨在水中的振动模态特性。

其进一步的技术方案为，悬吊装置包括桥式起重机和尼龙绳，尼龙绳绑定在螺旋桨叶根处，尼龙绳和螺旋桨叶根边缘接触的地方安装有橡胶护套，桥式起重机通过尼龙绳将螺旋桨悬吊于空气或水环境模拟装置中，吊起后应保持螺旋桨桨毂下端距离地面第二预定距离，或者螺旋桨桨毂上端距离水面第二预定距离。

其进一步的技术方案为，水环境模拟装置为螺旋桨加工厂的热处理水池，热处理水池的水深根据螺旋桨的桨毂长度确定；

悬吊装置将螺旋桨悬吊于水环境模拟装置中，包括：

悬吊装置将螺旋桨悬吊于已放凉的热处理水池中。