徐華國(guó) 范超

摘 要：本文在此以船舶振動(dòng)當(dāng)中的阻尼技術(shù)、在船舶當(dāng)中的使用方式、船舶振動(dòng)的隔離技術(shù)、動(dòng)力吸振器的相關(guān)研究和整船振動(dòng)的控制技術(shù)研究等方面為基礎(chǔ)，對(duì)船舶振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)實(shí)施了探討，闡述了近些年主動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于船舶振動(dòng)主動(dòng)控制的研究進(jìn)展，并提出了加快船舶振動(dòng)主動(dòng)控制研究發(fā)展進(jìn)程的相關(guān)辦法。希望能夠起到一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：船舶振動(dòng)；主動(dòng)控制；研究進(jìn)展

引言

艦船的振動(dòng)和產(chǎn)生的噪聲一直以來(lái)都被船舶界高度關(guān)注。船舶振動(dòng)時(shí)，經(jīng)常使用的有阻尼技術(shù)、動(dòng)力式機(jī)械隔振與振動(dòng)式吸振等。盡管這些辦法具有一定的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，然而因船舶的振動(dòng)較為復(fù)雜且又要求其必須達(dá)到一定的效果，而振動(dòng)被動(dòng)控制技術(shù)在低頻時(shí)段的振動(dòng)控制又不是很理想，無(wú)法與外界的振動(dòng)變化相適合，導(dǎo)致振動(dòng)被動(dòng)控制技術(shù)的使用范圍較為狹窄。然而，還因其可以對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的相關(guān)特性加以檢測(cè)，同時(shí)能夠隨時(shí)做出響應(yīng)，并有著較強(qiáng)的適應(yīng)性特點(diǎn)，使其在船舶的振動(dòng)和噪聲的控制方面還是得到了使用，而且在以后會(huì)被更加廣泛。

1.阻尼技術(shù)在船舶當(dāng)中的具體應(yīng)用方法

阻尼技術(shù)對(duì)于控制船舶的振動(dòng)有著非常明顯的效果。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，阻尼技術(shù)包含自由阻尼以及約束阻尼兩種技術(shù)。這當(dāng)中，自由阻尼主要就是在應(yīng)被減振和降噪的物體表面粘貼或者噴上一層具有阻尼特性的材料；而所謂的約束阻尼就是在結(jié)構(gòu)物體與具有金屬特性的約束板之間粘上具有阻尼性質(zhì)的材料，后者所起到的作用要比前者明顯好很多。相關(guān)研究人員曾經(jīng)對(duì)化工部海洋涂料研究所研發(fā)出來(lái)的T54/T60型號(hào)的具有阻尼性質(zhì)的涂料實(shí)施了試驗(yàn)，使用阻尼性能相對(duì)較好的錳銅合金材料來(lái)制作中間機(jī)座，組建出了模型測(cè)試系統(tǒng)，試驗(yàn)結(jié)果表明，其所起到的減振作用非常顯著。另有一些相關(guān)學(xué)者對(duì)具有粘彈特性的材料的筏架組成和艇體以及聲學(xué)方面介質(zhì)的耦合性實(shí)施了更加細(xì)致化的理論性探究，接下來(lái)又對(duì)在阻尼處理的范圍與具體位置還有上下層隔振器的剛體變化、基座面以及板厚的改變等方面對(duì)浮筏隔振系統(tǒng)在傳遞性質(zhì)上所產(chǎn)生的影響實(shí)施了精確的計(jì)算和探究。另外還有新阻尼性材料的研發(fā)與預(yù)報(bào)正處于進(jìn)展中為能夠很好的控制振動(dòng)的幅度且降低共振過(guò)程中產(chǎn)生的響應(yīng)，理論方式的研究和試驗(yàn)方式的研究結(jié)果都顯示，此移動(dòng)阻尼可以在很大程度上減小船舶的振動(dòng)、提升人員的舒適感并減小作動(dòng)器振動(dòng)的幅度。

2.隔振技術(shù)

在對(duì)主機(jī)的激振進(jìn)行研究時(shí)，從降低主機(jī)激振力、避免機(jī)架和曲軸縱向的振動(dòng)等方面實(shí)施了相應(yīng)的工作。并且在主機(jī)和其它的相關(guān)機(jī)械設(shè)備上使用隔振技術(shù)，單層的隔振并不適合在轉(zhuǎn)速較慢的大型設(shè)備的隔振上使用，雖然雙層隔振就很好的彌補(bǔ)了單層隔振系統(tǒng)在穩(wěn)定性方面的不足，不過(guò)因其中間的質(zhì)量太大，所以還是沒(méi)有在艦船當(dāng)中得到廣泛的使用。而讓多臺(tái)設(shè)備使用同一個(gè)中間質(zhì)量實(shí)施浮筏隔振，將多臺(tái)設(shè)備集中到一起，不僅有效減小了中間筏體的質(zhì)量，還節(jié)省了一定 的空間，讓設(shè)計(jì)可以更加的靈活多變，以此達(dá)到總設(shè)計(jì)的相關(guān)要求；結(jié)構(gòu)合理的浮筏裝置對(duì)于隔振有著明顯的作用；浮筏裝置不僅在當(dāng)前被普遍使用，其在今后也會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

3.動(dòng)力吸振

動(dòng)力吸振的原理是在被控制的對(duì)象當(dāng)中加設(shè)一個(gè)附屬系統(tǒng)，利用其產(chǎn)生的吸振力降低被控制對(duì)象對(duì)振源激勵(lì)而形成的響應(yīng)。對(duì)于非主動(dòng)的動(dòng)力式吸振器來(lái)說(shuō)，其用于吸振的頻帶寬度較為欠缺，并且還不能隨意調(diào)整。但主動(dòng)的動(dòng)力式吸振器則就可以在主振系統(tǒng)當(dāng)前所處狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)和其振動(dòng)的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到寬頻帶吸振的目的，以此擴(kuò)大動(dòng)力吸振器的可利用范圍，增強(qiáng)減振的作用，其近年來(lái)取得了很大的發(fā)展。被動(dòng)動(dòng)力吸振器在船舶振動(dòng)上的應(yīng)用方式主要包括機(jī)械式、流體式以及流體機(jī)械混合式三種。有相關(guān)研究人員在船舶柴油機(jī)所具有的振動(dòng)特點(diǎn)和基本規(guī)律基礎(chǔ)上，研究并開發(fā)出了一種電動(dòng)的全自動(dòng)式吸振器，組建出了與其相對(duì)應(yīng)的模型，而且對(duì)具有一定復(fù)雜性的周期性振動(dòng)以及模擬式柴油機(jī)的振動(dòng)在控制方面所產(chǎn)生的作用實(shí)施了相應(yīng)的精確計(jì)算和研究，使用經(jīng)過(guò)改進(jìn)的LMS算法，研究并開發(fā)了具有自適應(yīng)特點(diǎn)的控制器，構(gòu)建了有著主動(dòng)吸振特點(diǎn)的試驗(yàn)型裝置，在對(duì)模擬式柴油機(jī)振動(dòng)在全自動(dòng)吸振的控制能力方面實(shí)施了試驗(yàn)之后，得出的結(jié)果是此裝置在減振的效果上達(dá)到了10dB到15dB。

4.對(duì)整船的振動(dòng)控制進(jìn)行的研究

現(xiàn)階段，對(duì)整船船舶的振動(dòng)噪聲控制進(jìn)行的理論性研究，主要是針對(duì)船舶和其內(nèi)部構(gòu)件在簡(jiǎn)化模擬的振動(dòng)噪聲主動(dòng)控制方面，大致包括以下幾點(diǎn)：首先，將船體看作是柱殼，將智能型材料粘貼在柱殼的表面，構(gòu)建出耦合方程，并基于理論組建模型；其次，組建并分析主動(dòng)控制系統(tǒng)，當(dāng)中有系統(tǒng)的建模和降階、傳感器作動(dòng)器的選取和布設(shè)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的形成等。但現(xiàn)階段基本上都集中于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程創(chuàng)建、傳感器作動(dòng)器的選取和布設(shè)及相關(guān)的控制算法研究等；最后是實(shí)驗(yàn)裝置的研發(fā)。比如，在壓電片和殼體粘貼非常牢固的情況下，可與殼體共同彎曲變形，同時(shí)這兩者之間的相應(yīng)點(diǎn)曲率都是一樣的，按照力和力矩平衡的原理，計(jì)算出粘貼著一塊壓電片的薄圓形柱殼的數(shù)學(xué)式模型，此模型能夠在結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲的控制上起到很大的作用。

5.結(jié)束語(yǔ)

解決船舶振動(dòng)的相關(guān)問(wèn)題屬于一項(xiàng)龐大的工程，本文闡述了船舶振動(dòng)當(dāng)中的阻尼技術(shù)、在船舶當(dāng)中的使用方式、船舶振動(dòng)的隔離技術(shù)、動(dòng)力吸振器的相關(guān)研究和整船振動(dòng)的控制技術(shù)研究等，對(duì)船舶振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)實(shí)施了探討，并著重分析了主動(dòng)控制技術(shù)在船舶振動(dòng)控制方面的應(yīng)用研究。希望對(duì)提升船舶振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)用性起到一定的作用。

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