1．目的及意义

随着船舶振动噪声要求的提高，现有的静态校中设计方法不再适用，需要考虑轴系校中过程中不对 中量对轴系振动的影响．目前所广泛使用的各种轴系校中方法，都是从 静力学角度出发，将轴系敷设为某种状态，保证各 轴承获得较好的载荷分配，使轴段应力在设计允许 范围内，确保轴系强度满足安全运行的要求． 这些 校中方法都没有考虑校中对轴系振动的影响． 随着 船舶振动噪声要求的提高，通过轴系校中对轴系振 动影响的研究，掌握校中对振动影响规律是十分必要的．推进轴系纵向振动除对轴系自身产生影响外，还 通过各轴承基座将螺旋桨脉动力传递至艇体，从而引 起艇体振动声辐射[5 – 6]。轴系纵向振动控制的目的是减 小轴系纵向振动向艇体的传递，避免引发艇体结构产 生声辐射，但具有一定的难度：一方面要绝对保证推 进轴系的基本功能；另一方面要保障推进轴系的抗冲 击性能。现有推进轴系设计以功能为主，结构修改的 余地较小，难以通过优化设计进行减隔振，研究的重 点仍是在轴系上安装一些振动控制装置。被动控制装 置虽然简单可靠，但不能随外界激励自适应变化，难 以应用于宽带扰动的抑制，且其控制效果也极其有 限。主动控制技术由于具有适应性强、控制效果好等 潜在的优越性，成为轴系振动控制一条重要的新途 径。国外在主动控制技术方面研究较早，针对舰船推 进轴系纵向振动主动控制技术，TRINDADE[7 – 8]，DALEY[9]，CARESTA[10]等开展了大量的理论和试验研究 工作，取得了许多有益的成果。

1.推进轴系纵向振动控制研究现状

1.1国外研究现状 推进轴系纵向振动控制问题研究在国外起步较早，现在大量相关的研究工作仍在进行。20世纪40年 代，根据大量舰船航行试验，美国海军明确主推进轴 系纵向振动是造成主推进轴系过早失效的主要原因，并经过系统的理论分析和试验研究提出了一些主推进 轴系纵向减振的措施[11]。20世纪60年代，GOODWIN[12]率先将共振转换器（见图1）应用到舰船轴系纵 向振动控制中，并研究了共振转换器对轴系振动的影 响。Michell轴承公司在上述研究的基础上，研制了轴 系共振调节器，加装在推力轴承内部，后来成为英国 和美国海军舰船的标准配置[4]。 1989年，美国LEWIS等[13 – 14]提出了一种轴系纵向 振动主动控制方法，即在原有推力轴承基础上并联1个辅助磁推力轴承，通过闭环反馈控制对磁推力轴 承进行实时调节，有效衰减了螺旋桨动态力向艇体的 传递，但导致轴系振动有所增大，其减振效果有限。 1990年BAZ等[15]研究了基于气动伺服控制的轴系纵向 振动主动控制技术，实验结果表明气动伺服作动器在 低频段的控制效果明显。2002年PAN等[16]在简单的桨 轴系统试验平台上，研究了通过主动作动器控制推力 轴承油膜刚度可以减小螺旋桨引起的结构振动，但轴 承刚度具有时变特性，控制较为复杂。JOHNSON[17]设 计出一种与推进轴系并联的电磁式主动控制装置，采 用惯性质量块作为作动元件，低频减振效果显著，且 对推进轴系影响较小。

1.2国内研究现状 螺旋桨－轴系－艇体振动声辐射及控制问题最近 几年在国内受到广泛关注。20世纪90年代初，国内学者在计算艇体低频弯曲振动方面进行了一些理论研究 工作，但未系统深入研究螺旋桨激励艇体动力响应问 题及其引起的水下声辐射。近年来，舰船科研单位在 这方面开展了大量工作，结合国内外相关资料以及工 程实际中遇到的轴系振动问题，研究了螺旋桨－轴系－艇体耦合振动及声辐射计算方法，在轴系振动传递机 理、控制措施等方面取得了一些进展[22 – 24]。 国内许多高校也开展了有源噪声和振动控制的研 究。曹贻鹏[25]研究了基于动力吸振器的轴系纵向振动 控制，结果表明吸振器分布式设计可拓宽吸振带宽，且能大幅衰减轴系纵向振动及艇体声辐射。刘耀宗[26] 建立了带有动力吸振器的推进轴系纵向振动力学模 型，研究结果表明动力吸振器仅能有效抑制轴系共振 频率附近的频段峰值，其他频段吸振效果有限。王家 盛[27]设计了一种离心式动力吸振装置用于轴系纵向振 动控制，试验结果表明该装置具有较好的减振效果，但自动调节能力有限。李良伟[28]采用优化算法对动力 减振器参数进行优化，研究了各参数对推进轴系纵向振动的影响。李攀硕[29]采用电磁作动器对轴系纵向振 动进行了自适应前馈控制，结果表明在螺旋桨转速不 变的情况下获得较好的控制效果。杨志荣[30]和李清云[31] 均设计了一种磁流变弹性体的动力吸振器，实现了振动能量在推进轴系上发生转移，试验表明整体吸振性能比被动式动力吸振器具有明显的优势。殷永康[32] 将改进的拟稳态控制算法应用于船舶轴系纵振的研 究，计算结果表明，吸振器的刚度连续变化时，磁流 变式半主动动力吸振器将获得更好的效果。孟浩[33]运用声子晶体局域共振带隙的原理，提出了一种在轴系 上加装多个局域振子的方案，研究了该方案的减振效 果及对轴系振动的影响。

结论 通过轴系校中对轴系振动影响分析研究，可以 得出以下结论: ( 1) 轴系校中状态变化导致弹 性联轴器艏艉 法兰产生轴系不对中，会产生周期性的附加激励， 即不对中激励． ( 2) 轴系不对中激励受不对中量绝对值大小 影响，不对中量绝对值越大，激励的幅值越大． ( 3) 台架试验结果表明，不同校中状态下，轴 系1 倍频、 2 倍频以及通频的振幅计算结果与台架 试验结果相对误差小于20%，表明不对中激励数 学模型的准确性满足工程应用要求.
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2. 研究的基本内容与方案

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1. 1. 目标

以船舶轴系试验台为算例，通过对联轴器三处不对中形式进行受力分析，运用系统建模方法，验证理论计算实验数据的准确性，研究不同轴系校中对轴线状态的影响从而影响轴系振动状态，从而找出在何种轴系校中位置情况下对轴系振动影响最小，以降低轴线状态对轴系振动的影响。

2. 2. 内容

1. 1.轴系校中产生的不对中激励。

2. 2.轴系动态响应计算。