振动局域化的耐压艇体的舱壁间距布置方法技术

本发明专利技术公开了一种振动局域化的耐压艇体的舱壁间距布置方法。该方法包括：设计内部舱壁的数量、间距与实艇相同的耐压圆柱壳结构模型Ⅰ；将耐压圆柱壳结构模型Ⅰ中的舱壁的数量增加至Q个，且Q个舱壁等间距布置，得到耐压圆柱壳结构模型Ⅱ；构造舱壁间距随机布置的M个耐压圆柱壳结构模型Ⅲ；分别在M个耐压圆柱壳结构模型Ⅲ的端点施加激振源，得到每个耐压圆柱壳结构模型Ⅲ的振动衰减量，进而得到舱壁间距最优布置模型；将多余舱壁均使用大肋骨进行振动等效替换，即得到振动局域化的耐压艇体。本发明专利技术通过合理地布置耐压艇体的舱壁间距，将激振源的振动能量控制在激振源附近，降低激振力传递导致的艇体振动，实现艇体平稳运行。实现艇体平稳运行。实现艇体平稳运行。

【技术实现步骤摘要】
振动局域化的耐压艇体的舱壁间距布置方法


[0001]本专利技术涉及潜器的振动传递
，具体地指一种振动局域化的耐压艇体的舱壁间距布置方法。

技术介绍

[0002]水下大型潜器上的一些典型噪声源，如尾部螺旋桨激振源产生的振动及噪音会让人感到不舒服，甚至有可能对艇体内的一些敏感仪器造成损坏。尾部螺旋桨的激振频率通常是在几十赫兹至上百赫兹的低频段。激振源产生的振动沿着舱体由靠近激振源的舱段向远离激振源的舱段传递，舱段壳板上的振动以低阶振动为主，且激振力频率越低，舱段壳板上的振动越明显。
[0003]现有潜器的典型结构是耐压圆柱壳结构，圆柱壳结构内的舱壁数量一般为6
‑
8个，且舱壁无法进行随机布置设计。耐压圆柱壳一般采用耐压金属壳板及环形小肋骨组成，环形小肋骨间距通常在0.6~0.8米之间，此种排列方式通常只会对圆柱壳在高频段（频率通常在几百赫兹以上）且周向高阶振动产生影响，对几十赫兹至上百赫兹的低频段范围的振动影响不明显。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是要提供一种振动局域化的耐压艇体的舱壁间距布置方法，通过合理地布置耐压艇体的舱壁间距，使激振源的振动能量在沿着壳体向远离激振源的方向传播时迅速衰减，将激振源的振动能量控制在激振源附近，降低艇体振动，实现艇体平稳运行。
[0005]为实现上述目的，本专利技术研制出了一种振动局域化的耐压艇体的舱壁间距布置方法，特别之处在于，包括如下步骤：步骤1），设计内部舱壁数量及舱壁间距与实艇相同的耐压圆柱壳结构模型Ⅰ；步骤2），将所述耐压圆柱壳结构模型Ⅰ中的舱壁数量增加至Q个，且Q个舱壁等间距布置，得到耐压圆柱壳结构模型Ⅱ，Q+1为模型Ⅱ的舱体单元总数；步骤3），将所述耐压圆柱壳结构模型Ⅱ中的每个舱壁轴向位置进行随机布置，构造舱壁间距随机布置的M个耐压圆柱壳结构模型Ⅲ，M为自然数；步骤4），分别在M个所述耐压圆柱壳结构模型Ⅲ的端点施加激振源，且激振源能够向各自所述耐压圆柱壳结构模型Ⅲ传递径向、单频激振力；步骤5），分别计算每个所述耐压圆柱壳结构模型Ⅲ中的靠近激振源舱体单元范围内的均方法向速度和远离激振源舱体单元范围内的均方法向速度，从而得到每个所述耐压圆柱壳结构模型Ⅲ的振动衰减量；步骤6），比较M个所述耐压圆柱壳结构模型Ⅲ的振动衰减量，其中振动衰减量最大的所述耐压圆柱壳结构模型
Ⅲꢀ
即为振动局域化的艇体的舱壁间距最优布置模型；步骤7），将所述舱壁间距最优布置模型中的多余舱壁均使用大肋骨进行振动等效
替换，即得到振动局域化的耐压艇体。
[0006]进一步地，步骤2）中，所述Q为实艇舱壁数量的3~4倍。
[0007]进一步地，步骤3）中，所述随机布置满足下列函数（a）和（b），
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（a）
ꢀꢀ
（b）其中，C
P
表示舱壁的偏离度，Δx/2为舱壁间距的最大偏移量，为舱壁间距的平均值，舱壁间距的平均值等于圆柱壳轴向长度除以舱体单元总数，P(x
r
)是概率密度函数，r为第r号舱壁，x
r
为第r号舱壁的轴向具体位置。
[0008]进一步地，步骤4）中，所述激振力频率范围为[C
f1 ，C
f2
]，且C
f1
、C
f2
均小于100Hz。
[0009]进一步地，步骤5）中，所述振动衰减量通过下列公式（c）计算，步骤5）中，所述振动衰减量通过下列公式（c）计算，
ꢀꢀ
（c）其中，L是振动衰减量，v
r2
是靠近激振源舱体单元范围内的均方法向速度，v
s2
是远离激振源舱体单元范围内的均方法向速度。
[0010]更进一步地，所述v
r2
或v
s2
均通过下列公式（d）计算：
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（d）其中，N为舱体单元中有限单元的总数，︱v
i
︱为舱体单元中第i个有限单元的形心处法向速度响应幅值，S
i
为舱体单元中第i个有限单元的面积，
Σ表示求和的意思，表示舱体单元中所有有限单元的面积和。
[0011]进一步地，步骤7）中，所述大肋骨重量等于对应的振动等效替换的舱壁重量。
[0012]更进一步地，所述大肋骨为焊接在耐压圆柱壳壳内周边的环形强度钢。
[0013]更进一步地，所述环形强度钢的截面呈工字型或T型，所述工字型包括上部的环形耐压壳板、中部的腹板和下部的翼板；所述T型包括中部的腹板和下部的翼板。
[0014]更进一步地，所述腹板和所述翼板的几何尺寸满足下列公式（e），
ꢀꢀꢀ
（e）其中，h
w
是腹板的高度，单位cm，δ是腹板的厚度，单位cm，b
f
是翼板的宽度，单位cm，t
f
是翼板的厚度，单位cm。
[0015]本专利技术的优点在于：1、本方法通过增加耐压圆柱壳舱体内的舱壁数量，并对舱壁间距进行随机布置，促使每个舱体单元产生不规则反射，振动能量因不规则反射作用被控制在激振源附近区域，发生艇体振动局域化；2、本方法将舱壁间距最优布置模型中的多余舱壁均使用大肋骨进行振动等效替换，保证了艇体内部设备布置所需的空间。
[0016]本专利技术振动局域化的耐压艇体的舱壁间距布置方法通过合理地布置耐压艇体的舱壁间距，使激振源的振动能量沿着壳体向远离激振源的方向传播时迅速衰减，将激振源的振动能量控制在激振源附近，降低艇体振动，实现艇体平稳运行。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的流程图；图2是本专利技术的内部舱壁数量及舱壁间距与实艇相同的耐压圆柱壳结构模型Ⅰ；图3是本专利技术的Q个舱壁等间距布置的耐压圆柱壳结构模型Ⅱ；图4是本专利技术的M个耐压圆柱壳结构模型Ⅲ中的舱壁间距最优布置模型；图5是本专利技术的用大肋骨替代图4中多余舱壁后的结构图；图6是本专利技术的图2、图3、图4的振动衰减量；图7是大肋骨的结构图；图8是外径不同的艇体典型结构图；图中：舱壁1、大肋骨2、环形耐压壳板2
‑
1、腹板2
‑
2、翼板2
‑
3、激振源3。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种振动局域化的耐压艇体的舱壁间距布置方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1），设计内部舱壁（1）数量及舱壁（1）间距与实艇相同的耐压圆柱壳结构模型Ⅰ；步骤2），将所述耐压圆柱壳结构模型Ⅰ中的舱壁（1）数量增加至Q个，且Q个舱壁（1）等间距布置，得到耐压圆柱壳结构模型Ⅱ，Q+1为模型Ⅱ的舱体单元总数；步骤3），将所述耐压圆柱壳结构模型Ⅱ中的每个舱壁（1）轴向位置进行随机布置，构造舱壁（1）间距随机布置的M个耐压圆柱壳结构模型Ⅲ，M为自然数；步骤4），分别在M个所述耐压圆柱壳结构模型Ⅲ的端点施加激振源（3），且激振源（3）能够向各自所述耐压圆柱壳结构模型Ⅲ传递径向、单频激振力；步骤5），分别计算每个所述耐压圆柱壳结构模型Ⅲ中的靠近激振源（3）舱体单元范围内的均方法向速度和远离激振源（3）舱体单元范围内的均方法向速度，从而得到每个所述耐压圆柱壳结构模型Ⅲ的振动衰减量；步骤6），比较M个所述耐压圆柱壳结构模型Ⅲ的振动衰减量，其中振动衰减量最大的所述耐压圆柱壳结构模型
Ⅲꢀ
即为振动局域化的艇体的舱壁间距最优布置模型；步骤7），将所述舱壁间距最优布置模型中的多余舱壁（1）均使用大肋骨（2）进行振动等效替换，即得到振动局域化的耐压艇体。2.根据权利要求1所述的振动局域化的耐压艇体的舱壁间距布置方法，其特征在于：步骤2）中，所述Q为实艇舱壁（1）数量的3~4倍。3.根据权利要求2所述的振动局域化的耐压艇体的舱壁间距布置方法，其特征在于：步骤3）中，所述随机布置满足下列函数（a）和（b），
ꢀꢀ
（a）
ꢀꢀ
（b）其中，C
P
表示舱壁的偏离度，Δx/2为舱壁间距的最大偏移量，为舱壁间距的平均值，舱壁间距的平均值等于圆柱壳轴向长度除以舱体单元总数，P(x
r
)是概率密度函数，r为第r号舱壁，x
r
为第r号舱壁的轴向具体位置。4.根据权利要求3所述的振动局域化的耐压艇体的舱壁间距布置方法，其特征在于：步骤4）中，所述激振力频率范围为[C
f1 ，C
f2
]，且[C
f1
、C
f2
均小于1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文玺，陈旭，段金生，周其斗，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：