水下航行体的轴系纵向非线性隔振器的设计与仿真研究.pdf

哈尔滨工业大学硕士学位论文

摘要

水下航行体的出色表现，不仅仅是拥有强大的突袭能力，而且还可以通

过将核能技术、导弹技术等多种手段有效地融合，从而大大提升其作战能力

和威慑力，因此，世界各国海军都将其视为发展的重中之重。水下航行体拥

有出色的隐蔽性，它们可以在水下深处行进，这使它们的威慑力变得更加强

大。因此，为了在未来的海战中取得或保持优势，各国海军正在不断投入资

源，设计出更先进的水下航行体，以提升它们的隐蔽性。

水下航行体噪声是限制其隐身性能的一大因素，水下航行体轴系驱动时，

螺旋桨的脉动激励与主推力共同驱动水下航行体，脉动激励所产生的振动，

是水下航行体噪声的重要组成部分，针对该问题，本文通过设计简化的推进

轴系模拟装置，将隔振器应用于装置上，研究隔振器对轴系脉动推力导致纵

向振动的隔振性能。

本文通过对比分析,选择使用双翅振子这一典型的几何非线性系统,选取

合适参数建立得到了具备准零刚度特点及绝对零刚度度特点的系统，将其与

推进轴系模拟装置对简谐激励下的系统响应特征，进行了仿真计算为准零刚

度隔振器在水下航行体隔振方面的应用提供参考。

为了更好地研究水下航行体的降噪本文构造了一个推进轴系模拟装置。,

研究了各种不同的隔振系统的动力学方程，并提出了准零刚度和零刚度的参

数要求。我们还使用平均法来研究在简谐振动作用下系统的振动特征和力的

传播速度。此外本文还探讨了各种参数如何影响系统的振动特征和力的传播,

速度。对比不同隔振系统的性能和应用难度，最终确定使用双翅振子模型进

行隔振器设计。

其次，根据上述理论推导，给出隔振器的具体参数选取，进行隔振器的

设计，完成隔振器与推进轴系模拟装置的装配。

在主推力不发生变化的情况下对脉动推力经隔振器引起的艇体振动进,

行了仿真分析，并得出双翅振子准零刚度隔振系统，双翅振子的绝对零刚度

隔振系统与传统线性隔振系统在不同激励频率，幅值,及不同阻尼比情况下的

时域分析并给出了线性系统及准零刚度隔振系统在不同阻尼比下的幅频响,

应及分贝为指标的隔振性能。

关键词：几何非线性；双翅振子；水下航行体轴系纵向隔振；准零刚度

哈尔滨工业大学硕士学位论文

Abstract

Submarineshavesupersurprisecapabilities,andthesuccessfulcombination

ofnuclearenergytechnology,missiletechnologyandsubmarineshasmadethe

combatcapabilityanddeterrenceofsubmarinesreachanunprecedentedlevel.

Navieshaveprioritizedsubmarinesindevelopment.Thebiggestadvantageof

submarinesisthattheysailbelowthesurfaceandhaveinnatestealth

performance.Withoutthisadvantage,itsdeterrentpowerwillceasetoexist.In

ordertogainormaintainsuperiorityinfuturenavalbattlesandgaintheinitiative

innavalbattles,naviesofvariouscountriescontinuetoapplynewscientificand

technologicalachievementstosubmarinestoimprovetheirstealthperformance.

Submarinenoiseisamajorfactorlimitingitsstealthperformance,

submarineshaftingdrive,propellerpulsationexcitationandmainthrusttogether

todriveth