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专利名称：垂向不平衡激励力作用下设备对船体结构激励载荷的间接测试方法
技术领域：
本发明涉及的是ー种激励载荷的測量方法，具体地说是激励载荷的间接测量方法。
背景技术：
机械设备作为振源，其对船舶结构的激励载荷是定量预报船舶机械系统产生水下辐射噪声的关键參数，寻找ー种间接測量设备对船舶结构的激励载荷方法具有重要意义，特别在船舶的减振降噪领域。但是目前业内都没有一个较好的办法来解决这个问题，其主要原因有以下两个方面一方面，由于船舶设备和实船环境比较复杂，很难直接測量设备振动时对船舶基座的激励载荷。另ー方面，由于目前设备制造商在设备出厂之前只是进行台架试验，测得设备对台架传递的激励力，给出加速度值。但是设备振动的输出力与接收结构 的特性有关，不同的基座、不同的安装方式会改变注入接收结构的能量和接触力大小。因此台架试验无法模拟实际情况，所以也就无法直接应用于真实的エ况中，解决工程中的实际困难。因此，通过设备的内源特性试验，获得设备的内源特性，从而给出设备对船体结构激励力的间接测量方法非常必要。为了研究结构振动响应和辐射噪声计算，传统的方式是得到机械设备的振动激励载荷及设备输入支承结构的功率流。根据重量、拆装难易程度和工程实施可能性，国内上艇设备在试验室或车间平台环境，參照国内外文献选择直接測量法和间接测量法測量设备的振动。这2种方法的测试结果与设备测试安装基座的输入阻抗有密切关系，不同的测试环境测得设备对安装基础的输入载荷不同，所以需要将结果換算到实艇安装基座环境下才有实际意义。Goyder曾经以输入功率作为激励结构的输入參数。不管是以カ还是以输入功率作为激励结构的输入參数，都没有涉及机械设备本身的激励特性，所获得的数据与机器的安装环境密切相关。Breewer和Plunt提出了用自由速度描述机器激励特性。即建立以自由速度理论为基础的设备激扰力測量方法，该方法是指将设备悬吊起来使其不与基础连接，在设备正�？�启时测得的设备机脚振动速度。但由于悬吊条件环境不易满足，设备自由速度测试通常采用空气弹簧等方式进行支撑，因此，设备的自由速度测试通常会引起一定误差，进而导致其在实际应用中出现较大误差。虽然有ー些与本发明相关的公开报道，但是有关垂向不平衡激励力作用下的设备对船体结构的激励力间接测量方法的公开文献还非常缺少。这些相关报道主要有1、Analysis οι vibration power flow irom a vibrating machinery to a iloatingelastic panel(Mechanical Systems and Signal Processing，2007，21:389-404)2、Indirect Engineering Estimation of Force Excited by Machiner vibration Sourcesof Ship (Journal of Ship Mechanics，2007，11 (6) : 961-972) ;3、机械设备激振特性的评价参数(噪声与机械控制，2008,2(1) :127-128) 4、船舶机械设备振动激励特性测试方法研究(船舶科学技术，2006，28 (2) :34-39) ;5、机械设备对基座激励カ估算方法研究(中国船舶研究，2008，2 (3) :47-49)等。其中文献I提出了一种以输入功率作为激励结构的输入參数。不管是以カ还是以输入功率作为激励结构的输入參数，都没有涉及机械设备本身的激励特性，所获得的数据与机器的安装环境密切相关。文献2提出一种带递推估算的片尔曼滤波器法，用以估算旋转机械安装在隔振器上时的激振力时间历程。它通过測量系统动态响应，用最小ニ乘算法计算カ的幅值。文献3提出的是以机械设备的振动惯性力作为评估机械设备激振特性， 并阐述了其合理性。这种方法是没有抓住问题的本质。文献4以自由速度作为描述振源激励特性的參数，通过对机器-隔振器-基座系统的分析，得到了作用于基座结构的激励力与机器自由速度之间的关系。最后来測量机械设备的自由速度，这种方法的缺点在上文已经叙述。文献5阐述利用有限元法和导纳法的基本原理，间接估算处机械设备对基座的输出激励力，其前提是认为基座的特性不变，但是不同的基座、不同的安装方式会改变注入接收结构的能量和接触力大�。�因此这种方法也存在一定的误差，其误差的大小取决于基座的变化大小。

发明内容
本发明的目的在于提供精确度良好、操作简便易行且可控性高的垂向不平衡激励力作用下设备对船体结构激励载荷的间接测试方法。本发明的目的是这样实现的本发明垂向不平衡激励力作用下设备对船体结构激励载荷的间接测试方法，其特征是将第一组四个相同的隔振器对称安装在被测设备的机脚下，第一组隔振器的刚度为Ic1、阻尼系数为C1，被测设备和隔振器均安装在刚性质量块上，所有安装点在同一水平面上；将四个加速度传感器布置在被测设备的机脚处、隔振器的顶端，并依次连接信号放大器、信号采集仪；启动被测设备，测得四个点的加速度响应，然后取其平均得到被测设备机脚所在平面中心点的加速度响应平均值，通过速度与加速度关系V = a/ω，得到第一组隔振器下的速度响应值V1 ;更换隔振器，第二组隔振器的刚度为k2、阻尼系数为C2，启动被测设备，测得四个点的加速度响应，从而的到第二组隔振器下的速度响应值V2，则被测设备激扰カF和被测设备等效质量me为F = D1ZD0, me = D2/D0,
其中
权利要求
1.垂向不平衡激励力作用下设备对船体结构激励载荷的间接测试方法，其特征是 将第一组四个相同的隔振器对称安装在被测设备的机脚下，第一组隔振器的刚度为ki、阻尼系数为C1，被测设备和隔振器均安装在刚性质量块上，所有安装点在同一水平面上；将四个加速度传感器布置在被测设备的机脚处、隔振器的顶端，并依次连接信号放大器、信号采集仪；启动被测设备，测得四个点的加速度响应，然后取其平均得到被测设备机脚所在平面中心点的加速度响应平均值，通过速度与加速度关系V = a/ω，得到第一组隔振器下的速度响应值V1 ;更换隔振器，第二组隔振器的刚度为k2、阻尼系数为C2，启动被测设备，测得四个点的加速度响应，从而的到第二组隔振器下的速度响应值V2，则被测设备激扰カF和被测设备等效质量me为F = O1ZO0, me = D2/D0, 其中
2.根据权利要求I所述的垂向不平衡激励力作用下设备对船体结构激励载荷的间接测试方法，其特征是对同一被测设备重复5次以上测试，毎次测试均更换刚度和阻尼系数不同的隔振器，利用最小二乗法线性回归修订被测设备激扰カF和等效质量！
3.根据权利要求I或2所述的垂向不平衡激励力作用下设备对船体结构激励载荷的间接测试方法，其特征是得到被测设备的激扰カ和等效质量后，将被测设备置于刚度为も、阻尼为Ci的隔振器上，再将该隔振器安装在船体基座上，将船体基座等效于刚度kb，阻尼Cb的弹簧和等效质量为mb的刚性质量块，则被测设备对船体基座的激励カ载荷Ft为
全文摘要
本发明的目的在于提供垂向不平衡激励力作用下设备对船体结构激励载荷的间接测试方法，包括如下步骤将第一组隔振器对称安装在被测设备的机脚下，被测设备和隔振器均安装在刚性质量块上；将加速度传感器布置在被测设备的机脚处、隔振器的顶端，并依次连接信号放大器、信号采集仪；启动被测设备，计算第一组隔振器下的速度响应值；更换隔振器，计算第二组隔振器下的速度响应值，从而求得被测设备激扰力和被测设备等效质量，将被测设备置于隔振器上，再将该隔振器安装在船体基座上，将船体基座等效于弹簧和刚性质量块，最终求得被测设备对船体基座的激励力载荷。本发明精确度良好，操作简便易行且可控性高。
文档编号G01L5/00GK102692331SQ201210185488
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者叶曦, 吕帅, 姚熊亮, 庞福振, 徐伟, 邱中辉, 郑律, 陈林 申请人:哈尔滨工程大学