[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种激励载荷的测量方法，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参数，寻找一种间接测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，很难直接测量设备振动时对船舶基座的激励载荷。另一方面，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工况中，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，参照国内外文献选择直接测量法和间接测量法测量设备的振动。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，所以需要将结果换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参数。不管是以力还是以输入功率作为激励结构的输入参数，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。Breeuwer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测量方法，该方法是指将设备悬吊起来使其不与基础连接，在设备正常开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。

虽然有一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 of vibration power flow from a vibrating machinery to a floating elastic panel(Mechanical Systems and Signal Processing,2007,21:389-404)2、Indirect Engineering Estimation of Force Excited by Machiner vibration Sources of 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力估算方法研究(中国船舶研究，2008,2(3):47-49)等。其中：文献1提出了一种以输入功率作为激励结构的输入参数。不管是以力还是以输入功率作为激励结构的输入参数，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。它通过测量系统动态响应，用最小二乘算法计算力的幅值。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参数，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。最后来测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小，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：