摘 要

舰船在执行任务过程中,其声隐身能力起着至关重要的作用。为了解决舰船产生的噪音，隔振技术成为了阻止舰船动力机械将振动传向船体的关键技术。空气弹簧隔振器具有中高频隔振能力强，但是低频隔振能力差的特点；然而磁悬浮隔振器具有低频隔振能力强的优点，所以我们可以结合两者的优点组成气-磁混合主被动隔振系统，这对于研究舰船的隔振以及提升舰船的声隐身能力，具有重大的意义。

首先，我查询了相关资料进行了理论分析，分析空气弹簧的承载特性与它的技术性能参数，了解到空气弹簧的垂直刚度与承载能力变化规律，得出了其具有非线性的特征。然后我又对空气弹簧进行实际的计算，通过分析与计算的对比，确定了空气弹簧刚度计算公式的准确性以及适用性。

最后，我根据需要隔离的振源质量以及与中间筏架的质量比关系，并参考一些已有的实物模型对中间筏架的主要结构进行了设计。而且对各结构的位置及隔振器数量进行设计分析，完成了空气弹簧-磁悬浮混合主被动隔振系统的设计，除此之外，还利用了有限元软件对所设计的隔振系统进行了系统的模态分析以及谐响应分析。

关键词：空气弹簧，磁悬浮隔振器，主被动混合隔振系统，有限元分析

Abstract

In the process of carrying out the task, the ship's stealth ability plays a vital role. In order to solve the noise generated by the ship, vibration isolation technology has become a ship to prevent vibration of the mechanical transmission of the key technology. Air spring vibration isolator with high frequency isolation ability, but the characteristics of low frequency isolation capacity of poor; However, the magnetic suspension vibration isolator has the advantage of low frequency isolation ability, so we can combine the advantages of both the gas-magnetic hybrid main passive vibration isolation system, which for the study of ship vibration and enhance the ship's stealth capability, Is of great significance.

First of all, I inquired about the relevant data of the theoretical analysis, analysis of the air spring bearing characteristics and its technical performance parameters, to understand the vertical stiffness of air springs and carrying capacity changes in the law, obtained its non-linear characteristics. Then I calculated the actual calculation of the air spring, through the analysis and calculation of the comparison, to determine the air spring stiffness calculation formula accuracy and applicability.

Finally, I designed the main structure of the intermediate raft according to the quality of the vibration source and the quality ratio of the intermediate raft, and the reference to some of the existing physical models. And the design of the passive vibration isolation system of air spring-magnetic levitation mixing is completed and the design of the passive vibration isolation system is completed. In addition, the finite element software is used to analyze the system and the harmonic response analysis of the designed vibration isolation system.

Key words：Air spring，Magnetic suspension isolator，Active and passive hybrid vibration isolation system，Finite element analysis

目录

中文摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景，内容及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1隔振技术研究现状 1

1.2.2空气弹簧研究现状 3

第2章 空气弹簧特性分析和磁悬浮隔振器介绍 4

2.1空气弹簧理论基础 4

2.1.1空气弹簧的工作原理 4

2.1.2空气弹簧隔振器的特点 4

2.2空气弹簧刚度特性理论分析 5

2.3空气弹簧刚度实例计算 6

2.4磁悬浮隔振器的介绍 8

2.4.1磁悬浮隔振器工作原理 8

2.4.2磁悬浮隔振器的特点 9

第3章 气-磁混合主被动隔振系统的设计 10

3.1双层隔振系统原理图 10

3.2双层隔振系统设计 10

3.2.1主、被动隔振单元数量及位置设计 10

3.2.2隔振系统各结构设计 12

第4章 气-磁混合主被动隔振系统的有限元分析 15

4.1隔振系统中各结构的有限元分析 15

4.1.1上层盖板的有限元分析 15

4.1.2中间筏架的有限元分析 17

4.1.3底座的有限元分析 20

4.2气-磁混合主被动隔振系统的模态分析及谐响应分析 23

4.2.1系统的模态分析 24

4.2.2系统的谐响应分析 27

第5章 总结与展望 29

5.1全文总结 29

5.2研究展望 29

参考文献 31

致谢 33

第1章 绪论

1.1课题研究背景，内容及意义

随着水下声呐等探测技术的发展，使得舰船的声隐身能力越来越重要，无声舰船成了当今舰船的发展趋势。为了获得舰船的声隐身能力，不被声纳监测到，需要减小其传播到水中的噪声信号^[1]，而舰船的动力机械在工作过程中产生的振动是机械噪声的主要来源。为了降低甚至消除舰船的动力设备在运转过程中产生的噪音，隔振技术为防止舰船动力机械噪音的产生带来了希望。空气弹簧隔振器具有固有频率低、承载能力大、载荷适应能力强、高频隔振性能优良等诸多的优良隔振性能，如果能够将这些优点应用在舰船隔振方面，必然将拥有光明的前景。鉴于国外一些国家通过在舰船上使用空气弹簧隔振器而在隔振方面已经取得了巨大成功，我国应借鉴其经验，逐步提高空气弹簧隔振器在我们海军舰船上的使用比例

空气弹簧隔振器能克服中高频率的振动，但是不能克服被动隔振技术在低频和共振区中隔振性能差的固有缺陷，也就是当设备激励频率在空气弹簧隔振器谐振频率附近时，空气弹簧不仅起不到隔离振动的作用，还会起到放大干扰信号使系统振动更加剧烈的副作用。由于主动隔振技术在隔离低频振动方面有其独有的优势，因此在被动隔振系统中引入主动隔振技术将会大大增强隔振系统对低频振动的隔离效果。但是主动隔振技术因为有功耗大、承载能力小、稳定性差、高频隔振性差的缺陷，使其很少单独在舰船上使用。因此将主动隔振技术与被动隔振技术组合在一起构成主被动混合隔振系统将会是进一步降低噪声与振动的有效手段。