劉文璽，周其斗

(海軍工程大學(xué) 艦船工程系，湖北 武漢 430033)

基于振動(dòng)分析技術(shù)的潛艇艙段結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉文璽，周其斗

(海軍工程大學(xué) 艦船工程系，湖北 武漢 430033)

艙段是潛艇的主要組成部分，為了降低潛艇結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，在設(shè)計(jì)艙段時(shí)，需要選擇合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)。艙段的基本結(jié)構(gòu)是外殼板、縱骨和肋骨，選擇外殼板的板厚、縱骨和肋骨的截面尺寸、縱骨和肋骨的數(shù)量作為設(shè)計(jì)參數(shù)，分別計(jì)算參數(shù)不同時(shí)艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)均方法向速度，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，總結(jié)振動(dòng)響應(yīng)的譜峰頻率、峰值與激振力頻率、作用方向、艙段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)之間的關(guān)系，以此為基礎(chǔ)，合理地設(shè)計(jì)艙段結(jié)構(gòu)的參數(shù)和形式，達(dá)到了降低艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)水平的目的。

艙段；結(jié)構(gòu)參數(shù)；均方法向速度；結(jié)構(gòu)振動(dòng)；譜峰頻率

0 引 言

潛艇是由艙段連接在一起構(gòu)成的，因此艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)性能的優(yōu)劣直接決定了整個(gè)潛艇振動(dòng)性能的優(yōu)劣。通過(guò)結(jié)構(gòu)聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，為艙段的基本結(jié)構(gòu)選擇合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)，降低潛艇的振動(dòng)和輻射噪聲水平，對(duì)增強(qiáng)潛艇的隱身性具有十分重要的意義。

迄今為止，很多學(xué)者對(duì)結(jié)構(gòu)聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量的研究。艙段的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般采用數(shù)值計(jì)算方法分析它的振動(dòng)性能。對(duì)空氣中結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)分析，主要采用結(jié)構(gòu)有限元法[1]，對(duì)水中結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析，主要采用結(jié)構(gòu)有限元耦合流體邊界元法[2–3]。Mitri[4]研究了阻振質(zhì)量對(duì)降低雙殼體結(jié)構(gòu)振動(dòng)和輻射噪聲的作用，首先分析了雙殼舷間結(jié)構(gòu)聲傳遞途徑，然后，在主要的振動(dòng)傳遞途徑布置阻振質(zhì)量，討論了阻振質(zhì)量布置位置、截面參數(shù)等對(duì)舷間結(jié)構(gòu)隔振性能的影響規(guī)律，得出了阻振質(zhì)量能夠降低艙段的振動(dòng)和輻射噪聲的結(jié)論。劉文璽等[5]對(duì)艙壁結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)艙壁振動(dòng)性能的影響規(guī)律進(jìn)行研究，選擇艙壁上加強(qiáng)筋的數(shù)量、截面尺寸以及艙壁板的板厚為參數(shù)，采用有限元法計(jì)算了不同參數(shù)時(shí)艙壁振動(dòng)的均方法向速度，討論了振動(dòng)響應(yīng)的譜峰頻率、峰值與激振力頻率、作用方向、艙壁結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，根據(jù)得到的結(jié)論，設(shè)計(jì)出振動(dòng)水平較低的艙壁基本結(jié)構(gòu)。夏齊強(qiáng)[6]從結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，研究敷設(shè)阻尼材料對(duì)艙壁振動(dòng)的影響規(guī)律。按照阻抗失配的設(shè)計(jì)思想，在艙壁與圓柱殼板連接部位增加支撐墊板，同時(shí)敷設(shè)阻尼材料，采用結(jié)構(gòu)有限元耦合流體邊界元方法，計(jì)算了艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)和輻射噪聲, 得出了增加支撐墊板和敷設(shè)阻尼能夠起到減振降噪作用的結(jié)論。王祖華[7]基于波動(dòng)理論，討論了振動(dòng)波入射角度、阻振質(zhì)量截面尺寸對(duì)其隔振性能的影響，從阻振失配的角度出發(fā)，開(kāi)展了雙層殼體動(dòng)力艙段艙壁結(jié)構(gòu)隔振優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用剛性阻振質(zhì)量鋸、阻振質(zhì)量環(huán)路，初步給出了具有高傳遞損失特性的艙壁結(jié)構(gòu)形式。結(jié)果表明：隔振優(yōu)化設(shè)計(jì)后艙壁結(jié)構(gòu)在有效降低了動(dòng)力艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)和聲輻射的同時(shí)，更加顯著地隔離了結(jié)構(gòu)噪聲向鄰近艙段的傳遞。胡世猛[8]通過(guò)布置多個(gè)艙壁分隔圓柱殼而構(gòu)成多艙段，研究艙壁板厚、艙壁數(shù)量、激振力施加的位置對(duì)艙段結(jié)構(gòu)聲輻射特性的影響。以長(zhǎng)度與直徑比在1.5~2.0之間的艙段為研究對(duì)象，通過(guò)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果可以看出，改變艙壁附加機(jī)械阻抗，能夠使殼體模態(tài)頻率向低頻移動(dòng), 布置多個(gè)艙壁，能夠降低艙段在高頻時(shí)均方法向速度，增加輻射效率, 激振力施加的位置對(duì)艙段結(jié)構(gòu)低頻段共振輻射影響較大。劉文璽等[9]從改變分艙形式的角度出發(fā)，研究艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)、聲輻射特性, 對(duì)于一定長(zhǎng)度的艙段，中間用一道艙壁分隔成兩段，改變艙壁的位置，以結(jié)構(gòu)有限元耦合流體邊界元方法為數(shù)值計(jì)算方法，討論了艙段結(jié)構(gòu)濕表面振動(dòng)均方法向速度和輻射聲功率的變化規(guī)律，研究結(jié)果表明：在一定頻段范圍內(nèi)，通過(guò)改變艙壁位置，能夠改變整個(gè)艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)和輻射噪聲的譜峰頻率以及峰值。

上述研究表明，采用結(jié)構(gòu)有限元法、結(jié)構(gòu)有限元耦合流體邊界元法分析結(jié)構(gòu)在空氣中或水中的振動(dòng)聲輻射特性是行之有效的，但是，上述研究存在2點(diǎn)不足：一是只對(duì)艙壁展開(kāi)研究[5]，二是研究艙段時(shí)，主要是針對(duì)1~2個(gè)參數(shù)改變對(duì)艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射特性影響展開(kāi)的[4,6–9]。

隨著研究的深入和要求的提高，全面地研究結(jié)構(gòu)參數(shù)不同時(shí)艙段結(jié)構(gòu)的振動(dòng)聲輻射特性的變化規(guī)律非常必要。選擇外殼板的板厚、縱骨和肋骨的截面尺寸、縱骨和肋骨的數(shù)量作為設(shè)計(jì)參數(shù)，采用有結(jié)構(gòu)限元法，分別計(jì)算參數(shù)不同時(shí)艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)均方法向速度，研究振動(dòng)響應(yīng)的譜峰頻率、峰值隨著激振力頻率、作用方向、艙段結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律，得出艙段基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。

1 結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的基本理論

1.1 振動(dòng)方程

結(jié)構(gòu)振動(dòng)的基本方程：

采用有限元法求解方程（1），可以得到結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的位移。

1.2 均方法向速度

計(jì)算艙段結(jié)構(gòu)外表面振動(dòng)的均方法向速度，研究均方法向速度的變化規(guī)律。結(jié)構(gòu)外表面的均方法向速度的計(jì)算公式為：

相應(yīng)地，可以定義均方法向速度級(jí)為：

2 潛艇艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析

2.1 計(jì)算模型

艙段是整艇的一部分，因此，艙段的振動(dòng)與整艇的其他部分的振動(dòng)必然相互影響。

本文研究的艙段位于潛艇耐壓殼體的尾部，為了盡可能考慮所研究的艙段與其他部分的相互影響，根據(jù)潛艇尾部的實(shí)際結(jié)構(gòu)，將艙段尾端延長(zhǎng)至潛艇尾部艙段中間的輕艙壁處；將艙段首端延長(zhǎng)至前一艙段首端的輕艙壁處，延長(zhǎng)后的計(jì)算模型如圖1所示，其中圖1（a）為計(jì)算模型，圖1（b）為研究的艙段，圖1（a）中兩端的艙段為中間艙段的邊界，計(jì)算模型兩端簡(jiǎn)支，激振力大小為1 N，作用在中間艙段左端雙層艙壁的右邊艙壁的推力軸承基座上，激振力的頻率范圍為10～500 Hz，間隔是1 Hz。

2.2 艙段外殼板厚度對(duì)艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響

圖1所示中間艙段的外殼與海水相連，因此艙段外殼的振動(dòng)性能是研究的重點(diǎn)。本文只改變中間艙段外殼上結(jié)構(gòu)的參數(shù)，而其他結(jié)構(gòu)的參數(shù)保持不變。

首先研究外殼板厚度不同時(shí)艙段結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性能，板厚分別是25 mm，30 mm，35 mm，40 mm和45 mm。計(jì)算板厚不同時(shí)艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)的均方法向速度，結(jié)果如圖2和圖3所示。

在縱向力作用下，均方法向速度在不同板厚時(shí)的譜峰頻率、峰值如表1所示，根據(jù)圖2和表1可以得出。

1）以30 mm，40 mm板厚為分界點(diǎn)，均方法向速度的峰值隨板厚增加呈先減小后增大、又減小的趨勢(shì)，振動(dòng)較大的頻率點(diǎn)的數(shù)量隨板厚增加而減少，且分布在較小的范圍內(nèi)；

2）總體上看，譜峰頻率呈向高頻移動(dòng)趨勢(shì)。

在豎向力作用下，均方法向速度在不同板厚時(shí)的譜峰頻率、峰值如表2所示，根據(jù)圖3和表2可得出：

1）當(dāng)板厚為35 mm，會(huì)出現(xiàn)1個(gè)峰值較大的譜峰頻率，但整體上，均方法向速度的峰值隨板厚增加呈減小的趨勢(shì)；

2）振動(dòng)較大的頻率點(diǎn)的數(shù)量少，且分布在高頻點(diǎn)，集中在較小的頻率范圍內(nèi)。

根據(jù)圖2～圖3及表1～表2的計(jì)算結(jié)果可知，在確定艙段外殼板的厚度時(shí)，要綜合考慮激振力的作用方向、激振力的頻率范圍、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求和重量等各方面因素。

表 1 縱向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 1 Crests ofcabin outside shell

表 1 縱向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 1 Crests ofcabin outside shell

殼板厚/mm譜峰頻率/Hz峰值/dB 2513375.2 3014064.1 357771.2 409179.5 4515160.0

表 2 豎向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 2 Crests ofcabin outside shell

表 2 豎向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 2 Crests ofcabin outside shell

殼板厚/mm譜峰頻率/Hz峰值/dB 2513372.3 3025267.3 3522966.5 4017263.2 4515167.6

2.3 骨材數(shù)量對(duì)艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響

研究艙段殼板上縱骨和肋骨數(shù)量不同時(shí)艙段結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性能，縱骨和肋骨數(shù)量分別取32/4，44/6，60/8，92/15，艙段長(zhǎng)8.50 m，直徑9.30 m，骨材等間距分布，計(jì)算骨材數(shù)量不同時(shí)艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)的均方法向速度，結(jié)果如圖4～圖5所示，圖4和圖5分別表示激振力沿縱向、豎向的計(jì)算結(jié)果。

在縱向力作用下，均方法向速度在不同骨材數(shù)量時(shí)的譜峰頻率、峰值如表3所示，根據(jù)圖4和表3可得出：

1）均方法向速度峰值隨骨材數(shù)量增加呈增大的趨勢(shì)，譜峰頻率向高頻移動(dòng)；

表 3 縱向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 3 Crests offor different numbers of frames

表 3 縱向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 3 Crests offor different numbers of frames

骨材數(shù)譜峰頻率/Hz峰值/dB 32/410964.2 44/69762.4 60/810271.8 90/1313999.0

2）振動(dòng)較大的頻率點(diǎn)的數(shù)量較多，且分布在較寬的頻率范圍內(nèi)。

在豎向力作用下，均方法向速度在不同骨材數(shù)量時(shí)的譜峰頻率、峰值如表4所示，根據(jù)圖5和表4可以得出：

1）均方法向速度峰值隨骨材數(shù)量增加呈增大的趨勢(shì)，譜峰頻率向高頻移動(dòng)；

2）振動(dòng)較大的頻率點(diǎn)的數(shù)量較少，且分布在較窄的頻率范圍內(nèi)。

根據(jù)圖4～圖5以及表3～表4的計(jì)算結(jié)果可知，增加骨材數(shù)量，艙段振動(dòng)峰值變大，但譜峰頻率向高頻移動(dòng)，從理論上說(shuō)，骨材數(shù)量增加，艙段結(jié)構(gòu)剛度變大，譜峰頻率應(yīng)該向高頻移動(dòng)，因此，上面的計(jì)算結(jié)果可靠。

2.4 骨材截面尺寸對(duì)艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響

研究艙段殼板上縱骨和肋骨截面尺寸不同時(shí)艙段結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性能，截面尺寸共4種，以其中一個(gè)截面尺寸為基礎(chǔ)，分別增加10%，20%，30%，得到其他3種截面，計(jì)算截面尺寸不同時(shí)艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)的均方法向速度，結(jié)果如圖6 – 圖7所示，圖6和圖7分別表示激振力沿縱向、豎向的計(jì)算結(jié)果。

表 4 豎向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 4 Crests offor different numbers of frames

表 4 豎向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 4 Crests offor different numbers of frames

骨材數(shù)譜峰頻率/Hz峰值/dB 32/43956.4 44/64656.9 60/84572.3 90/1313986.7

在縱向力作用下，均方法向速度在不同骨材截面尺寸時(shí)的譜峰頻率、峰值如表5所示，根據(jù)圖6和表5可得出：

1）整體上，均方法向速度峰值隨截面尺寸增加呈明顯的減小趨勢(shì)；

2）振動(dòng)較大的頻率點(diǎn)分布在較小的頻率范圍內(nèi)。

在豎向力作用下，均方法向速度在不同骨材截面尺寸時(shí)的譜峰頻率、峰值如表6所示，根據(jù)圖7和表6可得出：

1）整體上，均方法向速度峰值隨截面尺寸增加呈明顯的減小趨勢(shì)，譜峰頻率向高頻移動(dòng)；

2）峰值點(diǎn)分布在較小的頻率范圍內(nèi)。

表 5 縱向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 5 Crests offor different sizes of frames

表 5 縱向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 5 Crests offor different sizes of frames

骨材截面增加量譜峰頻率/Hz峰值/dB 0 13972.5 1015265.7 2014864.1 3012361.4

表 6 豎向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 6 Crests offor different sizes of frames

表 6 豎向力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 6 Crests offor different sizes of frames

骨材截面增加量譜峰頻率/Hz峰值/dB 0 14968.0 1015264.9 2014855.6 3027659.8

根據(jù)上述分析可知，選擇大截面的骨材，有利于艙段振動(dòng)的減弱。

2.5 艙段結(jié)構(gòu)的聲學(xué)設(shè)計(jì)

需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的艙段位于潛艇耐壓艇體部分的尾部，尾部的螺旋槳軸承外套穿過(guò)并且固定在艙段尾端艙壁中心處，因此，艙段尾端受到來(lái)自槳軸的縱向和豎向的激振力的作用，推進(jìn)電機(jī)的激振頻率在350 Hz以下。在設(shè)計(jì)艙段時(shí)，不僅要以2.2～2.4節(jié)的結(jié)論為依據(jù)，考慮振動(dòng)性能，而且要保證艙段結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，并盡量減小重量。

根據(jù)2.2節(jié)的結(jié)論，為了減小振動(dòng)，同時(shí)考慮到強(qiáng)度方面的要求，靠近艙段首尾兩端的外殼板厚取44 mm，其它板厚取34 mm；從2.3、2.4節(jié)的結(jié)果可以看出，骨材數(shù)量少，而截面尺寸大一些會(huì)減弱艙段振動(dòng)，在滿足強(qiáng)度要求的情況下，骨材結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)如下：在縱骨中，有4根大的加強(qiáng)材，等間距分布，其余的是扁鋼，肋骨13根，骨材截面取較大的尺寸，設(shè)計(jì)的艙段結(jié)構(gòu)如圖8所示，計(jì)算結(jié)果如圖9~圖10所示，

圖9和圖10分別表示激振力沿縱向、豎向作用時(shí)，艙段振動(dòng)的均方法向速度頻響曲線，與2.2～2.4節(jié)的結(jié)果比較，可以看出，設(shè)計(jì)艙段振動(dòng)的均方法向速度峰值小，振動(dòng)較大的頻率點(diǎn)的數(shù)量少，分布在很小的頻率范圍內(nèi)，而且在高頻段，因此，易于采取措施降低振動(dòng)。

在不同激振力作用下，艙段振動(dòng)的均方法向速度的譜峰頻率、峰值如表7所示。

另外，還可以從結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)靈敏程度的角度來(lái)說(shuō)明設(shè)計(jì)艙段振動(dòng)性能的優(yōu)劣。依據(jù)均方法向速度頻響曲線，并以該曲線在一定頻段下圍出的面積作為振動(dòng)特性的另一標(biāo)準(zhǔn)，如果面積大，則相應(yīng)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)大，反之則結(jié)構(gòu)振動(dòng)小。

在10～350 Hz頻率范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)艙段頻響曲線下的面積為A0，2.2～2.4節(jié)中其中一種結(jié)構(gòu)形式的艙段，其相應(yīng)頻響曲線下的面積為A1，則只改變一種結(jié)構(gòu)參數(shù)的艙段比設(shè)計(jì)艙段高出的分貝數(shù)為lg（A1/A0）。

表 7 不同激振力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 7 Crests offor the designed cabin

表 7 不同激振力作用下譜峰頻率、峰值Tab. 7 Crests offor the designed cabin

激振力方向譜峰頻率/Hz峰值/dB縱向12164.3豎向21660.9

外殼板的板厚、縱骨和肋骨的截面尺寸、縱骨和肋骨的數(shù)量不同時(shí)，lg（A1/A0）的計(jì)算結(jié)果如表8 – 表10所示，其中，數(shù)值為正的代表增大，數(shù)值為負(fù)的表示減小。

根據(jù)表8~表10的比較結(jié)果，從結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)靈敏程度的角度看，按上述方法設(shè)計(jì)出的艙段，振動(dòng)性能良好。

表 8 不同外殼板的板厚對(duì)應(yīng)的lg（A1/A0）Tab. 8 Values for lg（A1/A0） for different thickness of outside shell

表 9 不同骨材數(shù)量對(duì)應(yīng)的lg（A1/A0）Tab. 9 Values for lg（A1/A0） for different numbers of frames

表 10 不同骨材截面尺寸對(duì)應(yīng)的lg（A1/A0）Tab. 10 Values for lg（A1/A0） for different sizes of frames

3 結(jié) 語(yǔ)

以艙段外殼的板厚、骨材數(shù)量、骨材截面尺寸為變化參數(shù)，分析了艙段結(jié)構(gòu)振動(dòng)的變化規(guī)律，得到以下結(jié)論：

1）在確定艙段外殼的板厚時(shí)，要綜合考慮激振力的作用方向、作用頻率范圍、強(qiáng)度要求和重量等各方面因素；

2）對(duì)艙段結(jié)構(gòu)，增加骨材數(shù)量，對(duì)減小振動(dòng)并不一定有利；

3）選擇大截面的骨材可以減弱艙段的振動(dòng)。

在艙段結(jié)構(gòu)的聲學(xué)設(shè)計(jì)中，借鑒以上的結(jié)論和分析方法，可以設(shè)計(jì)出振動(dòng)性能良好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求、重量較輕的艙段結(jié)構(gòu)。

[1]DEN li H, SUN J Q. Structural-acoustic optimization of cylindrical shells for minimum interior sound transmission[J]. Journal of Sound and Vibration, 2008, 316(1-5): 32–49.

[2]EVERSTINE G C, HENDERSON F M. Coupled finite element/boundary element approach for fluid-structure interaction [J]. J. Acoust. Soc. Am., 1990, 87(5): 1936–1947.

[3]JANSSEN M H A. The use of an equivalent forces method for the experimental quantifi-cation of structural sound transmission in ship[J]. Journal of Sound and Vibration, 1999, 226 (2): 305–328.

[4]MITRI F G, FELLAH Z E A. Acoustic radiation force on coated cylinders in plane progressive waves [J]. Journal of Sound and Vibration, 2007, 308: 190–200.

[5]劉文璽, 張緯康, 周其斗. 結(jié)構(gòu)參數(shù)改變對(duì)艙壁結(jié)構(gòu)振動(dòng)影響的研究[J]. 海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 24(5): 75–81. LIU Wen-xi. ZHANG Wei-kang, ZHOU Qi-dou. Study on effect of structure parameters on bulkheads vibration[J]. Journal of Naval University of Engineering, 2012, 24(5): 75–81.

[6]夏齊強(qiáng), 陳志堅(jiān), 王珺. 艙段的聲振特性分析和艙壁的振動(dòng)控制[J]. 噪聲與振動(dòng)控制, 2014, 34(1): 32–35. XIA Qi-qiang, CHEN Zhi-jian, WANG Jun. Effect of bulkhead vibration on vibro-acoustic characteristics of ring-stiffened cylindrical shell[J]. Noise and Vibration Control, 2014, 26(1): 23–28.

[7]王祖華, 周海波, 計(jì)方. 典型艦船艙壁結(jié)構(gòu)隔振優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].船舶, 2011(1): 6–33. WANG Zu-hua, ZHOU Hai-bo, JI Fang. Vibration isolation design of typical hull bulkhead structures[J]. Boat, 2011(1): 6–33.

[8]胡世猛, 王斌, 湯渭霖, 等. 艙壁對(duì)圓柱殼振動(dòng)聲輻射影響研究[J]. 船舶力學(xué), 2013, 17(7): 819–829. HU Shi-meng, WANG Bin, TANG Wei-lin, et al. Effects of bulkhead on vibration and sound radiation of finite cylindrical shell [J]. Journal of Ship Mechanics, 2013, 17(7): 819–829.

[9]劉文璽, 周其斗. 不等間距分艙結(jié)構(gòu)聲輻射特性研究[J]. 船舶力學(xué), 2016, 20(8): 1045–1058. LIU Wen-xi. ZHOU Qi-dou. Study on characteristics of acoustic radiation from the cabin structure with nonuniform subdivision[J]. Journal of Ship Mechanics, 2016, 20(8): 1045–1058.

Design and optimization of cabin configuration based on technology of vibration analysis

LIU Wen-xi, ZHOU Qi-dou
(Department of Naval Architecture Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)

The submarine is composed with some cabins, and the vibration characteristic of submarine is good or not is decided by the reasonableness of choice for structure parameters of cabins. In order to obtain the reasonable structure parameters and reducing the vibration of submarine, the thickness of cabin outside shell, the numbers and sizes of frames are taken as parameters and the mean square normal velocity of vibration is made as the standard verifying the vibration performance, then the frequency-response curves of the mean square normal velocities of the cabin’s vibration are obtained. According to the results, the changing rules of the cabin’s vibration are obtained, relative to the different frequencies for excitation, the direction and the structure parameters of the cabin. Based on the rules, the reasonable structure parameters and structure types are designed, from which the cabin’s configuration is made with excellent vibration performance.

cabin；structure parameters；mean square normal velocity；structure vibration；peak frequency

TU352.11

A

1672 – 7649(2017)07 – 0054 – 06

10.3404/j.issn.1672 – 7649.2017.07.011

2017 – 01 – 23；

2017 – 03 – 04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51479205)

劉文璽(1977 – )，男，博士后，專(zhuān)業(yè)方向?yàn)檎駝?dòng)與噪聲預(yù)報(bào)。