一种隔振效率的测试方法

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，特别是涉及一种隔振效率的测试方法。

背景技术

海上船舶在航行过程中始终处于设备荷载的振动作用，例如发动机工作振动等。在这些荷载的作用下，船体结构长时间处于振动状态。因此，为了缓解振动对船体结构产生危害，通常会在船舶上设置隔振设备。

目前对隔振设备的隔振效果评估有很多种，但都是针对位移、速度、加速度等的单一指标进行衡量。例如，通过对船舶安装隔振设备后船体的振动幅度、震动频率、加速度等指标评判船舶安装隔振设备后船体的振动水平。但是，目前这种评判方式过于单一，不能够充分考虑船体构件与构件、设备系统与构件之间的相互作用，得出的隔振设备的隔振水平等结论不够准确，不具备较大的说服力，进而不利于提高船体隔振的优化效率。

发明内容

基于此，有必要提出一种隔振效率的测试方法，更为精确地得出隔振设备的隔振效果，从而有利于提高隔振水平的评估准确性，为船体隔振设计和船体结构提供更为精确的优化方向。

本申请实施例提出一种隔振效率的测试方法，用于对船舶隔振设备的隔振水平评估，所述船舶包括船体以及振动源，所述隔振效率的测试方法包括：

获取所述船舶未安装所述隔振设备时所述船体的第一振动功率W1以及第一振动损耗功率W2；

获取所述船舶安装所述隔振设备后所述船体的第二振动功率W3以及第二振动损耗功率W4；

根据所述第一振动功率W1、所述第一振动损耗功率W2、所述第二振动功率W3以及所述第二振动损耗功率W4，获取所述隔振设备的隔振效率

本申请将隔振设备的隔振效果进行量化，从能量角度评估隔振设备对振动源的隔振水平，通过隔振效率的值的大小可以直观得出隔振设备对船体的隔振效果优劣。相比于相关技术中通过单一指标进行评判的方式，本申请的方法测试结果更为全面，通过哟隔振效率的数值直观表明隔振设备的隔振效果优劣，具备较大的说服力。此外，本申请的隔振效率的测试方法，可以通过振动效率的大小对船舶的隔振优化提出明确方向，进而还有利于提高船舶隔振的优化效率。

在一些实施例中，所述船体包括多个甲板以及多个肋板，所述获取所述船舶未安装所述隔振设备时所述船体的第一振动功率W1以及第一振动损耗功率W2的步骤，包括：

当所述船舶上未设置所述隔振设备时，

将所述多个甲板划分为多个板振动域；

将所述多个肋板划分为多个肋振动域；

依次获取每个所述板振动域的第一子振动功率；

依次获取每个所述肋振动域的第二子振动功率；

依次获取每个所述板振动域的第一子振动损耗功率；

依次获取每个所述肋振动域的第二子振动损耗功率；

将所述第一子振动功率以及所述第二子振动功率线性叠加，以得到所述船体的所述第一振动功率W1；

将所述第一子振动损耗功率以及所述第二子振动损耗功率线性叠加，以得到所述船体的所述第一振动损耗功率W2。

在一些实施例中，所述依次获取每个所述板振动域的第一子振动功率的步骤，包括：

使用振动传感器依次获取每个所述板振动域的振动参数，所述振动参数包括振幅以及频率；

根据第一公式获取每个所述板振动域的第一子振动功率，所述第一公式为：

其中，ρ

在一些实施例中，所述依次获取每个所述肋振动域的第二子振动功率的步骤，包括：

使用振动传感器依次获取每个所述肋振动域的振动参数，所述振动参数包括振幅以及频率；

根据第二公式获取每个所述肋振动域的第二子振动功率，所述第二公式为：

其中，ρ

在一些实施例中，所述依次获取每个所述板振动域的第一子振动损耗功率的步骤，包括：

采用振动衰减法获取每个所述板振动域的阻尼比；

根据第四公式得到每个所述板振动域的第一子振动损耗功率，所述第四公式为：

其中，ρ

在一些实施例中，所述依次获取每个所述肋振动域的第二子振动损耗功率的步骤包括：

采用振动衰减法获取每个所述肋振动域的阻尼比；

根据第五公式得到每个所述肋振动域的第二子振动损耗功率，所述第五公式为：

其中，ρ

在一些实施例中，所述船体包括多个甲板、多个肋板以及设置在所述甲板或所述肋板上的集中质量点，所述获取所述船舶未安装所述隔振设备时所述船体的第一振动功率W1以及第一振动损耗功率W2的步骤，包括：

当所述船舶上未设置所述隔振设备时，

将所述多个甲板划分为多个板振动域；

将所述多个肋板划分为多个肋振动域；

依次获取每个所述板振动域的第一子振动功率；

依次获取每个所述肋振动域的第二子振动功率；

获取所述集中质量点的第三子振动功率；

依次获取每个所述板振动域的第一子振动损耗功率；

依次获取每个所述肋振动域的第二子振动损耗功率；

将所述第一子振动功率、所述第二子振动功率以及所述第三子振动功率线性叠加，以得到所述船体的所述第一振动功率W1；

将所述第一子振动损耗功率以及所述第二子振动损耗功率线性叠加，以得到所述船体的所述第一振动损耗功率W2。

在一些实施例中，所述获取所述集中质量点的第三子振动频率的步骤，包括：

使用振动传感器获取所述集中质量点的振动参数，所述振动参数包括振幅以及频率；

根据第三公式得到所述集中质量点的第三子振动功率，所述第三公式为：

其中，m为所述集中质量点的集中质量，ω为所述集中质量点的振动频率，k为所述集中质量点的振幅，P3为所述集中质量点的第三子振动功率。

在一些实施例中，所述获取所述船舶安装所述隔振设备后所述船体的第二振动功率W3以及第二振动损耗功率W4的步骤，包括：

当所述船舶上设置有所述隔振设备时，

依次获取每个所述板振动域的第四子振动功率；

依次获取每个所述肋振动域的第五子振动功率；

依次获取每个所述板振动域的第三子振动损耗功率；

依次获取每个所述肋振动域的第四子振动损耗功率；

将所述第四子振动功率以及所述第五子振动功率线性叠加，以得到所述船体的所述第二振动功率W3；

将所述第三子振动损耗功率以及所述第四子振动损耗功率线性叠加，以得到所述船体的所述第二振动损耗功率W4。

在一些实施例中，所述船体还包括设置在所述甲板或所述肋板上的集中质量点，所述获取所述船舶安装所述隔振设备后所述船体的第二振动功率W3以及第二振动损耗功率W4的步骤，包括：

当所述船舶上设置有所述隔振设备时，

依次获取每个所述板振动域的第四子振动功率；

依次获取每个所述肋振动域的第五子振动功率；

获取所述集中质量点的第六子振动功率；

依次获取每个所述板振动域的第三子振动损耗功率；

依次获取每个所述肋振动域的第四子振动损耗功率；

将所述第四子振动功率、所述第五子振动功率以及所述第六子振动功率线性叠加，以得到所述船体的所述第二振动功率W3；

将所述第三子振动损耗功率以及所述第四子振动损耗功率线性叠加，以得到所述船体的所述第二振动损耗功率W4。

附图说明

图1为本申请实施例的船舶的结构示意图；

图2为本申请实施例的隔振效率的测试方法的流程示意图；

图3为本申请实施例的甲板、肋板的结构示意图；

图4为本申请实施例的板振动域第一子振动功率的结构示意图；

图5为本申请实施例的获取船舶未安装隔振设备时船体的第一振动功率W1以及第一振动损耗功率W2的流程示意图；

图6为本申请实施例的板振动域第一子振动损耗功率的结构示意图；

图7为本申请实施例的船体的第一振动功率W1的结构示意图；

图8为本申请实施例的船体的第一振动损耗功率W2的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

海上船舶在航行过程中始终处于设备荷载的振动作用，例如发动机工作振动等。在这些荷载的作用下，船体结构长时间处于振动状态。因此，为了缓解振动对船体结构产生危害，通常会在船舶上设置隔振设备。

目前对隔振设备的隔振效果评估有很多种，但都是针对位移、速度、加速度等的单一指标进行衡量。例如，通过对船舶安装隔振设备后船体的振动幅度、震动频率、加速度等指标评判船舶安装隔振设备后船体的振动水平。但是，目前这种评判方式过于单一，不能够充分考虑船体构件与构件、设备系统与构件之间的相互作用，得出的隔振设备的隔振水平等结论不够准确，不具备较大的说服力，进而不利于提高船体隔振的优化效率。

本申请提出一种隔振效率的测试方法，用于对船舶1隔振设备的隔振水平评估。如图1所示，船舶1包括船体10以及振动源20。振动源20例如可以是发动机、泵、螺旋桨等装置。隔振设备是指对船舶振动源20的振动能量进行吸收，减少振动传递，进而降低船体振动的装置。通常，隔振设备为一种弹性元件，例如可以是弹簧隔振器、橡胶隔振器、空气弹簧隔振器等。振动源20的振动会妨碍船员居住的舒适性，可能会使船体结构造成损伤，通过在船舶1上安装隔振设备，从而有利于降低振动源20对船体10的影响，进而有利于提高船体的寿命。

如图2所示，本申请的隔振效率的测试方法包括：

获取船舶1未安装隔振设备时船体10的第一振动功率W1以及第一振动损耗功率W2；

获取船舶1安装隔振设备后船体10的第二振动功率W3以及第二振动损耗功率W4；

根据第一振动功率W1、第一振动损耗功率W2、第二振动功率W3以及第二振动损耗功率W4，获取隔振设备的隔振效率

本申请中，第一振动功率W1是指船舶1上不设置隔振设备时，船体10振动的总功率。第一振动损耗功率W2是指船舶1上不设置隔振设备时，船体10振动损耗的总功率。二者相加，即为不设置隔振设备时船舶1振动源20的振动总功率。第二振动功率W3是指船舶1上设置隔振设备后，船体振动的总功率。第二振动损耗功率W4是指船舶1上设置隔振设备后，船体振动损耗的总功率。二者相加，即为设置隔振设备后船舶振动源20的总功率。

本申请实施例的隔振效率的测试方法，通过获取船舶安装隔振设备前的第一振动功率W1和第一振动损耗功率W2，以及船舶安装隔振设备后的第二振动功率W3和第二振动损耗功率W4，得出隔振设备的隔振效率

在一些实施例中，如图3所示，为船体10的局部结构示意图。船体10包括多个甲板100以及多个肋板200。甲板100和肋板200构成了船体10的基本结构。

如图5所示，获取船舶1未安装隔振设备时船体10的第一振动功率W1以及第一振动损耗功率W2的步骤，包括：

当船舶1上未设置隔振设备时，

将多个甲板100划分为多个板振动域100a；

将多个肋板200划分为多个肋振动域200a；

依次获取每个板振动域100a的第一子振动功率；

依次获取每个肋振动域200a的第二子振动功率；

依次获取每个板振动域100a的第一子振动损耗功率；

依次获取每个肋振动域200a的第二子振动损耗功率；

将第一子振动功率以及第二子振动功率线性叠加，以得到船体10的第一振动功率W1；

将第一子振动损耗功率以及第二子振动损耗功率线性叠加，以得到船体10的第一振动损耗功率W2。

本实施例具体说明了获取船舶1未安装隔振设备时船体10的第一振动功率W1以及第一振动损耗功率W2的方法。通常，如图3所示，肋板200包括横肋板210和纵肋板220，横肋板210和纵肋板220形成船体10的主框架。由横肋板210和纵肋板220所围成的区域会设置一块甲板100。甲板100和肋板200为船体10上布置方向不同的两种构件。此外，甲板100和肋板200为船体10的主要板类构件，为受振动源20影响的主要结构，并且甲板100和肋板200的边界清晰。同时，整个船体10的振动功率不能直接获得。因此，本实施例中，当船舶1上未设置隔振设备时，对船体10按照甲板100和肋板200的边界进行了网格化划分，从而将整个船体10分为了多个振动域，再进行振动功率和振动损耗功率的计算。

振动域是指描述振动函数或振动参数对时间的关系。也就是说，在该区域，可通过一个数学函数来描述此区域的振动关系，从而得到该区域的子振动功率。具体地，如图3和图4所示，以肋板200和甲板100的结合线为界线划分，将船体10的横肋板210和纵肋板220所围成的一个甲板100划分为一个板振动域100a，将横肋板210或纵肋板220本身划分为一个肋振动域200a。这样，多个甲板100被分割为多个板振动域100a，多个肋板200被分割为多个肋振动域200a。从而通过对每个振动域的子振动功率进行测试，再将其线性叠加，可以得到整个船体10的第一振动功率W1。通过对每个振动域的子振动损耗功率进行测试，再将其线性叠加，可以得到整个船体10的第一振动损耗功率W2。通过这种网格划分的方式，有利于提高船体10振动总功率以及振动损耗总功率的计算便利性和准确性。

进一步地，依次获取每个板振动域100a的第一子振动功率的步骤，包括：

使用振动传感器依次获取每个板振动域100a的振动参数，振动参数包括振幅以及频率；

根据第一公式获取每个板振动域100a的第一子振动功率，第一公式为：

其中，ρ

本实施例具体说明了多个板振动域100a的第一子振动功率的获取方法。具体地，通过第一公式可以获取每一个板振动域100a的第一子振动功率P1。

例如，如图4所示，在一个具体的实施例中，板振动域100a具有N个，N为整数。计第N个板振动域100a的第一子振动功率为P1

则第N个板振动域100a的第一子振动功率P1

计船舶未安装隔振设备时，N个板振动域100a的振动总功率为W1

进一步地，依次获取每个板振动域100a的第一子振动损耗功率的步骤，包括：

采用振动衰减法获取每个板振动域100a的阻尼比；

根据第四公式得到每个板振动域100a的第一子振动损耗功率，第四公式为：

其中，ρ

本实施例说明了获取每个板振动域100a的第一子振动损耗功率P4的方式。通过振动衰减法可以得到每个板振动域100a的阻尼比ξ。振动衰减是指结构件不受外部激励时因阻尼造成能量损失而振幅逐渐衰减。阻尼比是指阻尼系数与临界阻尼系数之比，阻尼比是描述构件在振动过程中能量耗散的大小。

如图6所示，如前所述，设板振动域100a具有N个，N为整数。计第N个板振动域100a的第一子振动损耗功率为P4

则第N个板振动域100a的第一子振动损耗功率P4

计N个板振动域100a的振动损耗总功率为W2

在一些实施例中，依次获取每个肋振动域200a的第二子振动功率的步骤，包括：

使用振动传感器依次获取每个肋振动域200a的振动参数，振动参数包括振幅以及频率；

根据第二公式获取每个肋振动域200a的第二子振动功率，第二公式为：

其中，ρ

本实施例具体说明了每个肋振动域200a的第二子振动功率P2的获取方法。具体地，通过第二公式可以获取每一个肋振动域200a的第二子振动功率P2。

例如，如图7所示，在一个具体的实施例中，肋振动域200a具有M个，M为整数。计第M个肋振动域200a的第二子振动功率为P2

则第M个肋振动域200a的第二子振动功率P2

计M个肋振动域200a的振动总功率为W1

由此，即获取了船体10未安装隔振设备时所有肋振动域200a的振动总功率W1

则船体10的第一振动功率W1即为N个板振动域100a的振动总功率W1

进一步地，依次获取每个肋振动域200a的第二子振动损耗功率的步骤，包括：

采用振动衰减法获取每个肋振动域200a的阻尼比；

根据第五公式得到每个肋振动域200a的第二子振动损耗功率，第五公式为：

其中，ρ

通过肋振动域200a的阻尼比ξ以及第五公式，可以获得每个肋振动域200a的第二子振动损耗功率P5。如图8所示，如前所述，肋振动域200a具有M个，M为整数。计第M个肋振动域200a的第二子振动损耗功率为P5

则第M个肋振动域200a的第二子振动损耗功率P5

计M个肋振动域200a的振动损耗总功率为W2

则船体10的第一振动损耗功率W2即为N个板振动域100a的振动损耗总功率W2

这样，即可得到船体10未安装隔振设备时第一振动功率W1以及第一振动损耗功率W2，二者之和即为振动源20未隔振的振动总功率。

在另一些实施例中，船体10还包括设置在甲板100或肋板200上的集中质量点，获取船舶1未安装隔振设备时船体的第一振动功率W1以及第一振动损耗功率W2的步骤，包括：

当所述船舶上未设置所述隔振设备时，

将多个甲板100划分为多个板振动域100a；

将多个肋板200划分为多个肋振动域200a；

依次获取每个板振动域100a的第一子振动功率P1；

依次获取每个肋振动域200a的第二子振动功率P2；

获取集中质量点的第三子振动功率P3；

依次获取每个板振动域100a的第一子振动损耗功率P4；

依次获取每个肋振动域200a的第二子振动损耗功率P5；

将第一子振动功率P1、第二子振动功率P2以及第三子振动功率P3线性叠加，以得到船体的第一振动功率W1；

将第一子振动损耗功率P4以及第二子振动损耗功率P5线性叠加，以得到船体的第一振动损耗功率W2。

本实施例中，船体10的总振动功率也即第一振动功率W1还包括集中质量点的第三子振动功率P3。集中质量点是指安装在甲板100或肋板200上的具备一定质量的部件。振动源20产生的振动不仅传递至船体10，同时也会传递至安装在船体10上的多种结构件上。通过将集中质量点的第一子振动功率P3也纳入至船体10的总振动功率中，有利于提高船体10第一振动功率W1的计算精确性，进而利于提高效率计算的精确性以及分析准确度。

容易理解的是，集中质量点的数量可以为1个，也可以为多个，具体视船体10上实际设置的集中质量点的数量而定。其中，第一子振动功率P1、第二子振动功率P2、第一子振动损耗功率P4以及第二子振动损耗功率P5的获取方法在前述已经说明过，这里不再赘述。

进一步地，获取集中质量点的第三子振动频率P3的步骤，包括：

使用振动传感器获取集中质量点的振动参数，振动参数包括振幅以及频率；

根据第三公式得到集中质量点的第三子振动功率P3，第三公式为：

其中，m为集中质量点的质量，ω为集中质量点的振动频率，k为集中质量点的振幅，P3为集中质量点的第三子振动功率。

本实施例具体说明了集中质量点的第三子振动功率的获取方法。具体地，通过第三公式可以获取每一个集中质量点(若集中质量点为多个)的第三子振动功率P3。

例如，在一个具体的实施例中，集中质量点具有Q个，Q为整数。计第Q个集中质量点的第三子振动功率为P3

则第Q个集中质量点的第三子振动功率P3

计Q个集中质量点的振动总功率为W1

则当船体10上具备集中质量点时，船体10未安装隔振设备时的第一振动功率W1＝W1

在一些实施例中，获取船舶1安装隔振设备后船体10的第二振动功率W3以及第二振动损耗功率W4的步骤，包括：

当船舶1上设置有隔振设备时，

依次获取每个板振动域100a的第四子振动功率；

依次获取每个肋振动域200a的第五子振动功率；

依次获取每个板振动域100a的第三子振动损耗功率；

依次获取每个肋振动域200a的第四子振动损耗功率；

将第四子振动功率以及第五子振动功率线性叠加，以得到船体10的第二振动功率W3；

将第三子振动损耗功率以及第四子振动损耗功率线性叠加，以得到船体10的第二振动损耗功率W4。

本实施例中，当船舶1上设置有隔振设备时，继续通过前述网格划分的方式，获取船体10安装隔振设备后的第二振动功率W3和第二振动损耗功率W4。其中，每个板振动域100a的第四子振动功率和第三子振动损耗功率、每个肋振动域200a的第五子振动功率和第四子振动损耗功率的获取方法与前述每个板振动域100a的第一子振动功率和第一子振动损耗功率、每个肋振动域200a的第二子振动功率和第二子振动损耗功率的获取方法相同。也就是说，在船舶1未安装隔振设备时，通过网格划分的方式获取船体10的第一振动功率W1和第一振动损耗功率W2。然后，当船舶1安装隔振设备时，通过相同的测试方法获取船体10的第二振动功率W3和第二振动损耗功率W4。由于前述已经具体说明过该测试方法，这里不再赘述。通过这种网格划分的方式，有利于提高船体10振动总功率以及振动损耗总功率的计算便利性和准确性。

通过这种网格划分的方式获取安装隔振设备后船体10的第二振动功率W3和第二振动损耗功率W4后，即可得到隔振设备的隔振效率，从而可以对其的隔振水平进行评估。

在另一些实施例中，船体10还包括设置在甲板100或肋板200上的集中质量点，获取船舶1安装隔振设备后船体10的第二振动功率W3以及第二振动损耗功率W4的步骤，包括：

当船舶1上设置有隔振设备时，

依次获取每个板振动域100a的第四子振动功率；

依次获取每个肋振动域200a的第五子振动功率；

获取集中质量点的第六子振动功率；

依次获取每个板振动域100a的第三子振动损耗功率；

依次获取每个肋振动域200a的第四子振动损耗功率；

将第四子振动功率、第五子振动功率以及第六子振动功率线性叠加，以得到船体10的第二振动功率W3；

将第三子振动损耗功率以及第四子振动损耗功率线性叠加，以得到船体10的第二振动损耗功率W4。

当船舶设置有隔振设备时，本实施例可以通过前述船舶1未安装隔振设备时的测试方法得到集中质量点的第六子振动功率。由于前述已经具体论述过集中质量点振动功率的获取方法，这里不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。