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1、中國科學技術(shù)大學學位論文原創(chuàng)性和授權(quán)使用聲明本人聲明所呈交的學位論文，是本人在導師指導下進行研究工作所取得的成果。除已特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含任何他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻均已在論文中作了明確的說明。本人授權(quán)中國科學技術(shù)大學擁有學位論文的部分使用權(quán)，即：學校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學位論文編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。保密的學位論文在解密后也遵守此規(guī)定。第1章緒論1．1課題背景簡介第l章緒論潛艇
2、的最大優(yōu)勢在于能夠長時間的潛航于水面以下，不易被敵方艦艇探測發(fā)現(xiàn)。目前對于水下目標的主要探測手段為各種主、被動聲納系統(tǒng)，因此提高潛艇的聲隱身性能對潛艇的生存和作戰(zhàn)有著至關(guān)重要的意義。在各種聲隱身技術(shù)中，降低潛艇水下自身運行噪聲是關(guān)鍵，目前降低潛艇運行噪聲主要有以下兩種手段：1．降低艇內(nèi)各種機械的工作噪聲，如英國某型潛艇采用柴油機驅(qū)動發(fā)電機，再由發(fā)電機驅(qū)動主軸電機來為潛艇提供動力，從而省去了變速箱等傳動機構(gòu)，降低了潛艇運行噪聲。2．在噪聲的傳播途徑上隔離和吸收振動噪聲，從而使機械噪聲向外輻射的能量盡量減少。常見的方法為在振源與殼體之間加裝隔振系統(tǒng)，降低傳遞到殼體上
3、的振動，從而達到降低運行噪聲的效果。從效果上看，兩種方法均能大幅度降低潛艇的噪聲輻射水平。但是前者需要進行能量轉(zhuǎn)換，導致動力系統(tǒng)運行效率低，降低了潛艇的續(xù)航能力，另外該方法對已經(jīng)服役或者設計定型的潛艇無能為力。而加裝隔振器的方法不僅能夠大幅提高潛艇的隱身性能，并且簡單易行，無需對現(xiàn)有型號進行大幅度改造即可安裝，受到了各國海軍廣泛的重視。根據(jù)隔振時是否需要外界輸入能量，隔振系統(tǒng)可以分為主動隔振與被動隔振，其中被動隔振是指在振源與隔振對象間加入彈簧，阻尼器等器件來構(gòu)成隔振器。主動隔振是指在振源與隔振對象之間加入作動器，該作動器與被動隔振器共同或者獨立工作，通過施加主
4、動控制來進行隔振。目前被動隔振是艦船領(lǐng)域中最為成熟、應用最為廣泛的減振技術(shù)，它在高頻振動抑制上具有良好的效果。但是從原理上分析，被動隔振器的傳遞特性可以等同于一個低通濾波器，只能保證良好的高頻振動抑振效果，由于彈簧剛度、阻尼等一旦安裝難以改變，不能根據(jù)振源的運動形式進行自適應，另外由于穩(wěn)定性等方面的要求，尤其不能保證低頻段的隔振效果?！さ?章緒論隨著電子技術(shù)，控制理論以及作動器技術(shù)的不斷發(fā)展，主動控制已經(jīng)能夠很好的克服了被動隔振的不足。將主動隔振與被動隔振器系統(tǒng)相結(jié)合，在不必大幅增加隔振系統(tǒng)自身質(zhì)量的前提下，果；另外控制手段上采用自適應控制，整，始終保持良好的隔
5、振效果。因此，可以在較寬的頻段內(nèi)獲得良好的隔振效隔振器可以根據(jù)艦艇運行狀況的自動調(diào)主動隔振在低頻隔振方面的優(yōu)勢愈發(fā)受到各國的關(guān)注(俞孟薩，黃國容，2003)(BenassiL'ElliottS．J，2004)(張春良，陳子辰，2003)。國外海軍對在艦船的主動隔振方面研究較早，已經(jīng)成功的將主動隔振器應用于各型艦船并取得了良好的效果。如美國的海狼級核潛艇中裝備了振動噪聲主動控制系統(tǒng)，與其全艦噪聲監(jiān)控系統(tǒng)配合使用，其噪聲水平已經(jīng)低于海洋的背景噪聲【walrod，1999】：而美國新一代的弗吉尼亞級潛艇的噪聲水平更是在海狼級的基礎上進一步得到降低。澳大利亞海軍對柯林斯
6、級潛艇的動力裝置也施加主動吸振技術(shù)，以雙層隔振裝置為目標對它的所有自由度的振動都進行了主動吸振控制并取得了良好的效果(“X，Cazz01atoBS，et，2002)。圖L1為瑞典Karlskrona／ro肌ebv大學研制的一種基于電動式作動器的主動隔振裝置，該系統(tǒng)已經(jīng)成功的應用與于瑞典的軍用船只并取得了良好的效果(MathiasWjSvenJ，et，2001)。圖1．1電動式主動隔振器圖1．2是英國謝菲爾德大學研制的一種‘智能彈簧’主被動復合隔振系統(tǒng)(DaleyS，JohnsonFA，et，2004)，其基本思想是在被動隔振系統(tǒng)基礎上，增加主動隔振器來提高整體隔
7、振能力，圖1．3是該主動隔振器與一般隔振器的性能比較。從圖1．3可以看出，．加入主動隔振器以后，低頻隔振效果有了明顯的提高。一2一笫1章緒論達28dB，因此研究新型主動隔振技術(shù)具有重要的國防意義。作者所在的振動控制與運動體控制實驗室研制了一種磁懸浮主動隔振器，其主動隔振單元(作動器)的工作原理與主動磁軸承相同，即利用磁場同極相斥，異極相吸的原理，通過在電磁鐵中施加控制電流來產(chǎn)生主動控制力。由于主動隔振單元無接觸無摩擦，因而具有壽命長，工作噪聲低的特點，非常適合用于潛艇的降噪隔振。本課題主要負責模擬實驗平臺的設計與實現(xiàn)，磁懸浮隔振器的特性測試以及建模等工作。1．2
8、磁懸浮系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀早
