潜航器为可开展水下工作的智能化系统,潜航器也称“水下机器人”。作为一种高度集成的重要装备,必须对其由内部机电设备发出的振动噪声进行严格的隔离和控制。本文在国家自然科学基金(51675306)的支持下,构建了圆舱内浮筏隔振系统理论模型,采用数值模拟的方法分析了各物理参数对系统隔振效果的影响趋势,在实际的工程应用背景之下,确定了隔振器的型号并开展了隔振器动力学特性分析。采用满足国标要求的结构钢型材,设计了浮筏隔振系统中层筏体,把潜航器动力舱段视作整体结构,研究了它的动力学特性,试制了浮筏减振系统工程物理样机,与潜航器动力舱段集成后,对隔振效果进行了实验测试。该研究对潜航器动力舱段的减振降噪具有重要的意义。本课题主要的研究内容可归纳如下:(1)运用四端参数法与子结构导纳法,构建了圆舱内浮筏隔振系统的动力学建模。建立了刚性机器、上层隔振器、下层隔振器及中层筏架的四端参数模型与导纳矩阵描述,通过子结构综合法对各子系统进行了组装,推出了传递至基础的力和速度表达式,采用振级落差作为隔振性能评价指标,讨论了系统主要的物理参数对隔振特性的影响规律,为浮筏减振系统设计与研究提供理论基础。(2)根据工程中的输入参数和设计指标,给出潜航器动力舱内燃料电池的浮筏隔振系统总体设计方案,设计计算了上层隔振器和下层隔振器的静刚度,结合隔振器的选用原则,为本课题浮筏隔振系统选择了恰当的隔振器;进一步的应用Ansys研究了隔振器的模态特性、静压缩特性以及刚度特性。(3)根据工程需求,初步设计了浮筏中间筏架结构模型,对四种不同材料组合的筏架结构进行了谐响应分析,最终确定整个筏架全部采用结构钢型材制造;进一步地,根据国标的相关要求,采用国标规定的结构钢型材,设计出浮筏筏架工程模型,并与隔振器、振源设备和耐压舱进行集成,形成潜航器动力舱段模型;进而研究了动力舱段的模态特性以及谐响应特性,选用振级落差作为系统隔振效果的评价指标,分析可得该隔振系统可实现59.7dB的隔振效果;最后分别研究了潜航器平稳运行状态、横摇30°状态以及纵倾30°状态下的静力学特性,主要包括各状态下的位移情况以及应力情况,通过分析可得,该动力舱段整体满足静力学指标要求。(4)绘制了浮筏筏架工程图并完成工程样机的加工制造;对潜航器动力舱段工程样机进行了现场装配;对动力舱段工程样机进行了隔振器静变形实验测试,测得上层隔振器压缩变形量为6.2mm,测得下层隔振器压缩变形量为8.3 mm,可得VD5隔振器压缩变形量在工程限值之内;最后进行了浮筏隔振系统隔振性能实验测试,测得全频程内振级数据信息,以振级落差为系统隔振性能评价分析指标,分析了系统的隔振性能。最终可得:应用浮筏隔振系统以后,0-200Hz范围内的平均振级落差达到了 38.8dB,满足隔振设计要求。