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摘要：船舶传动装置是实现舰船发动机与推进器（一般为螺旋桨）的能量传递，同时又将螺旋桨旋转产生的轴向推力通过轴系传给船体，推动船舶前进的系统，是舰船动力装置系统中必不可少的重要部件。
关键词：船舶；传动装置；振动控制技术；探析
前言：
主推进系统传动装置是船舶最主要的关键系统，主机产生的原动力通过传动装置转变为船舶的推进动力，推动船舶前进。由于舒适性、隐身性、抗冲击以及降低船体疲劳激励的需要，一些特殊船舶对主推进传动装置采取弹性安装的隔振措施，使得振动噪声控制成为其主要设计指标之一。更由于弹性安装的要求，出现了原动机隔振装置、后传动装置的弹性元件和隔振元件，导致主推进传动装置大型化和复杂化，设计时不仅要考虑结构、性能、尺寸等方面的常规要求，更要考虑隔振效果、结构振动传递、抗冲击能力、稳定性分析等指标要求，包括隔振装置、弹性元件选型，以及系统振动控制、抗冲击性能的计算分析等。
1传统船舶传动装置振动控制技术分析
迄今为止，全球大部分船舶的主要来源仍然以柴油发动机为主，其中船舶的传动装置主要包括传动齿轮、曲轴。船舶在柴油机作用下，能够获得足够的动力，船舶传动装置能够有效节约船舶能源，在航行过程中，有助于保持正常状态。但是，随着船舶动力系统的不断发展，如功率變得越来越大、速度变得越来越高等，随之也出现了越来越严重的船舶噪声问题和振动问题。船舶动力装置要满足船舶不同活动中需要的不同动力。一般来说，船舶动力系统大致可以划分为两大部分，即辅助动力装置和主动力装置。其中，船舶航行需要的主要推进动力主要来源于主动力装置：向主机提供服务的附属装置轴系、轴系和主机之间的后传动装置啮轮箱、推进器、弹性联轴器、离合器等。总体来说，船舶主要产生3种类型的噪声，即水动力噪声、螺旋桨噪声、机械噪声。其中主要机械噪声源就是船舶动力系统。而机械噪声包括两种类型噪声，即空气噪声、结构噪声，其中，动力设备因振动而产生的噪声便是结构噪声。所以，为能够有效控制船舶机械噪声，关键在于要有效控制主推进传动装置的振动。
船舶传动转置产生的噪声常常会引发多种负面影响，①降低船舶传动装置和柴油机主机的工作性能，使其使用时间变短；②船舶在噪声、振动作用下，会不断提高船舶功率的损耗，引发极为严重的能源浪费现象；③在噪声、振动作用下，会产生噪声污染，进而船载设备等有关工作便会遭受影响，严重降低船舶人机系统的性能。根据船舶声学指标要求，主动力系统的原动机是船舶机械噪声处理的首个对象，包括汽轮发电机组、柴油机、燃气轮机等，选用的处理措施有安装浮筏隔振装置、安装双层隔振装置、安装箱装体等。其次，对于一些传动装置，如果它们存在结构噪声传递途径，如弹性联轴器、推力轴承、齿轮箱等，选用的处理措施有安装高弹性联轴器、推力轴承阻尼处理、安装齿轮箱硬弹性等。其中，高弹性联轴器具有很多作用，不但能够对沿轴向进行传递的振动能量进行有效阻止作用，而且能够对中补偿作用，能够对冲击变形起到补偿作用，能够对轴系扭振状况进行有效改善等。对于各种类型的船舶，具有不同的振动噪声控制的需求。
一般来说，安全性、舒适性是一般民用船舶的振动噪声控制需求；对于军用舰船，尤其是像用于猎雷和扫雷的舰船、用于猎潜和反潜的水面舰艇、潜艇等这种具有隐身性要求的舰船，他们对水下辐射噪声提出了非常高的限制要求，因此，必须要制定出有效的船舶传动装置振动控制技术。到目前为止，针对船舶传动系统的隔振技术，工业行业已对其进行了大量的深入研究。其中，船舶传动装置振动控制技术大致可以划分为3大类型：①被动控制，在船舶传动装置振动控制中，振动控制是一种非常经典的方法，在振动控制过程中，不需要给予其他动力，将传动装置的形变作为主要依据所被动产生的，便为振动控制。实际上，被动控制结构、被动控制原理并不复杂，当前船舶振动控制领域中，对振动控制方法的运用是非常广泛的；②主动控制，其属于有源控制，在安装隔离船舶传动装置，对外部动力进行输入以进行控制，即为主动控制。对于主动控制，主要将被控系统的动态特性作为主要依据，能够有效调节输入能量，且具有一定的自适应性；③半主动控制，在被动控制、主动控制之间的一种控制，即为半主动控制，在振动或者过程中，无需输入过多的外加能源。和其他两种控制方式相比，半主动控制主要具有的优点有不需要过多的能量需求、具有较好的经济性、具有比较强的实时性。
2船舶传动装置振动控制技术分析
2.1模糊自适应控制原理
为了提高船舶传动装置的振动控制水平，本研究采用现代控制理论的模糊控制算法，利用基于状态方程的时域分析方法，对船舶传动装置的振动信号进行分析和处理。模糊控制是一种非线性控制，其主要的控制要素如下：
（1）隶属度函数对于定义域U中的任意元素x，x∈U，且x与[0，1]区间的一个函数值α（x）一一对应，此时α（x）称为定义域U内元素x的隶属度。隶属度函数是在[0，1]区间的一个连续函数，且满足α（x）>0。
（2）模糊集合是指具有某种属性的个体集合，与隶属度函数之间有对应关系。模糊集合有以下多种表示方法：①有序对表示法定义域U内的模糊集合A可表示为元素与隶属度函数的有序对，如下式：
2.2船舶传动装置的隔振平台模型设计
由于船舶传动装置的振动是一个高度非线性、时变性的参数系统，在设计隔振平台时需要建立相应的函数模型。文章在建立船舶传动装置和柴油主机隔振模型时，主要考虑到两方面的控制原则：①当振动系统受到低频激励时，系统应该表现为高刚度和高阻尼响应；②当振动系统受到高频激励时，系统的响应为低刚度和低阻尼。只有满足这两点控制原则，船舶传动装置和主机的减振效果才能得到保障。
2.3船舶传动装置的振动控制器整体设计
结合自适应模糊控制算法，本研究设计的船舶传动装置振动控制器主要满足以下几个功能：（1）控制功能振动控制器在运行时，需要根据传动装置和船舶主机的振动程度给定合适的控制量，在控制传动装置振动的同时减少功率的消耗。（2）学习功能是模糊控制算法的一大优势，传动转置的振动控制器可以学习控制量的控制效果，进而改进控制决策基于模糊控制算法的船舶传动装置振动控制系统主要包括光电转换传感器、DSP信号处理器、高通滤波器、低通滤波器、功率放大器和数据采集仪、变频器等元件。
结语：
主推进传动装置是舰船主要的振动噪声源，也是振动噪声控制重点关注对象。主推进传动装置振动控制与原动机的安装形式直接有关，首先关注主机的减振降噪方案，后传动、轴系将与主机适应。由于主机隔振措施的不同，后传动和轴系的隔振措施和方式也不同，振动控制的原则是：各振动传递途径的振动水平相当，没有短板效应。传动装置元件特性的缺乏是制约系统分析评估技术的关键，因此开展弹性元件振动、冲击特性参数的测量和计算研究刻不容缓。
参考文献：
[1]黄亚农，谢刚，李维嘉，等.船舶舵机传动机构的冲击振动及优化控制研究[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2017，41（1）：132–135.
关键词：船舶；传动装置；振动控制技术；探析
前言：
主推进系统传动装置是船舶最主要的关键系统，主机产生的原动力通过传动装置转变为船舶的推进动力，推动船舶前进。由于舒适性、隐身性、抗冲击以及降低船体疲劳激励的需要，一些特殊船舶对主推进传动装置采取弹性安装的隔振措施，使得振动噪声控制成为其主要设计指标之一。更由于弹性安装的要求，出现了原动机隔振装置、后传动装置的弹性元件和隔振元件，导致主推进传动装置大型化和复杂化，设计时不仅要考虑结构、性能、尺寸等方面的常规要求，更要考虑隔振效果、结构振动传递、抗冲击能力、稳定性分析等指标要求，包括隔振装置、弹性元件选型，以及系统振动控制、抗冲击性能的计算分析等。
1传统船舶传动装置振动控制技术分析
迄今为止，全球大部分船舶的主要来源仍然以柴油发动机为主，其中船舶的传动装置主要包括传动齿轮、曲轴。船舶在柴油机作用下，能够获得足够的动力，船舶传动装置能够有效节约船舶能源，在航行过程中，有助于保持正常状态。但是，随着船舶动力系统的不断发展，如功率變得越来越大、速度变得越来越高等，随之也出现了越来越严重的船舶噪声问题和振动问题。船舶动力装置要满足船舶不同活动中需要的不同动力。一般来说，船舶动力系统大致可以划分为两大部分，即辅助动力装置和主动力装置。其中，船舶航行需要的主要推进动力主要来源于主动力装置：向主机提供服务的附属装置轴系、轴系和主机之间的后传动装置啮轮箱、推进器、弹性联轴器、离合器等。总体来说，船舶主要产生3种类型的噪声，即水动力噪声、螺旋桨噪声、机械噪声。其中主要机械噪声源就是船舶动力系统。而机械噪声包括两种类型噪声，即空气噪声、结构噪声，其中，动力设备因振动而产生的噪声便是结构噪声。所以，为能够有效控制船舶机械噪声，关键在于要有效控制主推进传动装置的振动。
船舶传动转置产生的噪声常常会引发多种负面影响，①降低船舶传动装置和柴油机主机的工作性能，使其使用时间变短；②船舶在噪声、振动作用下，会不断提高船舶功率的损耗，引发极为严重的能源浪费现象；③在噪声、振动作用下，会产生噪声污染，进而船载设备等有关工作便会遭受影响，严重降低船舶人机系统的性能。根据船舶声学指标要求，主动力系统的原动机是船舶机械噪声处理的首个对象，包括汽轮发电机组、柴油机、燃气轮机等，选用的处理措施有安装浮筏隔振装置、安装双层隔振装置、安装箱装体等。其次，对于一些传动装置，如果它们存在结构噪声传递途径，如弹性联轴器、推力轴承、齿轮箱等，选用的处理措施有安装高弹性联轴器、推力轴承阻尼处理、安装齿轮箱硬弹性等。其中，高弹性联轴器具有很多作用，不但能够对沿轴向进行传递的振动能量进行有效阻止作用，而且能够对中补偿作用，能够对冲击变形起到补偿作用，能够对轴系扭振状况进行有效改善等。对于各种类型的船舶，具有不同的振动噪声控制的需求。
一般来说，安全性、舒适性是一般民用船舶的振动噪声控制需求；对于军用舰船，尤其是像用于猎雷和扫雷的舰船、用于猎潜和反潜的水面舰艇、潜艇等这种具有隐身性要求的舰船，他们对水下辐射噪声提出了非常高的限制要求，因此，必须要制定出有效的船舶传动装置振动控制技术。到目前为止，针对船舶传动系统的隔振技术，工业行业已对其进行了大量的深入研究。其中，船舶传动装置振动控制技术大致可以划分为3大类型：①被动控制，在船舶传动装置振动控制中，振动控制是一种非常经典的方法，在振动控制过程中，不需要给予其他动力，将传动装置的形变作为主要依据所被动产生的，便为振动控制。实际上，被动控制结构、被动控制原理并不复杂，当前船舶振动控制领域中，对振动控制方法的运用是非常广泛的；②主动控制，其属于有源控制，在安装隔离船舶传动装置，对外部动力进行输入以进行控制，即为主动控制。对于主动控制，主要将被控系统的动态特性作为主要依据，能够有效调节输入能量，且具有一定的自适应性；③半主动控制，在被动控制、主动控制之间的一种控制，即为半主动控制，在振动或者过程中，无需输入过多的外加能源。和其他两种控制方式相比，半主动控制主要具有的优点有不需要过多的能量需求、具有较好的经济性、具有比较强的实时性。
2船舶传动装置振动控制技术分析
2.1模糊自适应控制原理
为了提高船舶传动装置的振动控制水平，本研究采用现代控制理论的模糊控制算法，利用基于状态方程的时域分析方法，对船舶传动装置的振动信号进行分析和处理。模糊控制是一种非线性控制，其主要的控制要素如下：
（1）隶属度函数对于定义域U中的任意元素x，x∈U，且x与[0，1]区间的一个函数值α（x）一一对应，此时α（x）称为定义域U内元素x的隶属度。隶属度函数是在[0，1]区间的一个连续函数，且满足α（x）>0。
（2）模糊集合是指具有某种属性的个体集合，与隶属度函数之间有对应关系。模糊集合有以下多种表示方法：①有序对表示法定义域U内的模糊集合A可表示为元素与隶属度函数的有序对，如下式：
2.2船舶传动装置的隔振平台模型设计
由于船舶传动装置的振动是一个高度非线性、时变性的参数系统，在设计隔振平台时需要建立相应的函数模型。文章在建立船舶传动装置和柴油主机隔振模型时，主要考虑到两方面的控制原则：①当振动系统受到低频激励时，系统应该表现为高刚度和高阻尼响应；②当振动系统受到高频激励时，系统的响应为低刚度和低阻尼。只有满足这两点控制原则，船舶传动装置和主机的减振效果才能得到保障。
2.3船舶传动装置的振动控制器整体设计
结合自适应模糊控制算法，本研究设计的船舶传动装置振动控制器主要满足以下几个功能：（1）控制功能振动控制器在运行时，需要根据传动装置和船舶主机的振动程度给定合适的控制量，在控制传动装置振动的同时减少功率的消耗。（2）学习功能是模糊控制算法的一大优势，传动转置的振动控制器可以学习控制量的控制效果，进而改进控制决策基于模糊控制算法的船舶传动装置振动控制系统主要包括光电转换传感器、DSP信号处理器、高通滤波器、低通滤波器、功率放大器和数据采集仪、变频器等元件。
结语：
主推进传动装置是舰船主要的振动噪声源，也是振动噪声控制重点关注对象。主推进传动装置振动控制与原动机的安装形式直接有关，首先关注主机的减振降噪方案，后传动、轴系将与主机适应。由于主机隔振措施的不同，后传动和轴系的隔振措施和方式也不同，振动控制的原则是：各振动传递途径的振动水平相当，没有短板效应。传动装置元件特性的缺乏是制约系统分析评估技术的关键，因此开展弹性元件振动、冲击特性参数的测量和计算研究刻不容缓。
参考文献：
[1]黄亚农，谢刚，李维嘉，等.船舶舵机传动机构的冲击振动及优化控制研究[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2017，41（1）：132–135.