專利名稱：改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種減振、防沖裝置，特別是一種船上推進(jìn)動(dòng)力設(shè)備或裝置的減振、防沖裝置。本發(fā)明還涉及一種船上推進(jìn)動(dòng)力設(shè)備或裝置的減振、防沖方法。
背景技術(shù)：
船用動(dòng)力設(shè)備的工作環(huán)境是沖擊和振動(dòng)同時(shí)存在。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代兵器技術(shù)的發(fā)展，水中爆炸所形成的爆炸當(dāng)量、沖擊持續(xù)時(shí)間均明顯增加，且命中率也有了提高，對(duì)于船用設(shè)備的威脅也更加嚴(yán)重，提高船用動(dòng)力設(shè)備的抗沖擊能力已經(jīng)成為保障現(xiàn)代艦船生命力的迫切需求。
目前，為了改善船用動(dòng)力設(shè)備的振動(dòng)向船體的輻射，通常在設(shè)備和船體基礎(chǔ)之間使用隔振器，然而，在設(shè)計(jì)時(shí)受到結(jié)構(gòu)的限制，使得雙層隔振系統(tǒng)的隔振性能比較理想，而抗沖性能往往不能滿足實(shí)際要求。目前為了改善雙層隔振系統(tǒng)的沖擊性能，在實(shí)際工程在中往往采用在雙層隔振系統(tǒng)中安裝限位器的方法，但是同時(shí)也引入了新的問(wèn)題如設(shè)備受到?jīng)_擊時(shí)碰到限位器會(huì)產(chǎn)生二次沖擊，使沖擊過(guò)程變成了復(fù)雜的強(qiáng)非線性問(wèn)題，增加了研究的難度。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能更好地滿足雙層隔振系統(tǒng)的隔振抗沖的需要，使得雙層隔振系統(tǒng)所受到的沖擊能夠被及時(shí)地檢測(cè)和最大限度地削弱，而且雙層隔振系統(tǒng)傳向船體基礎(chǔ)的振動(dòng)也能被有效地減小的改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的裝置和方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的裝置的組成包括安裝在被保護(hù)的船用動(dòng)力設(shè)備上的半主動(dòng)吸振器和拾振傳感器，安裝在船體基礎(chǔ)上的拾沖傳感器，拾振傳感器、拾沖傳感器分別連接DSP控制器，DSP控制器經(jīng)過(guò)恒流源電路后連接半主動(dòng)吸振器，恒流源電路連接有直流電源。
本發(fā)明的改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的裝置還可以包括
1、所述的半主動(dòng)吸振器是電磁式半主動(dòng)吸振器。
本發(fā)明的改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的方法為1)將半主動(dòng)吸振器放置在雙層隔振系統(tǒng)中的船用動(dòng)力設(shè)備上，并根據(jù)雙層隔振系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定半主動(dòng)吸振器的最佳抗沖參數(shù)，所述的最佳抗沖參數(shù)包括最佳抗沖質(zhì)量、最佳抗沖阻尼和最佳抗沖擊工作頻率；2)判斷雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，看其是受沖擊狀態(tài)還是振動(dòng)工作狀態(tài)；3)當(dāng)沖擊沒(méi)有來(lái)到時(shí)，雙層隔振系統(tǒng)為振動(dòng)工作狀態(tài)，此時(shí)將半主動(dòng)吸振器的工作頻率調(diào)整為與船用動(dòng)力設(shè)備的振動(dòng)主頻率相同；4)當(dāng)沖擊來(lái)到時(shí)，雙層隔振系統(tǒng)為受沖擊狀態(tài)，將主動(dòng)吸振器的工作頻率調(diào)整為預(yù)先得到的最佳抗沖擊工作頻率；5)當(dāng)沖擊作用結(jié)束后，雙層隔振系統(tǒng)從受沖擊狀態(tài)轉(zhuǎn)變成振動(dòng)工作狀態(tài)，半主動(dòng)吸振器的工作頻率也從最佳抗沖擊工作頻率轉(zhuǎn)變?yōu)榇脛?dòng)力設(shè)備的振動(dòng)主頻率，直到下一次沖擊作用的開(kāi)始。
本發(fā)明的改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的方法還可以包括1、所述的判斷雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，看其是受沖擊狀態(tài)還是振動(dòng)工作狀態(tài)，是將雙層隔振系統(tǒng)所在的船體基礎(chǔ)的加速度信號(hào)作為沖擊狀態(tài)的判斷信號(hào)，當(dāng)其大于某一判定值時(shí)為沖擊狀態(tài)，小于時(shí)為振動(dòng)工作狀態(tài)。
2、所述的判斷雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，看其是受沖擊狀態(tài)還是振動(dòng)工作狀態(tài)，是在雙層隔振系統(tǒng)的船板基礎(chǔ)和上層的船用動(dòng)力設(shè)備上同時(shí)采集信號(hào)，并將從船板基礎(chǔ)上檢測(cè)到的信號(hào)定義為沖擊判斷信號(hào)，根據(jù)其來(lái)判定雙層隔振系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊，將從船用動(dòng)力設(shè)備上檢測(cè)到的信號(hào)定義為振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)其來(lái)得到船用動(dòng)力設(shè)備的振動(dòng)主頻率。
本發(fā)明的改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的裝置，包括由拾振傳感器、拾沖傳感器和DSP控制器所構(gòu)成的信號(hào)采集和處理部分，還包括由直流電源和恒流源電路所構(gòu)成的電流控制部分，以及由安裝在雙層隔振系統(tǒng)中船用動(dòng)力設(shè)備上的電磁式半主動(dòng)吸振器構(gòu)成的執(zhí)行部分。
其中的信號(hào)采集和處理部分的作用是采集相關(guān)信號(hào)來(lái)判斷雙層隔振系統(tǒng)的工作狀態(tài)。拾振傳感器測(cè)取雙層隔振系統(tǒng)中的船用動(dòng)力設(shè)備的振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)，而拾沖傳感器測(cè)取船板基礎(chǔ)的沖擊判斷信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)同時(shí)輸入到DSP控制器中，經(jīng)過(guò)其中的控制程序運(yùn)算后輸出相應(yīng)的電壓控制信號(hào)給電流控制部分中的恒流源電路。
其中的電流控制部分的作用是根據(jù)信號(hào)采集和處理部分輸出的電壓控制信號(hào)得到相應(yīng)的電磁式半主動(dòng)吸振器工作電流。恒流源電路根據(jù)電壓控制信號(hào)的大小，來(lái)增大或者減小直流電源供給電磁式半主動(dòng)吸振器的電流。
其中的執(zhí)行部分的作用是根據(jù)電流控制部分提供的電流大小來(lái)得到相應(yīng)的電磁式半主動(dòng)吸振器的工作頻率，使其能夠在雙層隔振系統(tǒng)中進(jìn)行減振或者抗沖擊。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于首先，本發(fā)明可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，并可以根據(jù)工作環(huán)境的不同兼顧雙層隔振系統(tǒng)的抗沖性能和減振能力兩個(gè)方面，使得本發(fā)明的應(yīng)用范圍可以包括船用動(dòng)力設(shè)備的全部狀態(tài)。
其次，雙層隔振系統(tǒng)在受到?jīng)_擊時(shí)上層的船用動(dòng)力設(shè)備所受到的沖擊能量被電磁式半主動(dòng)吸振器所吸收，船用動(dòng)力設(shè)備的沖擊響應(yīng)可以被有效地降低，最大沖擊位移響應(yīng)峰峰值被減小，可以有效保護(hù)船用動(dòng)力設(shè)備與其他設(shè)備之間的連接部件在沖擊狀態(tài)下的安全性。
其次，本發(fā)明所采用的控制器為DSP，其卓越的運(yùn)算速度使得本發(fā)明中的半主動(dòng)控制系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間迅速，能快速捕捉?jīng)_擊信號(hào)和快速改變電磁式半主動(dòng)吸振器的工作狀態(tài)，故半主動(dòng)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間很短，能夠及時(shí)抗沖。
再次，本發(fā)明提高了雙層隔振系統(tǒng)的隔振能力，電磁式半主動(dòng)吸振器安裝在船用動(dòng)力設(shè)備上吸收其振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量，可以減小雙層隔振系統(tǒng)的源振動(dòng)程度，經(jīng)過(guò)雙層隔振系統(tǒng)后的振動(dòng)被本發(fā)明的系統(tǒng)所有效控制。
綜上所述，本發(fā)明具有抗沖、減振兩種功能，且反應(yīng)時(shí)間短，能夠滿足對(duì)于沖擊控制的瞬時(shí)性的要求，使用本發(fā)明后的雙層隔振系統(tǒng)的整體性能都能得到有效地提高。


圖1是本發(fā)明的改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是試驗(yàn)所得到的本發(fā)明對(duì)于雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能改善效果圖；圖3是試驗(yàn)所得到的本發(fā)明對(duì)于雙層隔振系統(tǒng)的減振和抗沖性能改善效果圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1，作為被保護(hù)的上層質(zhì)量的被保護(hù)的船用動(dòng)力設(shè)備1、中間質(zhì)量2、彈性減震器3和彈性減震器4構(gòu)成了雙層隔振系統(tǒng)被安置在船體基礎(chǔ)5上；拾振傳感器6、拾沖傳感器7、DSP控制器8、恒流源電路9、直流電源10、電磁式半主動(dòng)吸振器11構(gòu)成了半主動(dòng)控制系統(tǒng)。雙層隔振系統(tǒng)中的被保護(hù)的船用動(dòng)力設(shè)備1上安裝了電磁式半主動(dòng)吸振器11，并被拾振傳感器6測(cè)取其振動(dòng)信號(hào)作為振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)，而拾沖傳感器7測(cè)取船體基礎(chǔ)5的加速度信號(hào)作為沖擊判斷信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)同時(shí)輸入到DSP控制器8中。
DSP控制器8中的控制程序根據(jù)輸入的兩個(gè)信號(hào)判斷雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，運(yùn)算后輸出相應(yīng)的電壓控制信號(hào)。當(dāng)拾沖傳感器7測(cè)取船體基礎(chǔ)5的沖擊判斷信號(hào)大于某一設(shè)定值，則DSP控制器8判斷船體基礎(chǔ)5上傳來(lái)了沖擊，雙層隔振系統(tǒng)受到了沖擊作用，半主動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)入抗沖擊工作狀態(tài)；否則認(rèn)為雙層隔振系統(tǒng)沒(méi)有受到?jīng)_擊作用，半主動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)入減振工作狀態(tài)。
當(dāng)船體基礎(chǔ)5上沒(méi)有沖擊時(shí)，半主動(dòng)控制系統(tǒng)為減振工作狀態(tài)，DSP控制器8中的DSP控制程序根據(jù)拾振傳感器6測(cè)取的振動(dòng)信號(hào)計(jì)算得到被保護(hù)的船用動(dòng)力設(shè)備1的振動(dòng)主頻率，并輸出相對(duì)應(yīng)的電壓控制信號(hào)給恒流源電路9，使得直流電源10提供給電磁式半主動(dòng)吸振器11的電流可以使得其工作頻率與被保護(hù)的船用動(dòng)力設(shè)備1的振動(dòng)主頻率相同，從而達(dá)到跟蹤振動(dòng)頻率以減振的效果。
當(dāng)船體基礎(chǔ)5上受到?jīng)_擊時(shí)，半主動(dòng)控制系統(tǒng)為抗沖擊工作狀態(tài)，DSP控制器8輸出最佳抗沖擊工作頻率所對(duì)應(yīng)的電壓控制信號(hào)給恒流源電路9，使得直流電源10供給電磁式半主動(dòng)吸振器11的電流大小能使其工作頻率為最佳抗沖擊工作頻率，從而使得需要被保護(hù)的船用動(dòng)力設(shè)備1的沖擊位移響應(yīng)最大峰峰值減小到最多，達(dá)到了改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的目的。
當(dāng)拾沖傳感器7測(cè)取船體基礎(chǔ)5的沖擊加速度信號(hào)小于某一設(shè)定值時(shí)，半主動(dòng)控制系統(tǒng)認(rèn)為雙層隔振系統(tǒng)的受沖擊狀態(tài)結(jié)束，不需要繼續(xù)抗沖，故半主動(dòng)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)入減振工作狀態(tài)，直到下一個(gè)沖擊作用被檢測(cè)到。
圖2為試驗(yàn)所得到的本發(fā)明對(duì)于雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能改善效果圖在相同的沖擊作用條件下，被保護(hù)的船用動(dòng)力設(shè)備1的沖擊位移響應(yīng)峰峰值在半主動(dòng)控制系統(tǒng)控制后較控制前減少了27.2％。
圖3為試驗(yàn)所得到的本發(fā)明對(duì)于雙層隔振系統(tǒng)的減振和抗沖性能改善效果圖在振動(dòng)狀態(tài)，被保護(hù)的船用動(dòng)力設(shè)備1的振動(dòng)位移響應(yīng)峰峰值在半主動(dòng)控制系統(tǒng)控制后較控制前減少了19.7％，在沖擊狀態(tài)，被保護(hù)的船用動(dòng)力設(shè)備1的沖擊位移響應(yīng)峰峰值在半主動(dòng)控制系統(tǒng)控制后較控制前減少了22.6％。
權(quán)利要求
1.一種改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的裝置，其特征是包括安裝在被保護(hù)的船用動(dòng)力設(shè)備上的半主動(dòng)吸振器和拾振傳感器，安裝在船體基礎(chǔ)上的拾沖傳感器，拾振傳感器、拾沖傳感器分別連接DSP控制器，DSP控制器經(jīng)過(guò)恒流源電路后連接半主動(dòng)吸振器，恒流源電路連接有直流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的裝置，其特征是所述的半主動(dòng)吸振器是電磁式半主動(dòng)吸振器。
3.一種改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的方法，其特征是1)將半主動(dòng)吸振器放置在雙層隔振系統(tǒng)中的船用動(dòng)力設(shè)備上，并根據(jù)雙層隔振系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定半主動(dòng)吸振器的最佳抗沖參數(shù)，所述的最佳抗沖參數(shù)包括最佳抗沖質(zhì)量、最佳抗沖阻尼和最佳抗沖擊工作頻率；2)判斷雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，看其是受沖擊狀態(tài)還是振動(dòng)工作狀態(tài)；3)當(dāng)沖擊沒(méi)有來(lái)到時(shí)，雙層隔振系統(tǒng)為振動(dòng)工作狀態(tài)，此時(shí)將半主動(dòng)吸振器的工作頻率調(diào)整為與船用動(dòng)力設(shè)備的振動(dòng)主頻率相同；4)當(dāng)沖擊來(lái)到時(shí)，雙層隔振系統(tǒng)為受沖擊狀態(tài)，將主動(dòng)吸振器的工作頻率調(diào)整為預(yù)先得到的最佳抗沖擊工作頻率；5)當(dāng)沖擊作用結(jié)束后，雙層隔振系統(tǒng)從受沖擊狀態(tài)轉(zhuǎn)變成振動(dòng)工作狀態(tài)，半主動(dòng)吸振器的工作頻率也從最佳抗沖擊工作頻率轉(zhuǎn)變?yōu)榇脛?dòng)力設(shè)備的振動(dòng)主頻率，直到下一次沖擊作用的開(kāi)始。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的方法，其特征是所述的判斷雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，看其是受沖擊狀態(tài)還是振動(dòng)工作狀態(tài)，是將雙層隔振系統(tǒng)所在的船體基礎(chǔ)的加速度信號(hào)作為沖擊狀態(tài)的判斷信號(hào)，當(dāng)其大于某一判定值時(shí)為沖擊狀態(tài)，小于時(shí)為振動(dòng)工作狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的方法，其特征是所述的判斷雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，看其是受沖擊狀態(tài)還是振動(dòng)工作狀態(tài)，是在雙層隔振系統(tǒng)的船板基礎(chǔ)和上層的船用動(dòng)力設(shè)備上同時(shí)采集信號(hào)，并將從船板基礎(chǔ)上檢測(cè)到的信號(hào)定義為沖擊判斷信號(hào)，根據(jù)其來(lái)判定雙層隔振系統(tǒng)是否受到?jīng)_擊，將從船用動(dòng)力設(shè)備上檢測(cè)到的信號(hào)定義為振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)其來(lái)得到船用動(dòng)力設(shè)備的振動(dòng)主頻率。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的裝置及方法。包括安裝在被保護(hù)的船用動(dòng)力設(shè)備上的半主動(dòng)吸振器和拾振傳感器，安裝在船體基礎(chǔ)上的拾沖傳感器，拾振傳感器、拾沖傳感器分別連接DSP控制器，DSP控制器經(jīng)過(guò)恒流源電路后連接半主動(dòng)吸振器，恒流源電路連接有直流電源。本發(fā)明具有抗沖、減振兩種功能，且反應(yīng)時(shí)間短，能夠滿足對(duì)于沖擊控制的瞬時(shí)性的要求，使用本發(fā)明后的雙層隔振系統(tǒng)的整體性能都能得到有效地提高。
文檔編號(hào)F16F13/04GK101088861SQ20071007239
公開(kāi)日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2007年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者李玩幽, 劉學(xué)廣, 陳熙霞, 靳國(guó)永, 率志君 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)