專利名稱：一種控制船只的聲輻射的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及ー種主動振動控制。具體而言，本發(fā)明涉及對承受諧和或者振蕩位移或者力作用的結(jié)構(gòu)或者實體的機械振動進行隔離的方法和設(shè)備。本發(fā)明適用于航空器領(lǐng)域，尤其是，直升機和其它旋轉(zhuǎn)機翼的航空器。
背景技術(shù)：
多年以來，人們一直致力于設(shè)計用于隔離從振動體傳遞到其它實體的振動隔振設(shè)備。在需要將振蕩或者振動設(shè)備(諸如，發(fā)動機)的振動從結(jié)構(gòu)的其余部分隔離出來的諸多領(lǐng)域中，此類設(shè)備十分適用。典型的振動隔離和衰減設(shè)備(“隔離器”)采用機械系統(tǒng)元件(彈簧和質(zhì)量塊)的不同組合，對整個系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性進行調(diào)整，以在系統(tǒng)中所關(guān)心的結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)可接受的振動水平。廣泛應(yīng)用這些隔振器的領(lǐng)域之ー為航空器，其中，使用隔振系統(tǒng)以將機身或者航空器的其它部分從諸如諧和振動的機械振動中隔離出來，這些諧和振動與推進系統(tǒng)有關(guān)，源自航空器的發(fā)動機、傳動部分和螺旋槳或旋翼。隔振器與現(xiàn)有技術(shù)中被誤稱為“隔離器”的減震裝置明顯不同。用于振動的簡單力學(xué)公式如下F = mx+cx + kx隔振器使用慣性カ(Μ )來消除弾力(kx)。另ー方面，減震裝置使用損耗效應(yīng)(d>來從振動系統(tǒng)中去除能量。在設(shè)計航空器隔振系統(tǒng)時，ー個重要的工程目的是最小化長度、重量和包括隔離設(shè)備的橫截面在內(nèi)的整體尺寸。這是與航空器相關(guān)的所有工程工作的首要目的。在設(shè)計和制造直升機和其它旋轉(zhuǎn)機翼航空器(例如，傾斜旋翼航空器)時顯得尤其重要，這是由于需要克服航空器的靜負載，并且由此與固定機翼航空器相比一定程度限制了其有效載荷。在設(shè)計隔振系統(tǒng)時，另外ー個重要的工程目的是保存工程資源，其已經(jīng)花費在航空器的其它方面的設(shè)計或者隔振系統(tǒng)中。換言之，ー個重要的エ業(yè)目的是增強隔振系統(tǒng)的性能，而無需對現(xiàn)有隔振系統(tǒng)中的所有部件進行根本的再建或者完全重新設(shè)計。在隔振領(lǐng)域中，尤其是應(yīng)用于航空器和直升機的隔振領(lǐng)域中，標志性開端公開于1980年12月2日向Halwes等共同授權(quán)的題為“振動抑制系統(tǒng)(Vibration SuppressionSystem) ”的美國專利No. 4236607 (Halwes ‘607)中。在此引入Halwes ‘607做為參照。Halwes ‘607公開了ー種隔振器，其中使用稠密低粘度流體用作“調(diào)諧”物，以抵銷或者消除通過隔振器傳輸?shù)恼袷幜?。這種隔振器采用的原理為振動物的加速度與其位移的相位差 為 180。。在Halwes ‘607中認為，稠密低粘度流體的慣性特征與活塞結(jié)構(gòu)所引起的液壓優(yōu)勢一起，能夠控制反相加速度，以產(chǎn)生平衡力，從而削弱或者消除振動。與其現(xiàn)有技術(shù)相比，Halwes ‘607提供了更加緊湊、可靠和有效的隔振器。Halwes ‘607所期望的最初的稠密低粘度流體為水銀，其具有毒性和極強的腐蝕性。從Halwes的早期發(fā)明開始，此領(lǐng)域內(nèi)的多數(shù)工作致カ于將水銀替換為流體，或者改變單個隔振器的動態(tài)響應(yīng)，以削弱不同的振動模式。后者的示例可見于1995年8月8日向McKeown等共同授權(quán)的題為“液壓慣性隔振器(Hydraulic Inertial VibrationIsolator) ” 的美國專利 No. 5439082 (McKeown ‘082)中。此處引入 McKeown ‘082 做為參照。有幾個因素影響Halwes式隔振器的性能和特征，包括所使用流體的密度和粘性、隔振器部件的相對尺寸等等。此類隔振器設(shè)計的一種改進公開于2000年I月4日向Stamps等共同授權(quán)的題為“改進隔振的方法和裝置(Method and Apparatus for ImprovedIsolation) ”的美國專利 No. 6009983 (Stamps ‘983)中。在 Stamps ‘983 中，在調(diào)諧通道的 各個端部使用復(fù)合半徑，以顯著地提高隔振器性能。此處引入Stamps ‘983做為參照。

發(fā)明內(nèi)容
盡管上述發(fā)明表示了隔振器領(lǐng)域中的巨大進步，但是存在ー些不足，尤其是在對隔振器進行主動調(diào)諧的能力方面。因此，本發(fā)明的目的在于提供ー種隔振系統(tǒng)，其中可以對隔振器進行主動調(diào)諧。本發(fā)明的另一目的在于提供一種隔振器，允許隔振器的主動調(diào)諧以及對多重諧波進行同時振動處理。本發(fā)明的另一目的在于提供一種隔振器，允許隔振器的主動調(diào)諧，以及允許主動“負”阻尼而產(chǎn)生接近零的振動傳輸率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種隔振器，允許通過使用用以致動的壓電元件對隔振器進行主動調(diào)諧。這些和其他目的可以通過提供ー種具有主動調(diào)諧元件的可調(diào)諧隔振器得以實現(xiàn)，該可調(diào)諧隔振器包括殼體，該殼體確定流體腔。將活塞設(shè)置于殼體內(nèi)。將隔振流體設(shè)置于流體腔內(nèi)。具有預(yù)定直徑的通道穿過活塞延伸，以允許隔振流體從ー個流體腔流到另一流體腔?？烧{(diào)諧隔振器可以采用固態(tài)調(diào)諧物質(zhì)(tuning mass)方法或者流體調(diào)諧物質(zhì)方法。在任一種情況下，將主動調(diào)諧元件或致動器設(shè)置在流體腔中，以選擇性地改變隔振器的動態(tài)特性。優(yōu)選地，由在該通道的預(yù)定長度上延伸的復(fù)合半徑確定相對擴大部分。在隨后的書面描述中，將可以明晰其它的目的、特征和優(yōu)點。


在所附權(quán)利要求中描述了認為是本發(fā)明特征的新穎性特征。然而，通過結(jié)合附圖參照隨后的詳細描述，將極好地理解本發(fā)明本身、優(yōu)選使用模式及其進ー步特征和優(yōu)點。其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的直升機的透視圖；圖2A是在飛機模式中根據(jù)本發(fā)明的傾斜旋翼航空器的俯視圖2B是在直升機模式中根據(jù)本發(fā)明的傾斜旋翼航空器的透視圖；圖3是在飛機模式中根據(jù)本發(fā)明的四輪傾斜旋翼航空器的透視圖；圖4A是現(xiàn)有技術(shù)液體慣性減振器的剖視圖；圖4B是圖4A的現(xiàn)有技術(shù)慣性減振器的作用力示意圖；圖4C是圖4A的現(xiàn)有技術(shù)慣性減振器的振幅-頻率特性曲線圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器優(yōu)選實施例的機械等效模型；
圖5B是圖5A的可調(diào)諧隔振器橫截面的簡化示意圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器可選實施例的機械等效模型；圖6B是圖6A的可調(diào)諧隔振器橫截面的簡化示意圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的另一可選實施例的機械等效模型；圖7B是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的另一可選實施例橫截面的簡化示意圖；圖7C是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的另一可選實施例橫截面的簡化示意圖；圖7D是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的另一可選實施例橫截面的簡化示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的優(yōu)選實施例的剖視圖；圖9顯示的是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的可選實施例的剖視圖；圖10是用于根據(jù)本發(fā)明的隔振器的頻率階躍變化機構(gòu)的剖視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的隔振器的流體結(jié)構(gòu)模型的透視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的垂直速度-機身位置曲線；圖13是示出沿著圖8的XIII-XIII剖開的根據(jù)本發(fā)明的兩組三個主動可調(diào)諧元件的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖14是圖8的可調(diào)諧隔振器的可選實施例的剖視圖；圖15是圖14的偏流器的放大透視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的另一可選實施例的剖面示意圖；圖17A是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的另一可選實施例的剖視圖；圖17B是示出圖17A的可調(diào)諧隔振器的主動衰減示意 圖17C是示出另ー壓電LIVE單元的剖視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的另一可選實施例的剖視圖；圖19A-19C是圖18的隔振器的流體調(diào)諧端ロ的隔離頻率、面積比以及轉(zhuǎn)折的長度和數(shù)目的方程；圖20A和20B是根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的另一可選實施例的剖視圖；圖21是圖17A、17C、18、20A和20B的可調(diào)諧隔振器的可選實施例的機械等效模型；圖22A是以剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的可選實施例簡化示意圖；圖22B是圖22A的可調(diào)諧隔振器的機械等效模型；圖23A是以剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的可選實施例簡化示意圖；圖23B是圖23A的可調(diào)諧隔振器的機械等效模型；圖24是ー組根據(jù)本發(fā)明的海軍艦艇或者船只的柴油機的振動曲線圖；圖25A是用于海軍艦艇或者船只的LIVE裝置的簡化示意圖；圖25B是圖25A的LIVE裝置的機械等效模型；
圖26A-26C是圖25A的LIVE裝置的示例性機械設(shè)計的剖視圖和透視圖；以及圖27是示出圖26A-26C的LIVE裝置的振動衰減曲線圖。
具體實施例方式參照圖1，示出根據(jù)本發(fā)明的直升機11。直升機11具有機身13和主旋翼組件15，該主旋翼組件包括主旋翼葉片17和主旋翼軸18。直升機11具有尾部旋翼組件19，其包括尾部旋翼葉片21和尾部旋翼軸20。主旋翼葉片17通常圍繞主旋翼軸18的垂直軸16進行旋轉(zhuǎn)。尾部旋翼葉片21通常圍繞尾部旋翼軸20的水平軸22進行旋轉(zhuǎn)。直升機11還包括根據(jù)本發(fā)明的隔振系統(tǒng)，用于使機身13或者直升機11的其它部分與諸如諧和振動的機械振動隔離，這些諧和振動與推進系統(tǒng)有夫，并且源自直升機11的發(fā)動機、傳動裝置和旋翼。本發(fā)明也可以用在其它類型的旋轉(zhuǎn)機翼航空器。參照圖2A和圖2B，示出根據(jù)本 發(fā)明的傾斜旋翼航空器111。與傳統(tǒng)的傾斜旋翼航空器一祥，旋翼組件113a和113b由機翼115a和115b承載,并且分別位于機翼115a和115b的末端116a和116b。傾斜旋翼組件113a和113b包括引擎機艙120a和120b，引擎機艙120a和120b承載傾斜旋翼航空器111的發(fā)動機和傳動裝置，以及分別位于傾斜旋翼組件113a和113b的前端121a和121b的旋翼輪軸119a和119b。傾斜旋翼組件113a和113b在直升機模式和飛機模式之間相對機翼元件115a和115b移動或者旋轉(zhuǎn)，其中在直升機模式中，傾斜旋翼組件113a和113b向上傾斜，從而傾斜旋翼航空器111像傳統(tǒng)直升機一樣飛行；在飛機模式中，傾斜旋翼裝置113a和113b向前傾斜，從而傾斜旋翼航空器111像傳統(tǒng)螺旋槳驅(qū)動飛機ー樣飛行。在圖2A中，傾斜旋翼航空器111示于飛機模式中；而在圖2B中，傾斜旋翼航空器111示于直升機模式中。如圖2A和2B所示，機翼115a和115b連接于機身114。傾斜旋翼航空器111還包括根據(jù)本發(fā)明的隔振系統(tǒng)，用于使傾斜旋翼航空器111的機身114或者其它部分與諸如諧和振動的機械振動隔離。這些機械振動與推進系統(tǒng)有關(guān)，并且源自傾斜旋翼航空器111的發(fā)動機、傳動裝置和旋翼。下面參照圖3，示出根據(jù)本發(fā)明的四輪傾斜旋翼航空器211。與圖2A和2B的傾斜旋翼航空器一祥，旋翼組件213a、213b、213c和213d分別由前機翼215a、215c和后機翼215b、215d支承。傾斜旋翼組件213a、213b、213c和213d包括引擎機艙220a、220b、220c和220d，引擎機艙220a、220b、220c和220d承載四輪傾斜旋翼航空器211的發(fā)動機和傳動裝置，以及分別位于傾斜旋翼組件213a、213b、213c和213d前端的旋翼輪軸219a、219b、219c和 219d。傾斜旋翼組件213a、213b、213c和213d在直升機模式和飛機模式之間相對于機翼元件215a、215b、215c和115d移動或者旋轉(zhuǎn)，其中，在直升機模式中，傾斜旋翼組件213a、213b,213c和213d向上傾斜，從而四輪傾斜旋翼航空器211像傳統(tǒng)直升機一樣飛行；在飛機模式中，傾斜旋翼組件213a、213b、213c和213d向前傾斜，從而四輪傾斜旋翼航空器211像傳統(tǒng)螺旋槳驅(qū)動飛機ー樣飛行。在圖3中，四輪傾斜旋翼航空器211示于飛機模式中。如圖3所示，機翼215a、215b、215c和215d連接于機身214。傾斜旋翼航空器211還包括根據(jù)本發(fā)明的隔振系統(tǒng)，用于使傾斜旋翼航空器111的機身214或者其它部分與諸如諧和振動的機械振動隔離，這些機械振動與推進系統(tǒng)有關(guān)，并且源自傾斜旋翼航空器211的發(fā)動機、傳動裝置和旋翼。應(yīng)當理解，本發(fā)明可以用于任何航空器，包括遠程航行的無人駕駛飛行器，在這些航空器上需要進行根據(jù)本發(fā)明的隔振。下面參照圖4A，示出用于航空器上的現(xiàn)有技術(shù)液體慣性減振器(LIVE単元)327。現(xiàn)有技術(shù)LIVE單元327包括殼體343，其具有通常為圓柱形中空內(nèi)部。將選定橫截面直徑的活塞347設(shè)置于殼體343的內(nèi)部。殼體343通常連接于航空器的機身(未顯示)，而活塞347通常通過位于連接支架363的外掛架組件(pylon assembly)連接于航空器的傳動和推進系統(tǒng)(未顯示)。在此結(jié)構(gòu)中，機身用作從振動中隔離出的主體，而航空器的傳動裝置用作振動體。弾性體密封件和彈簧元件349將活塞347弾性密封在殼體343的內(nèi)部。流體腔361由殼體343的內(nèi)部和活塞347限定，并且由弾性體元件349密封以防止泄漏。將已知密度的、低粘度隔振流體(也稱為調(diào)諧流體)設(shè)置于流體腔361內(nèi)。除了
將隔振流體密封在流體腔361內(nèi)之外，弾性體元件349還用作彈簧，以使得活塞347相對于殼體343進行移動或者振蕩，同時當沒有施加負載時就將活塞347保持在中央位置。調(diào)諧端ロ或者通道357穿過活塞347的中心延伸，并且允許隔振流體從流體腔361的一端流動到另一端。錐形偏流器351配置在殼體343的每一端，并且與調(diào)諧端ロ 357每一端的開ロ對齊并且與之相対。在隔振流體從流體腔的每一端流入和流出通道357時，通過對隔振流體進行減速，各錐形偏流器351均可以增強流體流動。下面參照圖4B，示出圖4A中的現(xiàn)有技術(shù)LIVE単元327的機械等效模型375。在機械等效模型375中，方塊377表示機身的質(zhì)量Μ Μ，;方塊379表示外掛架組件的質(zhì)量
掛架；而方塊381表示調(diào)諧物質(zhì)(在此情況下為隔振流體)質(zhì)量Mt。振動カF sin( t)由發(fā)動機、傳動和推進系統(tǒng)產(chǎn)生。振動カF sin(cot)為傳動和推進系統(tǒng)的振動頻率的函數(shù)。振動カF Sin(Cot)引起外掛架組件的振蕩位移Up、機身的振蕩位移Uf、調(diào)諧物質(zhì)的振蕩位移ut。弾性體元件349由設(shè)置于機身和外掛架組件Mタ卜■之間的彈簧382表示。彈簧382的彈性系數(shù)(spring constant)為K。機械等效模型375中，如果從連接于外掛架組件M外掛架的第一支點383和連接于機身的第二支點385懸臂伸出，則調(diào)諧物質(zhì)Mt起作用。從第一支點383到第二支點385的距離a表示調(diào)諧端ロ 357的橫截面積，從第一支點383到調(diào)諧物質(zhì)Mt之間的距離b表示活塞的有效橫截面積，從而面積比或液壓比R等于b/a。機械等效模型375產(chǎn)生該系統(tǒng)運動的以下等式
(Zi-I)2M, - R(R - \)Mt |u I K\FsmiaM)]顯而易見，無法獲得主動調(diào)諧LIVE単元327的任何方式。一旦確定了調(diào)諧端ロ357和活塞的橫截面積，并且選定了調(diào)諧流體，則設(shè)定了 LIVE単元327的操作，并且如果不改變這些特征中的ー個或者多個，則無法改變該操作。另ー方面，本發(fā)明提供了ー種在操作中對LIVE単元的功能進行主動調(diào)諧的裝置。下面參照圖4C，示出LIVE単元327和機械等效模型375的振幅-頻率特性曲線圖。下面參照圖5A，示出根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器優(yōu)選實施例的機械等效模型401。優(yōu)選地，本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器用于使由航空器(例如，航空器11、111和211)的傳動和推進系統(tǒng)所產(chǎn)生的振動與機身(例如，機身14、114和214)相隔尚(參見圖1-3)。然而，應(yīng)當理解，盡管此處針對航空器應(yīng)用對本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器進行描述，但是其可以用于對主體之間的振動進行隔離的任何應(yīng)用中。本發(fā)明優(yōu)選實施例的下列描述將針對將可調(diào)諧隔振器用于四輪傾斜旋翼航空器211 (參見圖3)，以使機身214與前機翼215a、215c中產(chǎn)生的振動カ相隔離。在機械等效模型401中，機身214表示為機身質(zhì)量Mmjl或者方塊403 ;機翼215a、215c表示為機翼質(zhì)量Mw或者方塊405 ;而方塊407表示調(diào)諧物質(zhì)的質(zhì)量Mt,在本發(fā)明中，調(diào)諧物質(zhì)可以是設(shè)置于調(diào)諧端ロ中的桿件，或者僅是設(shè)置于調(diào)諧端ロ中的隔振流體，如下詳細描述所示。在優(yōu)選實施例中，調(diào)諧物質(zhì)為鎢桿。振動カF Sin(Ot)由機翼215a頂部的引擎機艙220a所承載的發(fā)動機、傳動和推進系統(tǒng)產(chǎn)生。力F Sin(Ot)為主要由傳動和推進系統(tǒng)所產(chǎn)生的機翼振動頻率的函數(shù)。力F sin(cot)引起機翼M機翼的振蕩位移μ機翼、機身M機身的振蕩位移μ機身和調(diào)諧物質(zhì)Mt的振蕩位移μ immo對于現(xiàn)有技術(shù)LIVE単元327，將由彈簧409表示的彈簧元 件設(shè)置于機身和機翼Miw之間。彈簧409的弾性系數(shù)為K。下面將更為詳細地對彈簧409進行描述。調(diào)諧物質(zhì)Mt可操作地與機身和機翼厘《結(jié)合。在機械等效模型401中，如果從連接于外掛架組件的第一支點411和連接于機身Mmjf的第ニ支點413懸臂伸出，則調(diào)諧物質(zhì)Mt起作用。從第一支點411到第二支點413的距離a表示調(diào)諧桿或者端ロ橫截面積，從第一支點411到調(diào)諧物質(zhì)Mt之間的距離b表示活塞的有效橫截面積(參見圖5B的455)，從而面積比或液壓比R等于b/a。主動調(diào)諧元件415設(shè)置于機翼元件M 和調(diào)諧物質(zhì)Mt之間。主動調(diào)諧元件415使得支點411振動。應(yīng)當理解,主動調(diào)諧元件415可以表示一起工作或者單獨工作的多個主動調(diào)諧元件。在優(yōu)選實施例中，使用了 3對主動調(diào)諧元件415，稍后將對其進行詳細描述。在優(yōu)選實施例中，主動調(diào)諧元件為壓電陶瓷元件，其在從大約16. 6Hz到19. 9Hz的范圍內(nèi)進行振蕩，以抵消機翼元件Miw的振動。應(yīng)當理解，主動調(diào)諧元件415可以包括其他智能材料，諸如電致伸縮材料、磁致伸縮材料，或者包括其它裝置，諸如電磁、氣動、液壓或者其它可能的裝置。主動調(diào)諧元件415可以由包括具有弾性系數(shù)為kp的彈簧元件417、物質(zhì)Mp和可控力元件421的機械性能表示。可控カ元件421可以具有任何相角，并且處于主動調(diào)諧元件415的最大性能范圍內(nèi)的任何數(shù)量。主動調(diào)諧元件415還包括控制電路(未顯示)，用于控制對主動調(diào)諧元件415的致動。主動調(diào)諧元件415允許選擇性致動調(diào)諧物質(zhì)。機械等效模型401產(chǎn)生該系統(tǒng)運動的以下等式
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畫◎◎^J—◎KJ^J下面參照圖5B，示出根據(jù)本發(fā)明的隔振器451的優(yōu)選實施例的簡化示意圖。隔振器451包括殼體453，其具有通常為圓柱形的中空內(nèi)部。殼體453通常連接于航空器的機身，即與振動相隔離的主體。將選定橫截面直徑的活塞設(shè)置于殼體453的內(nèi)部。通常將活塞455連接于航空器的機翼，即振動源。第一弾性體密封件和彈簧元件457將活塞455彈性密封在殼體453的內(nèi)部中。流體腔459由殼體453的內(nèi)部和活塞455限定。將已知密度的隔振流體461 (也稱為調(diào)諧流體)設(shè)置于流體腔459內(nèi)。調(diào)諧流體461優(yōu)選為非腐蝕的和環(huán)保的，具有低粘度和相對高的密度。除了將隔振流體461密封在流體腔459內(nèi)之外，第一弾性體元件457還用作彈簧，以使得活塞455相對于殼體453進行移動或者振蕩，同時當沒有施加負載時使活塞455保持在殼體453的中央位置。調(diào)諧端ロ 463穿過活塞455的中央進行延伸，并且允許隔振流體461從流體腔459的一端流動到另一端。第一致動活塞465在隔振器451 —端設(shè)置于流體腔461中。第二致動活塞467在隔振器451另一端設(shè)置于流體腔461中。第二弾性體密封件和彈簧元件469弾性地將第一致動活塞465密封在殼體453的內(nèi)部中。類似地，第三弾性體密封件和彈性元件471彈性地將第二致動活塞467密封在殼體453的內(nèi)部中?？刹僮鞯嘏c第一致動活塞465結(jié)合的第 一可調(diào)諧主動調(diào)諧元件473連接于殼體453。類似地，可操作地與第二致動活塞467結(jié)合的第二可調(diào)諧主動調(diào)諧元件475連接于殼體453。第一和第二主動調(diào)諧元件473、475均電性連接于控制電路(未顯示)，以分別控制對第一和第二致動活塞465、467的致動。在該簡化示意圖中，發(fā)動機、傳動和推進系統(tǒng)生成振蕩力，經(jīng)由產(chǎn)生活塞455的振蕩位移Ums的機翼元件進行傳輸。經(jīng)由殼體453，活塞455的位移Utts通過彈性元件457將傳輸?shù)胶娇掌鞯臋C身，從而產(chǎn)生位移調(diào)諧端ロ 463內(nèi)的調(diào)諧流體461使活塞455的振蕩位移Uiw與調(diào)諧流體461的位移相対。另外，由控制電路對第一和第二主動調(diào)諧元件473、475進行控制，以選擇性地致動第一和第二致動活塞465、467，從而使第一和第二致動活塞465、467產(chǎn)生位移以選定頻率和振幅對第一和第二致動活塞465、467進行的致動增強了調(diào)諧流體461的位移Uijwft5l,并且消除了源自機翼元件的振蕩カ的頻率。以此方式,源自發(fā)動機、傳動和推進系統(tǒng)的振蕩性振動不會通過機翼元件傳輸?shù)綑C身。應(yīng)當理解，主動調(diào)諧元件415的位置不會影響其功能。在圖6A和6B中示出了這種情況。圖6A中再次示出了機械等效模型401。圖5A和圖6A中的機械等效模型401之間的唯一差別在于主動調(diào)諧元件415的位置。在圖5A中，主動調(diào)諧元件415位于機翼元件M機翼和調(diào)諧物質(zhì)Mt之間；然而，在圖6A中，王動調(diào)諧兀件415位于機身Mmji和調(diào)諧物質(zhì)Mt之間。換言之，主動調(diào)諧元件415可以作用在振動體或者將與振動相隔離的主體上。用于圖6A系統(tǒng)的運動等式與用于圖5A系統(tǒng)的運動等式類似。下面參照圖6B，示出根據(jù)本發(fā)明的隔振器551的可選實施例的簡化示意圖。隔振器551包括殼體553，其具有通常為圓柱形的中空內(nèi)部。殼體553通常連接于航空器的機身，即與振動相隔離的主體。選定橫截面直徑的活塞555設(shè)置于殼體553的內(nèi)部中。通常通過延伸到殼體553外面并且圍繞殼體553的安裝架556，將活塞555連接于航空器的機翼，即振動源。第一弾性體密封件和彈簧兀件557將密封活塞555彈性密封在殼體553的內(nèi)部中。流體腔559由殼體553的內(nèi)部和活塞555限定。在形式和功能上與調(diào)諧流體461相似的已知密度的隔振流體561設(shè)置于流體腔559內(nèi)。優(yōu)選地，調(diào)諧流體561為非腐蝕的和環(huán)保的、并且具有低粘度和相對高密度的特征。除了用于對流體腔559內(nèi)的調(diào)諧流體561進行密封外，第一弾性體兀件557還用作彈簧，以使活塞555相對殼體553進行移動或者振蕩，同時在沒有施加載荷時使活塞555保持在殼體553的中央位置。調(diào)諧端ロ 563穿過活塞555的中央延伸，使調(diào)諧流體561從流體腔559的一端移動到另外一端。致動組件560在安裝點562連接于航空器的機翼。第一可調(diào)諧主動調(diào)諧元件573設(shè)置于致動組件560內(nèi)，從而第一主動調(diào)諧元件573可以在ー個方向作用在安裝架556上，優(yōu)選地與調(diào)諧端ロ 563同軸。類似地，第二可調(diào)諧主動調(diào)諧元件575設(shè)置于致動組件560內(nèi)，從而第二主動調(diào)諧元件可以在與第一主動調(diào)諧元件577作用方向相反的方向作用在安裝架556上。通過致動組件560的孔569和571允許安裝架556相對于致動組件560進行移動。致動組件560通過彈簧542連接于安裝架556。由于第一和第二主動調(diào)諧元件573、575作用在安裝架556上，所以對第一和第二主動調(diào)諧元件573、575的致動由安裝架556傳輸?shù)交钊?55。第一和第二主動調(diào)諧元件573、575電性連接于控制電路(未顯示)，以控制對安裝架556的致動。
在該簡化示意圖中，發(fā)動機、傳動和推進系統(tǒng)生成振蕩力，該振蕩力通過機翼元件進行傳輸，產(chǎn)生活塞555的振蕩位移經(jīng)由殼體553,活塞555的位移Uiw通過彈性兀件557傳輸?shù)胶娇掌鞯臋C身，從而產(chǎn)生位移uiM。調(diào)諧端ロ 563內(nèi)的調(diào)諧流體561使活塞555的振蕩位移Uiw與調(diào)諧流體561的位移u 帛相対。另外，控制電路對第一和第二主動調(diào)諧元件573、575進行控制，以選擇性地致動安裝架556，從而使致動組件560產(chǎn)生位移
以選定頻率和振幅對致動組件進行的致動增強了調(diào)諧流體561的位移Uijwft5l，并且消除了源自機翼元件的振蕩カ的頻率。以此方式，源自發(fā)動機、傳動和推進系統(tǒng)的振蕩振動不會通過機翼元件傳輸?shù)綑C身。下面參照圖7A-7D，示出根據(jù)本發(fā)明的隔振器另外的可選實施例的簡化示意圖。圖7A中示出了根據(jù)本發(fā)明的隔振器651的簡化示意圖。隔振器651包括殼體653，其具有通常為圓柱形的中空內(nèi)部。殼體653通常連接于航空器的機身，即與振動相隔離的主體。選定橫截面直徑的活塞655設(shè)置于殼體653的內(nèi)部中。活塞665通常經(jīng)由外掛架安裝架656連接于航空器的機翼，即振動源。第一弾性體密封件和彈簧元件657將密封活塞655弾性密封在殼體653的內(nèi)部中。流體腔659由殼體653的內(nèi)部和活塞655限定。已知密度的隔振流體661設(shè)置于流體腔659內(nèi)。除了用于對流體腔659內(nèi)的調(diào)諧流體661進行密封外，第一弾性體密元件657還用作彈簧，以使活塞655相對殼體653進行移動或者振蕩，同時在沒有施加載荷時使活塞655保持在殼體653的中央位置。調(diào)諧端ロ 663穿過活塞655的中央延伸，以使調(diào)諧流體661可以從流體腔659的一端移動到另一端。調(diào)諧物質(zhì)或者調(diào)諧桿660位于調(diào)諧端ロ663中。調(diào)諧桿660在調(diào)諧端ロ內(nèi)振蕩，以響應(yīng)活塞655和調(diào)諧流體661的振蕩移動。穿過活塞655的多個可選旁路端ロ(未顯示)限制了調(diào)諧桿660的軸向運動。第一可調(diào)諧主動調(diào)諧兀件673在流體腔659的一端設(shè)置于殼體653內(nèi)。類似地，第二可調(diào)諧主動調(diào)諧元件675在流體腔659的另一端設(shè)置于殼體653內(nèi)。液壓比R等于第一和第二主動調(diào)諧元件673、675的面積Atl與調(diào)諧端ロ 663的面積之比。在圖7B中，示出根據(jù)本發(fā)明的另ー隔振器681的簡化示意圖。隔振器681包括殼體683，其具有通常為圓柱形的中空內(nèi)部。殼體683通常連接于航空器的機身，即與振動相隔離的主體。選定橫截面直徑Aj的活塞685設(shè)置于殼體683的內(nèi)部。在本實施例中，活塞685通常連接于航空器的底板，即振動源。弾性體密封件和彈簧元件688將密封活塞685彈性密封在殼體683的內(nèi)部中。流體腔687由殼體683的內(nèi)部和活塞685限定。已知密度的隔振流體689設(shè)置于流體腔687內(nèi)。除了用于對流體腔687內(nèi)的調(diào)諧流體689進行密封外，弾性體元件688還用作彈簧，以使活塞685相對殼體683進行移動或者振蕩，同時在沒有施加載荷時使活塞685保持在殼體683的中央位置?？烧{(diào)諧主動調(diào)諧元件689在流體腔687的一端設(shè)置于殼體683內(nèi)。主動調(diào)諧元件689的橫截面積為ん。液壓比R等于主動調(diào)諧元件689的橫截面積Atl與活塞685的橫截面積Aj之比。在本實施例中，沒有調(diào)諧端ロ或者調(diào)諧物質(zhì)，主動調(diào)諧元件689通過流體689作用在活塞685，以抵消由航空器的底板傳輸?shù)交钊?85的振蕩力。在圖7C中，示出根據(jù)本發(fā)明的另ー隔振器691的簡化示意圖。隔振器691由首尾 相連的兩個隔振器681組成。隔振器691包括殼體693，其具有通常為圓柱形的中空內(nèi)部。殼體693通常連接于航空器的機身，即與振動相隔離的主體。選定橫截面直徑Aj的活塞695位于殼體693的內(nèi)部中。在本實施例中，活塞695通常連接于航空器的底板，即振動源。第一弾性體密封件和彈簧兀件697將密封活塞695彈性密封在殼體683的內(nèi)部中。第一流體腔699由殼體693的內(nèi)腔和活塞695限定。類似地，第二流體腔701由殼體693的內(nèi)部和活塞695限定。不可壓縮流體703設(shè)置于流體腔699和701內(nèi)。除了用于對流體腔699和701內(nèi)的流體703進行密封外，彈性體元件697還用作彈簧，以使活塞695相對殼體693進行移動或者振蕩，同時在沒有施加載荷時使活塞695保持在殼體693的中央位置。第一可調(diào)諧主動調(diào)諧元件705在流體腔699的一端設(shè)置于殼體693內(nèi)。類似地，第二可調(diào)諧主動調(diào)諧元件707在流體腔701的另一端設(shè)置于殼體693內(nèi)。主動調(diào)諧元件705,707的橫截面積為k0。液壓比R等于第一和第二主動調(diào)諧元件705、707的橫截面積Atl與活塞695的橫截面積Aj之比。在本實施例中，沒有調(diào)諧端ロ或者調(diào)諧物質(zhì)；主動調(diào)諧元件705、707通過流體703作用在活塞695，以抵消由航空器的底板傳輸?shù)交钊?95的振蕩力?？蛇x的小通道709可以穿過活塞695，以使流體腔699與流體腔701保持流體連通。通道709允許活塞695進行非常低頻率的平均移動(mean shift)。在圖7D中，示出根據(jù)本發(fā)明的另ー隔振器721的簡化示意圖。除活塞組件配置不同之外，隔振器721與圖5B中的隔振器451類似。隔振器721包括殼體723，其具有通常為圓柱形的中空內(nèi)部。殼體723通常連接于航空器的機身，即與振動相隔離的主體。選定橫截面直徑的活塞725位于殼體723的內(nèi)部中?；钊?25通常連接于航空器的機翼或發(fā)動機，即振動源。第一弾性體密封件和彈簧元件727將密封活塞725弾性密封在殼體723的內(nèi)部中。流體腔729由殼體723的內(nèi)腔和活塞725限定。已知密度的隔振流體731 (也稱為調(diào)諧流體)設(shè)置于流體腔729內(nèi)。優(yōu)選地，調(diào)諧流體731為非腐蝕的和環(huán)保的，并且具有低粘度和相對高密度的特征。流體腔729包括位于活塞725任ー側(cè)的中央流體通道733a和 733b。除了對流體腔729內(nèi)的調(diào)諧流體731進行密封外，第一弾性體元件727還用作彈簧，以使活塞725相對殼體723進行移動或者振蕩，同時在沒有施加載荷時使得活塞725保持在殼體723的中央位置。調(diào)諧端ロ 735穿過活塞725的中央延伸并允許調(diào)諧流體731從流體腔729的一端移動到另一端。在此實施例中，調(diào)諧端ロ 735可以具有約O. 03英寸的直徑。第一致動活塞737在隔振器721的一端設(shè)置于殼體729內(nèi)。第二致動活塞739在隔振器721的另一端設(shè)置于殼體729內(nèi)。第二弾性體密封件和彈簧元件741將第一致動活塞737彈性密封在殼體723的內(nèi)部。類似地，第三弾性體密封件和彈簧元件743將第二致動活塞739弾性密封在殼體723的內(nèi)部?？刹僮鞯嘏c第一致動活塞737結(jié)合的第一可調(diào)諧主動調(diào)諧元件745連接于殼體723。類似地，可操作地與第二致動活塞739結(jié)合的第二可調(diào)諧主動調(diào)諧元件747連接于殼體723。第一和第二主動調(diào)諧元件745、747分別電性連接于控制電路(未顯示)，以控制對第一和第二致動活塞737和739的致動。 在該簡化示意圖中，發(fā)動機、傳動和推進系統(tǒng)生成振蕩力，該振蕩力通過機翼元件進行傳輸，引起活塞725的振蕩位移ums。經(jīng)由殼體723，活塞725的位移Uiw通過弾性體元件727傳輸?shù)胶娇掌鞯臋C身，引起位調(diào)諧端ロ 733a、733b和調(diào)諧端ロ 735內(nèi)的調(diào)諧流體731使活塞725的振蕩位移Uiw與調(diào)諧流體731的位移相対。另外，控制電路控制第一和第二主動調(diào)諧元件745、747，以選擇性地致動第一和第二致動活塞737、739，從而使第一和第二致動活塞737、739產(chǎn)生位移以選定頻率和振幅對第一和第二致動活塞737、739進行的致動增強了調(diào)諧流體731的位移并且消除了源自機翼元件的振蕩カ的頻率。以此方式，源自發(fā)動機、傳動和推進系統(tǒng)的振蕩振動不會通過機翼元件傳輸?shù)綑C身。具體而言，圖7C和7D的實施例提供了ー種獨特性能即通過從振蕩壓カ中隔離較大的穩(wěn)定平均壓カ而從主動調(diào)諧元件705、707、745和747中消除高的穩(wěn)定壓力。這就通過使用于形成主動調(diào)諧元件705、707、745和747的材料處于允許的壓力之內(nèi)，而使允許更有效地操作主動調(diào)諧元件705、707、745和747。如果沒有這些裝置，則由于地_空-地循環(huán)而導(dǎo)致高的穩(wěn)定壓力，其中外掛架或機翼元件處于靜止時開始壓縮隔振器。當升力増加吋，負載被提升至零壓縮荷載，并且從而機身懸掛于隔振器，使隔振器處于受拉狀態(tài)。這引起非常大的平均壓力。例如，如果主動調(diào)諧元件705、707、745或747為壓電陶瓷材料，其將具有約2000到4000磅/平方英寸的最大工作壓力。通過消除大的平均壓致移動，主動調(diào)諧元件705、707、745和747能夠更為有效地無故障運行。下面參照8和13，以剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的LIVE単元801的物理配置的優(yōu)選實施例。盡管此處以“上面”部件和“下面”部件對LIVE単元801進行描述，但是應(yīng)當理解，LIVE單元801的功能與方向無關(guān)。LIVE單元801安裝于航空器11、111或211上。LIVE單元801包括殼體803，該殼體803具有通常為圓柱形的中空內(nèi)部，該內(nèi)部具有縱軸802。殼體803在安裝孔804處連接于航空器的機身，即與振動相隔離的主體。選定橫截面直徑的活塞805位于殼體803的內(nèi)部中。活塞805連接于航空器的機翼元件，即振動源，稍后對其進行說明。活塞805包括上凸緣807和相対的下凸緣808。上凸緣807連接于上弾性體密封元件809，而下凸緣808連接于下弾性體密封元件810。上、下弾性體密封元件809和810包括內(nèi)鋼環(huán)809a和810a，用于與活塞的上凸緣807和下凸緣808連接；中央弾性體密封件809b和810b，以將調(diào)諧流體812密封在LIVE單元801內(nèi)；外部鋼環(huán)809c和810c，用于分別與上間隔件814和下間隔件816連接。優(yōu)選地，上和下弾性體密封元件809和810均具有大約為6. 00英寸的有效直徑。上流體腔831通常由上凸緣807、上弾性體密封元件809和上罩833限定。上罩833包括安裝孔835，安裝孔835用于將LIVE單元801連接于航空器的機翼元件。類似地，下流體腔837由下凸緣808、下弾性體密封元件810和下罩839限定。在上和下流體腔831和837中充滿隔振流體或者調(diào)諧流體841。優(yōu)選地，調(diào)諧流體841為低粘度硅油。此調(diào)諧流體841具有良好的潤滑性和低密度。使用具有適當?shù)偷拿芏鹊膶嶋H不可壓縮流體降低了上和下流體腔831和837中的附加重量。上凹板811與上凸緣807進行カ傳導(dǎo)接觸。類似地，相対的下凹板813與下凸緣808進行カ傳導(dǎo)接觸。上凹板811和下凹板813配置為容納多個活塞接納板(pistonreceiver plate) 8150類似地，殼體803配置為容納多個殼體接納板(housing receiverplate) 817。活塞接納板815和殼體接納板817進行配對，從而每一對安裝多個主動調(diào)諧元件819a和819b中之一。主動調(diào)諧元件通過電線820電性連接于控制電路(未顯示)并且 由控制電路進行控制，其中電線820穿過殼體803的孔824。在優(yōu)選實施例中，主動調(diào)諧元件819a和819b為壓電陶瓷元件，在約16. 6Hz (飛機模式運行)到約19. 9Hz (直升機模式運行)的頻率范圍內(nèi)進行振蕩，以抵消機翼元件的振動。應(yīng)當理解，主動調(diào)諧元件819a和81%可以包括其他智能材料，諸如電致伸縮材料、磁致伸縮材料，或者可以包括其它裝置，諸如電磁、氣動、液壓或者其它可能的裝置。主動調(diào)諧元件819a和819b應(yīng)當僅在縱向上起作用。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，6個主動調(diào)諧元件圍繞LIVE單元801空間對齊，從而3個從殼體803的上面部分(即819b)向下延伸；3個從殼體803的下面部分(即819a)向上延伸。由于3點確定ー個平面，所以上凹板811和下凹板813與活塞的上凸緣807和下凸緣808的配合用于平衡三對主動調(diào)諧元件819a和819b之間的負載。主動調(diào)諧元件819a和819b中的負載基本上保持于軸802的軸向，從而最小化カ矩。為了進一歩降低不需要的カ矩，各個主動調(diào)諧元件819a和819b的各端均具有半球形端蓋821 ;并且在各個端蓋821與各個活塞接納板815和各個殼體接納板817之間設(shè)置薄弾性體層界面823。另外，上防轉(zhuǎn)彎曲部分845設(shè)置于殼體803和上凹板811之間，并且連接于殼體803和上凹板811。類似地，下防轉(zhuǎn)彎曲部分847設(shè)置于殼體803和下凹板813之間，并且連接于殼體803和下凹板813。優(yōu)選地，上防轉(zhuǎn)彎曲部分845和下防轉(zhuǎn)彎曲部分847為鋼帶，其確保上凹板811和下凹板813可以相對于殼體803在軸向移動，而不會相對于殼體803旋轉(zhuǎn)。上彈簧板組件861和下彈簧板組件863提供殼體803和活塞805之間的弾力。上彈簧板組件861和下彈簧板組件863提供約300000磅/平方英寸的剛度。上彈簧板組件861和下彈簧板組件863配置為允許活塞805相對于殼體805進行軸向振蕩。LIVE單元801的部件由多個緊固件851進行彈性固定在一起。這些緊固件851將下蓋839、下間隔件816、下彈簧板組件863、殼體803、上彈簧板組件861、上間隔件814和上蓋833排列起來并夾持在一起。中央通道871穿過活塞805中心的軸向延伸。在優(yōu)選實施例中，中央通道871容納管狀軸873。通過將凸緣部分879夾持于保持環(huán)875和877之間，而將管狀軸873保持在調(diào)諧中央通道871中。銷880可以用于確保保持環(huán)877到位。管狀軸873包括軸向調(diào)諧端ロ 881，其直徑優(yōu)選為約O. 687英寸。調(diào)諧物質(zhì)883為滑動設(shè)置于調(diào)諧端ロ 881內(nèi)的剛體。優(yōu)選地，調(diào)諧物質(zhì)883是鎢棒。調(diào)諧物質(zhì)883可以是至少兩種不同重量中之一 (I)處于16. 6Hz下的飛機模式運行的較重重量；(2)處于19. 9Hz下的直升機模式運行的較輕重量。在調(diào)諧物質(zhì)883超過行程吋，上緩沖器860和下緩沖器862保護調(diào)諧物質(zhì)883、上蓋833和下蓋839不受損壞。當調(diào)諧物質(zhì)883響應(yīng)源自航空器的機翼元件的振蕩カ而在調(diào)諧端ロ 881內(nèi)上下滑動時，上導(dǎo)環(huán)885和下導(dǎo)環(huán)887與調(diào)諧物質(zhì)883對齊并且引導(dǎo)調(diào)諧物質(zhì)833，其中上導(dǎo)環(huán)885和下導(dǎo)環(huán)887均優(yōu)選地由黃銅制成。另外，根據(jù)調(diào)諧物質(zhì)883的軸向位置，上導(dǎo)環(huán)885和下導(dǎo)環(huán)887允許開啟上單向旁路端ロ 889和下單向旁路端ロ 891。在諸如地-空-地循環(huán)或者操縱時出現(xiàn)穩(wěn)定或者準穩(wěn)定負載的較大變化時，上、下旁路端ロ 889和891防止調(diào)諧物質(zhì)超行程。上、下旁路端ロ 889和891為上和下流體腔831和837之間提供流體連通，并且當調(diào)諧物質(zhì)883的振蕩運動的振幅足夠大時，平衡上、下流體腔831和837中的流體壓カ，從而限制調(diào)諧物質(zhì)883的振幅。從而，當導(dǎo)環(huán)885和887的行程超過最近的旁路端ロ 889或者891時，就平衡上、下流體腔831和837中的壓力，并且調(diào)諧物質(zhì)883的速度到達最高點。
單向擋板閥(未顯示)位于旁路通道中井覆蓋旁路端ロ 889和891的后部。旁路通道和相關(guān)的單向擋板閥用于調(diào)諧端ロ 881內(nèi)軸向?qū)χ姓袷幍恼{(diào)諧物質(zhì)883。下面參照圖9，以剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的隔振器901的物理配置的可選實施例。除采用管狀流體端ロ(tulubar flow port) 903代替管狀軸873和調(diào)諧物質(zhì)883之外，隔振器901的所有部件在形式和功能上與LIVE單元801相同。管狀流體端ロ 903包括中央調(diào)諧通道904。管狀流體端ロ 903配置為密封上、下旁路閥889和891。在隔振器901中不需要固體調(diào)諧物質(zhì)。換言之，LIVE単元801使用固體調(diào)諧物質(zhì)方法，而隔振器903使用液體調(diào)諧物質(zhì)方法。優(yōu)選地，中央調(diào)諧通道904的直徑使得液體調(diào)諧物質(zhì)的面積比或液壓比R等于360。該放大率可以由于高的流體速度而產(chǎn)生高的粘性阻尼。然而，這種方法降低了設(shè)計復(fù)雜性。在圖9的液體調(diào)諧物質(zhì)方法中，調(diào)諧流體906優(yōu)選地為非腐蝕的和環(huán)保的，并具有低粘度和相對高密度。在圖8的固體調(diào)諧物質(zhì)方法中優(yōu)選的硅油，不用于液體調(diào)諧物質(zhì)方法，這是因為液體調(diào)諧物質(zhì)需要具有較高的密度和稍低的粘度。盡管調(diào)諧物質(zhì)液體的潤滑性不如硅油好，但是由于在液體調(diào)諧物質(zhì)方法中沒有滑動部件，因此不需要良好的潤滑性。下面參照圖10，示出頻率階躍變化機構(gòu)951。頻率階躍變化機構(gòu)951允許階躍調(diào)諧，以對在諸如16. 6Hz和19. 9Hz的兩個不同頻率的主要振動進行處理。頻率階躍變化機構(gòu)951可以用于代替上和下弾性體密封件809和810。頻率階躍變化機構(gòu)951包括外部殼體953、內(nèi)部殼體955和中間環(huán)957。內(nèi)部殼體955和中間環(huán)957之間設(shè)置內(nèi)部上弾性體959和內(nèi)部下弾性體961。內(nèi)部殼體955和中間環(huán)957之間設(shè)置外部上弾性體963和外部下弾性體965。梭式銷(shuttle pin)966將中間環(huán)957固定于內(nèi)部殼體955或者外部殼體953。當固定于內(nèi)部殼體955時，有效活塞半徑為^。當固定于外部殼體953時，有效活塞半徑為r2。例如，對于圖9的液體調(diào)諧方法，活塞外徑Γι產(chǎn)生面積比R = 360. 5，從而提供16. 6Hz的被動(開環(huán))隔振頻率。為了將隔振頻率増加到19. 9Hz，則必須將面積比R降低到大約300。其實現(xiàn)方法為將定位銷966徑向向內(nèi)滑動，從而鎖定外上部和外下部弾性體963和965，而放松內(nèi)上部和內(nèi)下部弾性體959和961，從而活塞半徑變成r2。當脫開內(nèi)部和外部弾性體吋，降低了活塞半徑，面積比R降低到300. 8。下面參照圖11，示出本發(fā)明的隔振器973的結(jié)合流體結(jié)構(gòu)模型。創(chuàng)建并分析隔振器973的計算機生成分析模型，以確定主動調(diào)諧元件輸入處的驅(qū)動點剛度。通過將調(diào)諧物質(zhì)970固定在活塞972，對隔振器973的靜剛度進行了分析。將致動力作用于疊層致動器974，并且計算驅(qū)動點位移。通過分析，將驅(qū)動點剛度確定為與六個壓電陶瓷致動器的總軸向剛度大致相同。這樣，因為將某些致動器運動用于對隔振器973的結(jié)構(gòu)進行弾性限制，而不是在對調(diào)諧物質(zhì)972加速時提供有用功，所以降低了效率。下面參照圖12，示出根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)諧隔振器的垂直速度-機身位置的計算機生成曲線975，其中的可調(diào)諧隔振器與用于圖3 的四輪傾斜旋翼航空器211的相同。曲線975示出本發(fā)明隔振器的機身振動包絡(luò)線。區(qū)域977為表示無隔離振動的高基線區(qū)域；區(qū)域979為表示沒有進行主動調(diào)諧的隔離振動的被動區(qū)域；而區(qū)域981表示具有隔離振動的主動調(diào)諧的主動區(qū)域。下面參照圖14和15，示出LIVE單元801的可選實施例，LIVE單元991。在本實施例中，LIVE單元801的上緩沖器860和下緩沖器862由偏流器993和995代替。偏流器993和995的形狀大致為圓錐形，優(yōu)選地具有輕微凹入的表面。如圖15所示，偏流器993和995可以包括安裝孔997，以便于將偏流器993和995安裝到上蓋833和下蓋839。應(yīng)當理解，可以使用其它適用的安裝方式。優(yōu)選地，在安裝后堵上安裝孔，以提供光滑表面，從而對調(diào)諧流體進行偏流。偏流器993和995對調(diào)諧流體進行偏流，從而顯著増加了 LIVE単元991的性能。下面參照圖16，示出本發(fā)明隔振器的可選實施例。在本實施例中，與LIVE単元801相似的雙頻LIVE單元1051，包括對裝置的頻率進行主動調(diào)諧的裝置。LIVE單元1051包括主殼體1053，該主殼體1053具有安裝部分1054，該安裝部分1054配置為連接到需要對振動進行隔離的結(jié)構(gòu)，例如航空器的機身。活塞1063通過弾性體密封件1065彈性連接于主殼體1053?；钊?063、主殼體1053和弾性體密封件1065確定上流體腔1067和下流體腔1069。流體調(diào)諧通道1071軸向穿過活塞1063，從而使上流體腔1067和下流體腔1069流體連通。與偏流器993和995相似的偏流器1066和1068分別設(shè)置于上流體腔1067和下流體腔1069中。通過對喇叭式滑動調(diào)諧器(trombone-type tuner) 1073進行調(diào)整,可以選擇性地改變調(diào)諧通道1071的軸向長度。調(diào)諧器1073包括位于一端的流體出ロ 1075和位于另一端疊縮在流體調(diào)諧通道1071中的延長管狀軸1077。調(diào)諧器1073在圖16所示的伸長位置和縮回位置之間工作，在縮回位置中，將出口 1075相對活塞1063的上表面向下縮回。當調(diào)諧器1073處于伸長位置吋，LIVE單元1051在第一選定頻率上工作；而當調(diào)諧器1073處于縮回位置吋，LIVE單元1051在較高的、第二選定頻率上工作。在優(yōu)選實施例中，第一頻率約為16. 6Hz，第二頻率約為19.9Hz。這種雙頻性能尤其適用于傾斜旋翼航空器，因為該航空器的旋翼處于飛機模式時，產(chǎn)生ー個諧和振動；而處于直升機模式時，產(chǎn)生另ー個諧和振動。對于處于伸長和縮回位置之間的滑動調(diào)諧器1073，泵送裝置1079 (未詳細顯示)可操作地與調(diào)諧器1073結(jié)合。用于安裝多個壓電陶瓷致動器1057的致動器殼體1055剛性地連接于振動結(jié)構(gòu)，諸如翼梁1061。另外，致動器殼體1055通過弾性體密封件1059彈性地連接于主殼體1053。通過由活塞1063承載的第一預(yù)緊螺釘1081，將各個壓電陶瓷致動器1057固定在一端，而通過由致動器殼體1055承載的第二預(yù)緊螺釘1083固定在另一端。以此方式，壓電陶瓷致動器1057僅通過致動器殼體1055與活塞1063連通。由弾性體1059提供LIVE單元1051的主要剛度。用于收集系統(tǒng)中的空氣和其它氣泡的聚集腔1085安裝在主殼體1053中。小流體通道1087從上流體腔1067的頂部延伸至聚集腔1085的底部。在聚集腔1085未處于主殼體1053頂部的實施例中，優(yōu)選地，將預(yù)緊單向閥1089安裝在流體通道1087中，以將氣泡“泵送”到聚集腔1085中。由于上流體腔1067的正弦曲線振蕩壓カ與聚集腔1085的壓カ 相關(guān)，所以泵送動作是可能的。在上流體腔1067的各個高壓循環(huán)中，單向閥1089打開，從而允許氣泡流經(jīng)流體通道1087并且最終流入聚集腔1085。預(yù)緊單向閥1089允許穩(wěn)定的卸壓，即平衡，而不允許振蕩壓カ進入聚集腔1085 ;振蕩壓カ是應(yīng)當避免的，因為聚集腔1085中的此類振蕩壓カ影響系統(tǒng)動態(tài)特性，即可以改變調(diào)諧頻率。下面參照圖17A-21，示出根據(jù)本發(fā)明的壓電流體慣性減振器的另外可選實施例。本發(fā)明說明了一種用于產(chǎn)生主動振動衰減的裝置，以在旋翼飛機機身的重要部位采用自致動結(jié)構(gòu)、傳感器和控制算法減少振動，從而使得系統(tǒng)具有最小的重量和功率需求。這些自致動結(jié)構(gòu)采用壓電致動以可以進行與旋翼感生振動的被動衰減結(jié)合的主動振動抑制。因此，圖17A-21的實施例尤其適用于旋翼飛機和其它航空器中乘務(wù)員座位裝置和有效載荷裝置(payload mounts) 0然而，應(yīng)當理解，圖17A-21所示的壓電流體慣性減振器可以用于很多領(lǐng)域。下面參照圖17A，以剖視圖示出壓電LIVE單元1001。LIVE單元1001是ー種局部主動振動措施，可以用于將諸如旋翼飛機的乘務(wù)員座位的有效載荷與振動結(jié)構(gòu)(即承受主旋翼b/rev振動的機身)相隔離。振動結(jié)構(gòu)(未顯示)連接于安裝在活塞殼體1004內(nèi)的活塞1002。LIVE單元1001包括液壓放大壓電致動器模塊1003，用于安裝兩個軸向?qū)R的壓電陶瓷組件1005和1007。壓電陶瓷組件1005和1007包括壓電陶瓷致動器1009和1011，壓電陶瓷致動器1009和1011優(yōu)選地位于靜載荷路徑的作用線上。壓電陶瓷致動器1009和1011選擇性地致動沖程放大活塞1013?；钊?013通過弾性體密封件1015進行定位?；钊?013、彈性體密封件1015和壓電致動器模塊1003在壓電致動器模塊1003中確定了兩個流體腔1017和1019。調(diào)諧單元1021連接于壓電致動器模塊1003，從而流體調(diào)諧通道1023與流體腔1017和1019流體連通。將選定的調(diào)諧流體設(shè)置于流體腔1017和1019和流體調(diào)諧通道1021中。壓電陶瓷組件1005和1007異相地運行，以增大流體調(diào)諧物質(zhì)的運動。LIVE単元1101主動對機身和乘務(wù)員座位之間的傳輸率進行削弱。應(yīng)當理解，LIVE単元1001可以轉(zhuǎn)用到任何有人或者無人旋翼飛機上的其它敏感部件的主動裝置上。下面詳細參照圖17B，曲線1022示出在很寬的頻帶(即從13. 5到30Hz)上LIVE裝置1501的大于99%(-40dB)的主動衰減，而功率需求很低，例如，低于4W。應(yīng)當理解，30Hz的頻率上限是從在測試時使用的開關(guān)放大器供電系統(tǒng)得到的，而不是從壓電陶瓷致動器1009或者裝置硬件得到的。下面詳細參照圖17C，以剖視圖示出另ー壓電LIVE單元1030。LIVE單元1030也是ー種局部主動振動措施，可以用于將有效載荷(例如旋翼飛機的乘務(wù)員座位)與振動結(jié)構(gòu)(即承受主旋翼b/rev振動的機身1032)相隔離。機身1032連接于安裝在活塞殼體1036中的活塞1034。活塞1034由弾性體密封件1035彈性支承于殼體內(nèi)。LIVE單元1030包括液壓放大壓電致動器模塊1038，以安裝兩個軸向?qū)R壓電陶瓷組件1040和1042。壓電陶瓷組件1040和1042包括優(yōu)選地位于靜負載路徑的作用線上的壓電陶瓷致動器1044和1046。壓電陶瓷致動器1044和1046選擇性地致動沖程放大活塞1048?；钊?048由弾性體密封件1050定位?；钊?034、彈性體密封件1035、活塞1048和弾性體密封件1050在LIVE單元1030中確定兩個流體腔1052和1054。將選定的調(diào)諧流體設(shè)置于流體腔1052和1054中。壓電陶瓷致動器1044和1046異相地運行，以增大流體調(diào)諧物質(zhì)的運動。LIVE單元1030主動對機身1032和其它隔離物體的乘務(wù)員座位之間的傳輸率進行 削弱。應(yīng)當理解，LIVE単元1001可以轉(zhuǎn)用到任何有人或者無人旋翼飛機上的其它敏感部件的主動裝置上。下面詳細參照圖18，以剖視圖示出另ー壓電LIVE單元1101。在本實施例中，具有安裝部分1105的殼體1103中安裝了兩個軸向?qū)R壓電陶瓷致動器1107和1109。殼體1103包括安裝架1102，以便于將LIVE單元1101連接于振動結(jié)構(gòu)(未顯示)。壓電陶瓷致動器1107和1109選擇性地致動沖程放大活塞1113?；钊?113由彈性體密封件1115定位。殼體1103、活塞1113和弾性體密封件1115殼體1103內(nèi)確定兩個流體腔1117和1119。優(yōu)選地安裝在殼體1103壁內(nèi)的盤繞的流體調(diào)諧通道1123與流體腔1117和1119流體連通。將選定的調(diào)諧流體設(shè)置于流體腔1117、1119和流體調(diào)諧通道1123中。壓電陶瓷致動器1107和1109異相地運行，以增大流體調(diào)諧物質(zhì)的運動。下面詳細參照圖19A-19C，分別示出LIVE單元1101的隔離頻率、面積比以及流體調(diào)諧通道轉(zhuǎn)折的長度和數(shù)目的方程。應(yīng)當理解，根據(jù)LIVE単元的配置，這些方程也不同。下面詳細參照圖20A和20B，以縱向和橫向剖視圖示出另ー壓電LIVE單元1201。在本實施例中，殼體1203中安裝了兩個軸向?qū)R的壓電陶瓷致動器1207和1209。殼體1203中安裝了活塞1202，以便于將LIVE單元1201連接于振動結(jié)構(gòu)(未顯示)。壓電陶瓷1207和1209選擇性地致動沖程放大活塞1213?；钊?213由彈性體密封件1215定位。殼體1203、活塞1213和弾性體密封件1215在殼體1203內(nèi)確定兩個流體腔1217和1219。具有第一組盤管1225和第二組盤管1227的流體調(diào)諧通道1223與流體腔1217和1219流體連通。將選定的調(diào)諧流體設(shè)置于流體腔1217和1219以及流體調(diào)諧通道1223中。壓電陶瓷致動器1207和1209異相地運行，以增加流體調(diào)諧物質(zhì)的運動。下面參照圖21，示出圖17A、17C、18、20A和20B的LIVE單元示例的機械等效模型1251。機械等效模型1251包括振動物質(zhì)1253和受隔離物質(zhì)1255，兩者通過可調(diào)諧LIVE單元連接在一起，該可調(diào)諧LIVE單元包括彈簧1057、第一調(diào)諧物質(zhì)1059、固態(tài)致動器1061和以虛線示出的可選第二調(diào)諧物質(zhì)1063。固態(tài)致動器1061增強了調(diào)諧物質(zhì)1059和1063的操作。優(yōu)選地，固態(tài)致動器1061為壓電陶瓷致動器，但是可以是電致壓縮材料、磁致壓縮材料或者任何其它合適的固態(tài)致動器。應(yīng)當理解，圖17的LIVE單元1001包括第二調(diào)諧物質(zhì)1063，雖然LIVE單元1101和1201確實包括可以看作第二調(diào)諧物質(zhì)1063的非常小量的物質(zhì)，但是圖18和20A及20B的LIVE單元1101和1201并不包括第二調(diào)諧物質(zhì)1063。應(yīng)當進ー步理解，固態(tài)致動器1061與圖6A的主動調(diào)諧元件415為180°反相。下面參照圖22A和22B，示出本發(fā)明可調(diào)諧隔振器的另ー實施例。在本實施例中，使用主動壓電陶瓷調(diào)諧元件對消振Frahm或者調(diào)諧物質(zhì)減振器進行修改。圖22A以剖視圖示出示例性壓電frahm 1301的簡化示意圖；圖22B示出壓電frahm 1301的機械等效模型1303。壓電Frahm 1301包括Frahm殼體1305,用于安裝Frahm減振器物質(zhì)1307。Frahm減振器物質(zhì)1307由彈簧元件1309懸至于frahm殼體1305內(nèi)。安裝結(jié)構(gòu)1311剛性連接于諸如飛機機身的振動物質(zhì)1313。Frahm殼體1305通過固態(tài)致動器連接于安裝結(jié)構(gòu)1311，優(yōu)選地，該固態(tài)致動器為至少ー個壓電陶瓷致動器1315。以此配置，壓電陶瓷致動器1315與彈簧元件1309串聯(lián)，從而允許壓電陶瓷致動器1315改變Frahm殼體1305的靈活性。這使得較輕的Frahm (即移動物質(zhì))能夠和重得多的Frahm—樣取得相同程度的減振。這是通過降低Frahm阻尼ξ來增加放大系數(shù)Q = 1/2 ξ 而實現(xiàn)的。另外，通過使用壓電陶瓷致動器1315進行主動重新調(diào)諧，可以實現(xiàn)Frahm操作頻率的較小變化；然而，應(yīng)當理解，根據(jù)頻率轉(zhuǎn)換的程度，該重新調(diào)諧需要壓電致動器增益機械。本發(fā)明的實施例解決了降低移動物質(zhì)有效性的阻尼問題。另外，本實施例提供了ー種裝置，用于當使用不同阻抗進行安裝時使得Frahm不太敏感。下面參照圖23Α和23Β，示出本發(fā)明的另ー實施例。在本實施例中，將兩個新穎特征結(jié)合成單個組合式LIVE單元1401。LIVE單元1401包括雙頻LIVE部分1403和多級壓電泵部分1405。圖23A以剖視圖示出LIVE單元1401的簡化示意圖；圖23B示出LIVE單元1401的機械等效模型1402。 LIVE部分1403包括具有安裝部分1409的殼體1407，該安裝部分1409適于連接于需要進行隔振的主體，即受隔離主體。活塞1411由弾性體密封件1413弾性地連接于殼體1407。殼體1407、活塞1411和弾性體密封件1413確定了上流體腔1415和下流體腔1417。主調(diào)諧端ロ 1419與上流體腔1415和下流體腔1417流體連通。主調(diào)諧端ロ 1419配置為允許在第一選定頻率上對諧振進行隔離。第二調(diào)諧端ロ 1421也與上流體腔1415和下流體腔1417流體連通。在本實施例中，彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)1423可操作地與第二調(diào)諧端ロ1421結(jié)合。彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)1423創(chuàng)建了新的自由度。第二調(diào)諧端ロ 1421允許在第二選定頻率上對諧振進行隔離。應(yīng)當理解，彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)1423的質(zhì)量為0，允許第二調(diào)諧端ロ 1421中的流體用作與彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)1423中的彈簧相對操作的質(zhì)量塊。應(yīng)當進ー步理解，在需要對更多的諧和頻率進行隔離時，可以添加其它的調(diào)諧端ロ。多級壓電泵部分1405包括用于安裝活塞1433的殼體1431?；钊?433由弾性體密封件1435彈性地連接于殼體1431。殼體1431、活塞1433和彈性密封1431確定第一流體腔1437和第二流體腔1439。第一流體腔1437與上流體腔1415流體連通，而第二流體腔1439與下流體腔1417流體連通?；钊?433由至少ー個壓電陶瓷致動器1441致動。以此方式，壓電陶瓷致動器1441在第一選定頻率范圍和第二選定頻率范圍上主動增加LIVE單元1401的減振性能。LIVE單元1401能夠以很低的功率在寬頻率范圍內(nèi)提供高于99%的隔振。因為壓電陶瓷致動器1441以接近90°的相角運行，從而可以實現(xiàn)很低的功率。應(yīng)當理解，在隔振系統(tǒng)中，可以單獨使用雙頻壓電致動器部件和多級壓電泵。機械等效模型1402包括由可調(diào)諧LIVE單元1408隔離振動物質(zhì)1404和受隔離物質(zhì)1406。應(yīng)當理解，振動物質(zhì)1404和受隔離物質(zhì)1406的位置可以互換，而不會影響系統(tǒng)的操作。在圖23B的示例中，振動系統(tǒng)1404為機身，受隔離物質(zhì)1406為視覺系統(tǒng)?？烧{(diào)諧LIVE單元1408包括至少ー個彈簧1440、至少ー個固態(tài)致動器1410、第一調(diào)諧物質(zhì)1412、第二調(diào)諧物質(zhì)1414和第二彈簧1416。此時，彈簧1440表示弾性體密封件1413 ;第一調(diào)諧物質(zhì)1412表示主調(diào)諧端ロ 1419，第二調(diào)諧物質(zhì)1414和第二彈簧1416表示彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)1423 ;而固態(tài)致動器1410表示壓電陶瓷致動器1435和1441。應(yīng)當理解，機械等效模型1412為可調(diào)諧LIVE単元的許多配置和應(yīng)用的示例。
下面參照圖24-27，示出根據(jù)本發(fā)明可調(diào)諧隔振系統(tǒng)的另ー實施例。本實施例與主動振動LIVE裝置系統(tǒng)1501有夫，主動振動LIVE裝置系統(tǒng)1501尤其適用于包含柴油發(fā)動機、燃氣渦輪發(fā)動機、發(fā)電機組和齒輪箱的旋轉(zhuǎn)機械。LIVE裝置1501重量輕，成本低，具有很低的功率需要，即實際上無熱量損失。下面參照海軍艦艇或者船只上的旋轉(zhuǎn)機械對本實施例進行描述。為了最大化生存性能和執(zhí)行任務(wù)的有效性，必須仔細控制船體發(fā)出的聲輻射。這需要對外部噪聲源和內(nèi)部噪聲源進行處理，外部噪聲源包括旋轉(zhuǎn)推進器和船體砰擊。對于內(nèi)部噪聲源的主要關(guān)注在于排除從旋轉(zhuǎn)機械到船體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)承載振動傳輸，尤其是在船體固有頻率的頻率范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)承載振動傳輸。在優(yōu)選實施例中，船只的主要推進カ由柴油發(fā)動機提供，并且由柴油發(fā)動機-發(fā)電機組提供電力，兩者均具有12活塞、4沖程柴油機，具有大致相同的最大速度ISOOrpm。因此，所述振動處理系統(tǒng)可以直接應(yīng)用到所述柴油發(fā)動機和所述柴油發(fā)電機組。下面參照圖24，將說明由所述柴油發(fā)動機產(chǎn)生的振動。由所述柴油發(fā)動機產(chǎn)生的振動主要包括l/rev、3/rev和12/rev,即姆轉(zhuǎn)I個循環(huán)振動、姆轉(zhuǎn)3個循環(huán)振動和姆轉(zhuǎn)12個循環(huán)振動。如曲線1531、1533和1535所示，以30。、90。、30。、90。等間隔扭矩脈沖(torque pulse)。可以使用簡單傅立葉序列示出cos3 ω t和cosl2 ω t的諧和部分。另外，由于任何質(zhì)量不平衡，會出現(xiàn)Ι/rev項(在圖28中未顯示)。源點振動衰減是對結(jié)構(gòu)承載振動進行處理的最有效方式，尤其是當局部“阻塞”點存在于設(shè)計中吋。傳統(tǒng)的方法使用軟弾性體裝置，其使得發(fā)動機的安裝固有頻率低，即小于激發(fā)頻率的70%。這就提供了 40%范圍內(nèi)的衰減，即60%或者-8dB的傳輸率。剛度必須適當，以支撐發(fā)動機重量和扭矩?，F(xiàn)有技術(shù)實施例中的柴油機發(fā)動機的安裝滾動(即繞扭矩軸)的固有頻率為
3.9Hz，在發(fā)動機空轉(zhuǎn)時(600rpm)提供了 Ι/rev的82%(_15dB)的自然衰減。忽略船體的結(jié)構(gòu)柔度，現(xiàn)有技術(shù)的柴油發(fā)動機安裝垂直固有頻率為7. 1Hz，這提供了僅4%的自然衰減(-0. 4dB)。根據(jù)本發(fā)明，LIVE裝置1501用于替換軟裝置并且得到了增強，以通過使用嵌入壓電陶瓷致動器1541(參見附圖25A)，在極低功率需求下取消諧振。除了例外的被動處理，通過使用壓電陶瓷致動器1541，LIVE裝置1501提供了取消振動的主動裝置，從而產(chǎn)生了99. 6%隔離(_48dB)的寬帶衰減。壓電陶瓷致動器1541衰減了振動體和受隔離體之間的傳輸率。
下面參照圖25A和25B，將說明LIVE裝置1501的操作。圖25A以剖視圖示出LIVE裝置1501的簡化示意圖；而圖25B示出LIVE裝置1501的機械等效模型1551。LIVE裝置1501包括殼體1553?；钊?555由弾性體密封件1557彈性連接于殼體1553?；钊?555包括軸向調(diào)諧端ロ 1556。柴油發(fā)動機剛性連接于活塞1555，并且殼體1553剛性連接于所述船只。至少ー個壓電陶瓷致動器1541可操作地與殼體1553結(jié)合。在圖30A中，壓電陶瓷致動器1541連接于剛性隔膜1559。隔膜1559由密封件1561彈性地密封在殼體1553中。殼體1553、活塞1555、彈性體密封件1557、隔膜1559和密封件1561確定上流體腔1563和下流體腔1565。上流體腔1563和下流體腔1565通過調(diào)諧端ロ 1556流體連通。上流體腔1563和下流體腔1565及調(diào)諧端ロ 1556中充滿無粘性的、稠密的流體，并且加壓以防止氣穴現(xiàn)象。流體流量和流體密度的乘積確定了調(diào)諧質(zhì)量mt。如機械等效模型1551所示，殼體1553與調(diào)諧端ロ 1556的面積比R1與臂長比b/a近似；弾性體彈簧1557與機械彈簧ke類似；并且調(diào)諧端ロ 1556的慣性效應(yīng)與機械臂上的調(diào)諧質(zhì)量mt的慣性效應(yīng)近似。當活塞1555上下移動時，其迫使流體在相反方向移動，產(chǎn)生慣性力，該慣性力在離散頻率(即眾所周知的被動隔離頻率或者反共振頻率)上抵消弾性體彈簧力，由如下方程進行確定。
I Ikeks
則=^Pjmp+M^^A(Mt -I)方程⑴分別以kp和mp表示壓電陶瓷致動器剛度和質(zhì)量。為了簡化，方程(I)假設(shè)流體的綜合剛度kee，即體積模量和容器為無窮大，而Rp = 1，即d = C。LIVE裝置1501的幾個特征使得壓電陶瓷致動器成為有效的應(yīng)用。首先，壓電陶瓷材料不是位于主要的恒穩(wěn)定載荷路徑，從而不需因為臨界靜載荷條件而確定大小。第二，流體既用作慣量以產(chǎn)生反共振，也用于液壓放大致動器沖程。最后，由于壓電陶瓷致動器1541僅需要放大被動性能，所以其大小和維護成本小，甚至對于諸如船舶推進器系統(tǒng)等的大型應(yīng)用也是如此。優(yōu)選地，使用多點適應(yīng)振動抑制系統(tǒng)(MAVSS)算法對壓電陶瓷致動器1541進行控制，以增加LIVE裝置1501的反共振性能，從而極大地降低船體1503結(jié)構(gòu)的振動傳輸率。MAVSS控制算法是ー種內(nèi)在穩(wěn)定，而強健的時域控制方法，該方法采用傳統(tǒng)的高次諧波控制(HHC)技術(shù)，其識別所關(guān)注頻率上擾動的傅立葉成分，并且產(chǎn)生必需的控制命令以通過在各個特定的頻率倒轉(zhuǎn)設(shè)備動カ來抵消這些擾動。對MAVSS進行編程，以抵消多重諧波，例如，同時抵消Ι/rev振動和3/rev振動。除了 MAVSS算法的系統(tǒng)識別方面外，另ー特征是使用包括干擾和控制作用的目標函數(shù)對反饋控制過程進行控制。根據(jù)從控制致動器到性能傳感器T的所識別響應(yīng)，對MAVSS控制增益矩陣進行計算。在實際中，使用有限差分方法對該響應(yīng)的正弦和余弦成分進行識別。當識別了傳輸函數(shù)矩陣后，按照下式計算MAVSS控制增益K= [T'RST+Q]_1r Rs (2)其中，Q是對各個致動器的輸入進行懲罰的矩陣，即控制懲罰項，而Rs是對各個致動器的響應(yīng)進行懲罰的矩陣，即性能權(quán)重。通過設(shè)定Q = P 1，其中I為識別矩陣，將控制懲、罰項降低至純量數(shù)值。這為各個致動器產(chǎn)生了相等的控制懲罰項。同樣，設(shè)定Rs = I為各個致動器產(chǎn)生相等的性能權(quán)重。MAVSS控制輸入可以按照下式計算u新=-a .K.Z+u舊 (3)式中，u#為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的下ー個整數(shù)的控制輸入，Z為性能傳感器的響應(yīng)，而Ul日為上ー個控制輸入。當減緩控制懲罰項(降低控制漸近線)吋，K成為Γ1，而控制輸入在傳感器處產(chǎn)生與中心擾動相等并反向的響應(yīng)，從而通過疊加產(chǎn)生零響應(yīng)。對于此系統(tǒng)，各個LIVE裝置1501優(yōu)選地具有一個安裝在LIVE裝置1501的振動主體側(cè)的垂直加速度計。在一個或者多個傳感器失效時，MAVSS系統(tǒng)保持穩(wěn)定并且繼續(xù)進行操作。在用于船舶推進系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，當發(fā)動機的速度改變吋，MAVSS檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速，并且自動跟蹤諧振。下面參照圖26A-26C，示出圖25A的LIVE裝置的示例性機械設(shè)計。LIVE裝置1601包括用于安裝活塞1605的殼體1603?；钊?605由弾性體密封件1607彈性支承于殼體1603內(nèi)。配置為連接柴油發(fā)動機的安裝板1609連接于活塞1605。在優(yōu)選實施例中，設(shè)置于安裝板1609和殼體1603之間的四個機械彈簧1601用于防止彈性體內(nèi)固有的靜態(tài)蠕變。殼體1603、活塞1605和弾性體密封件1607確定上流體腔1611和下流體腔1613。優(yōu)選地，殼體1603由鋁制成。優(yōu)選地，弾性體密封件1607提供23000磅/平方英寸的垂直剛度和30000磅/平方英寸的橫向剛度。可選的裙邊(未顯示)可以添加在安裝板1609周圍，以保護弾性體元件不受油污染。上和下超行程止動1615可操作地與活塞1605結(jié)合，以防止對弾性體的過度加載。優(yōu)選地，超行程止動1615安裝為在正常操作下不會發(fā)生接觸。在優(yōu)選實施例中，加速計1617位于殼體1603的底部，其上為反饋傳感器。殼體1603也容納壓電活塞1619。壓電活塞1619弾性體密封件1621彈性支承于殼體1603內(nèi)。殼體1603、壓電活塞1619和弾性體密封件1621進ー步確定上流體腔1611和下流體腔1613。上流體腔1611和下流體腔1613通過延長的調(diào)諧端ロ 1620流體連通，該調(diào)諧端ロ優(yōu)選地繞殼體1603盤繞。壓電活塞1619由至少兩個壓電陶瓷致動器1623的ー組驅(qū)動。壓電陶瓷致動器1623優(yōu)選地以推拉方式疊置，以增強可靠性。如果ー個壓電陶瓷致動器1623失效，則該組將繼續(xù)使用剰余良好的壓電陶瓷致動器1623進行操作。該推拉結(jié)構(gòu)提供了能量效率設(shè)計，將在下面進行更為詳細地描述。壓電陶瓷致動器1623位于具有壓電面積比為Rp的壓電活塞1619的相對側(cè)。LIVE単元1601提供了具有調(diào)諧端ロ內(nèi)徑的有效活塞直徑。從而提供了 LIVE面積比札。調(diào)諧端ロ 1620繞殼體1603盤繞，以提供適當?shù)牧黧w調(diào)諧質(zhì)量mt，以根據(jù)方程(I)提供最優(yōu)被動隔離頻率。盡管沒有顯示，優(yōu)選地將調(diào)諧端ロ 1620裝入保護結(jié)構(gòu)中，諸如鑄件。具有觀察孔的氣體-流體累積器(air-to-fluid accumulator) 1625允許流體的熱膨脹，同時保持合適的壓カ以在操作過程中避免氣穴現(xiàn)象。下面參照圖27，示出LIVE裝置1601的振動衰減曲線1645。相對于剛體響應(yīng)，希望LIVE單元1601將低于IOOHz的結(jié)構(gòu)承載機械噪聲信號降低大于99%(_40dB)。分析仿真實際示出99. 9%的衰減(_60dB)。如圖所示，在Ι/rev和3/rev上，LIVE裝置1601可以將振動衰減99. 9%(-60dB)。然而，在實際應(yīng)用中，這種衰減程度可能低于環(huán)境噪聲水平。
使用開關(guān)放大器供電系統(tǒng)，可以在放大器和電容性負載之間以很低的能量損失進行能量轉(zhuǎn)換。這種方法可以節(jié)能75%。另外，由于LIVE裝置1601使用同時受到異相驅(qū)動(即推拉)的壓電陶瓷致動器對，從而可以在各個循環(huán)中提供能量恢復(fù)。顯而易見，已經(jīng)對具有顯著優(yōu)點的發(fā)明進行了描述和說明。盡管以有限數(shù)量的形 式對本發(fā)明進行了說明，但是本發(fā)明并不局限于這些形式，在不脫離本發(fā)明精神的前提下可以進行不同的修改和改進。
權(quán)利要求
1.一種控制船只的聲輻射的方法，包括 提供可調(diào)諧的隔振器，該隔振器包括殼體、活塞和調(diào)諧端ロ ； 將殼體連接到船只的船體； 將活塞連接到船只上的振動體；以及 選擇性地對隔振器的頻率進行調(diào)諧，以防止從振動體向船只的船體傳輸結(jié)構(gòu)承載的振動。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，選擇性地調(diào)諧隔振器的頻率是通過選擇性地用至少ー個壓電陶瓷致動器使活塞致動來實現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，可調(diào)諧的隔振器還包括連接到剛性隔膜的致動器。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，選擇性地對隔振器的頻率進行調(diào)諧是通過控制所述致動器實現(xiàn)的。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述致動器是壓電陶瓷致動器。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述調(diào)諧端ロ盤繞所述殼體。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括將加速計數(shù)據(jù)輸入到可調(diào)諧的隔振器中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制船只的聲輻射的方法，包括提供可調(diào)諧的隔振器，該隔振器具有殼體、活塞和調(diào)諧端口；將殼體連接到船只的船體；將活塞連接到船只上的振動體；以及選擇性地對隔振器的頻率進行調(diào)諧，以防止從振動體向船只的船體傳輸結(jié)構(gòu)承載的振動。
文檔編號F16F13/24GK102678806SQ201210150369
公開日2012年9月19日 申請日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者小戴維·E·赫弗利, 弗蘭克·B·斯坦普斯, 泰奧·李, 羅伯特·J·帕斯卡爾, 邁克爾·R·史密斯 申請人:貝爾直升機泰克斯特龍公司