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
技術領域：
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動力設備或裝置的減振、防沖裝置。本發(fā)明還涉及一種船上推進動力設備或裝置的減振、防沖方法。
背景技術：
船用動力設備的工作環(huán)境是沖擊和振動同時存在。近年來，隨著現代兵器技術的發(fā)展，水中爆炸所形成的爆炸當量、沖擊持續(xù)時間均明顯增加，且命中率也有了提高，對于船用設備的威脅也更加嚴重，提高船用動力設備的抗沖擊能力已經成為保障現代艦船生命力的迫切需求。
目前，為了改善船用動力設備的振動向船體的輻射，通常在設備和船體基礎之間使用隔振器，然而，在設計時受到結構的限制，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際要求。目前為了改善雙層隔振系統(tǒng)的沖擊性能，在實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，但是同時也引入了新的問題如設備受到沖擊時碰到限位器會產生二次沖擊，使沖擊過程變成了復雜的強非線性問題，增加了研究的難度。
發(fā)明內容本發(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地檢測和最大限度地削弱，而且雙層隔振系統(tǒng)傳向船體基礎的振動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)明的目的是這樣實現的本發(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的船用動力設備上的半主動吸振器和拾振傳感器，安裝在船體基礎上的拾沖傳感器，拾振傳感器、拾沖傳感器分別連接DSP控制器，DSP控制器經過恒流源電路后連接半主動吸振器，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、所述的半主動吸振器是電磁式半主動吸振器。
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)將半主動吸振器放置在雙層隔振系統(tǒng)中的船用動力設備上，并根據雙層隔振系統(tǒng)的參數設定半主動吸振器的最佳抗沖參數，所述的最佳抗沖參數包括最佳抗沖質量、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)還是振動工作狀態(tài)；3)當沖擊沒有來到時，雙層隔振系統(tǒng)為振動工作狀態(tài)，此時將半主動吸振器的工作頻率調整為與船用動力設備的振動主頻率相同；4)當沖擊來到時，雙層隔振系統(tǒng)為受沖擊狀態(tài)，將主動吸振器的工作頻率調整為預先得到的最佳抗沖擊工作頻率；5)當沖擊作用結束后，雙層隔振系統(tǒng)從受沖擊狀態(tài)轉變成振動工作狀態(tài)，半主動吸振器的工作頻率也從最佳抗沖擊工作頻率轉變?yōu)榇脛恿υO備的振動主頻率，直到下一次沖擊作用的開始。
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)還是振動工作狀態(tài)，是將雙層隔振系統(tǒng)所在的船體基礎的加速度信號作為沖擊狀態(tài)的判斷信號，當其大于某一判定值時為沖擊狀態(tài)，小于時為振動工作狀態(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)還是振動工作狀態(tài)，是在雙層隔振系統(tǒng)的船板基礎和上層的船用動力設備上同時采集信號，并將從船板基礎上檢測到的信號定義為沖擊判斷信號，根據其來判定雙層隔振系統(tǒng)是否受到沖擊，將從船用動力設備上檢測到的信號定義為振動檢測信號，根據其來得到船用動力設備的振動主頻率。
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控制器所構成的信號采集和處理部分，還包括由直流電源和恒流源電路所構成的電流控制部分，以及由安裝在雙層隔振系統(tǒng)中船用動力設備上的電磁式半主動吸振器構成的執(zhí)行部分。
其中的信號采集和處理部分的作用是采集相關信號來判斷雙層隔振系統(tǒng)的工作狀態(tài)。拾振傳感器測取雙層隔振系統(tǒng)中的船用動力設備的振動檢測信號，而拾沖傳感器測取船板基礎的沖擊判斷信號，兩個信號同時輸入到DSP控制器中，經過其中的控制程序運算后輸出相應的電壓控制信號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信號采集和處理部分輸出的電壓控制信號得到相應的電磁式半主動吸振器工作電流。恒流源電路根據電壓控制信號的大小，來增大或者減小直流電源供給電磁式半主動吸振器的電流。
其中的執(zhí)行部分的作用是根據電流控制部分提供的電流大小來得到相應的電磁式半主動吸振器的工作頻率，使其能夠在雙層隔振系統(tǒng)中進行減振或者抗沖擊。
與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于首先，本發(fā)明可以自動監(jiān)測雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，并可以根據工作環(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方面，使得本發(fā)明的應用范圍可以包括船用動力設備的全部狀態(tài)。
其次，雙層隔振系統(tǒng)在受到沖擊時上層的船用動力設備所受到的沖擊能量被電磁式半主動吸振器所吸收，船用動力設備的沖擊響應可以被有效地降低，最大沖擊位移響應峰峰值被減小，可以有效保護船用動力設備與其他設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，其卓越的運算速度使得本發(fā)明中的半主動控制系統(tǒng)反應時間迅速，能快速捕捉沖擊信號和快速改變電磁式半主動吸振器的工作狀態(tài)，故半主動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)反應時間很短，能夠及時抗沖。
再次，本發(fā)明提高了雙層隔振系統(tǒng)的隔振能力，電磁式半主動吸振器安裝在船用動力設備上吸收其振動時產生的能量，可以減小雙層隔振系統(tǒng)的源振動程度，經過雙層隔振系統(tǒng)后的振動被本發(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，且反應時間短，能夠滿足對于沖擊控制的瞬時性的要求，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構示意圖；圖2是試驗所得到的本發(fā)明對于雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能改善效果圖；圖3是試驗所得到的本發(fā)明對于雙層隔振系統(tǒng)的減振和抗沖性能改善效果圖。
具體實施方式
下面結合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述結合圖1，作為被保護的上層質量的被保護的船用動力設備1、中間質量2、彈性減震器3和彈性減震器4構成了雙層隔振系統(tǒng)被安置在船體基礎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、電磁式半主動吸振器11構成了半主動控制系統(tǒng)。雙層隔振系統(tǒng)中的被保護的船用動力設備1上安裝了電磁式半主動吸振器11，并被拾振傳感器6測取其振動信號作為振動檢測信號，而拾沖傳感器7測取船體基礎5的加速度信號作為沖擊判斷信號，兩個信號同時輸入到DSP控制器8中。
DSP控制器8中的控制程序根據輸入的兩個信號判斷雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，運算后輸出相應的電壓控制信號。當拾沖傳感器7測取船體基礎5的沖擊判斷信號大于某一設定值，則DSP控制器8判斷船體基礎5上傳來了沖擊，雙層隔振系統(tǒng)受到了沖擊作用，半主動控制系統(tǒng)進入抗沖擊工作狀態(tài)；否則認為雙層隔振系統(tǒng)沒有受到沖擊作用，半主動控制系統(tǒng)進入減振工作狀態(tài)。
當船體基礎5上沒有沖擊時，半主動控制系統(tǒng)為減振工作狀態(tài)，DSP控制器8中的DSP控制程序根據拾振傳感器6測取的振動信號計算得到被保護的船用動力設備1的振動主頻率，并輸出相對應的電壓控制信號給恒流源電路9，使得直流電源10提供給電磁式半主動吸振器11的電流可以使得其工作頻率與被保護的船用動力設備1的振動主頻率相同，從而達到跟蹤振動頻率以減振的效果。
當船體基礎5上受到沖擊時，半主動控制系統(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應的電壓控制信號給恒流源電路9，使得直流電源10供給電磁式半主動吸振器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的船用動力設備1的沖擊位移響應最大峰峰值減小到最多，達到了改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的目的。
當拾沖傳感器7測取船體基礎5的沖擊加速度信號小于某一設定值時，半主動控制系統(tǒng)認為雙層隔振系統(tǒng)的受沖擊狀態(tài)結束，不需要繼續(xù)抗沖，故半主動控制系統(tǒng)轉入減振工作狀態(tài)，直到下一個沖擊作用被檢測到。
圖2為試驗所得到的本發(fā)明對于雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能改善效果圖在相同的沖擊作用條件下，被保護的船用動力設備1的沖擊位移響應峰峰值在半主動控制系統(tǒng)控制后較控制前減少了27.2％。
圖3為試驗所得到的本發(fā)明對于雙層隔振系統(tǒng)的減振和抗沖性能改善效果圖在振動狀態(tài)，被保護的船用動力設備1的振動位移響應峰峰值在半主動控制系統(tǒng)控制后較控制前減少了19.7％，在沖擊狀態(tài)，被保護的船用動力設備1的沖擊位移響應峰峰值在半主動控制系統(tǒng)控制后較控制前減少了22.6％。
權利要求
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的船用動力設備上的半主動吸振器和拾振傳感器，安裝在船體基礎上的拾沖傳感器，拾振傳感器、拾沖傳感器分別連接DSP控制器，DSP控制器經過恒流源電路后連接半主動吸振器，恒流源電路連接有直流電源。
2.根據權利要求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吸振器是電磁式半主動吸振器。
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)將半主動吸振器放置在雙層隔振系統(tǒng)中的船用動力設備上，并根據雙層隔振系統(tǒng)的參數設定半主動吸振器的最佳抗沖參數，所述的最佳抗沖參數包括最佳抗沖質量、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)還是振動工作狀態(tài)；3)當沖擊沒有來到時，雙層隔振系統(tǒng)為振動工作狀態(tài)，此時將半主動吸振器的工作頻率調整為與船用動力設備的振動主頻率相同；4)當沖擊來到時，雙層隔振系統(tǒng)為受沖擊狀態(tài)，將主動吸振器的工作頻率調整為預先得到的最佳抗沖擊工作頻率；5)當沖擊作用結束后，雙層隔振系統(tǒng)從受沖擊狀態(tài)轉變成振動工作狀態(tài)，半主動吸振器的工作頻率也從最佳抗沖擊工作頻率轉變?yōu)榇脛恿υO備的振動主頻率，直到下一次沖擊作用的開始。
4.根據權利要求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)還是振動工作狀態(tài)，是將雙層隔振系統(tǒng)所在的船體基礎的加速度信號作為沖擊狀態(tài)的判斷信號，當其大于某一判定值時為沖擊狀態(tài)，小于時為振動工作狀態(tài)。
5.根據權利要求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)還是振動工作狀態(tài)，是在雙層隔振系統(tǒng)的船板基礎和上層的船用動力設備上同時采集信號，并將從船板基礎上檢測到的信號定義為沖擊判斷信號，根據其來判定雙層隔振系統(tǒng)是否受到沖擊，將從船用動力設備上檢測到的信號定義為振動檢測信號，根據其來得到船用動力設備的振動主頻率。
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。包括安裝在被保護的船用動力設備上的半主動吸振器和拾振傳感器，安裝在船體基礎上的拾沖傳感器，拾振傳感器、拾沖傳感器分別連接DSP控制器，DSP控制器經過恒流源電路后連接半主動吸振器，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，且反應時間短，能夠滿足對于沖擊控制的瞬時性的要求，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F16F13/04GK101088861SQ20071007239
公開日2007年12月19日 申請日期2007年6月25日 優(yōu)先權日2007年6月25日
發(fā)明者李玩幽, 劉學廣, 陳熙霞, 靳國永, 率志君 申請人:哈爾濱工程大學