[發明專利]船用磁流變彈性體智能阻尼器

有效

• 申請號: 200910071708.5
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101519111A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 姚熊亮;龐福振;朱永凱;于煒光;張阿漫;戴紹仕;孫龍泉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B63B39/00
• 分類號: B63B39/00;F16F9/30;F16F15/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及的是一種減振降噪裝置，具體地說是一種基于磁流變彈性體的船舶減振降噪設備。

(二)背景技術

船舶上常使用的減振設備主要是彈性減振元件，如彈簧、橡膠墊等，這些減振元件通過橡膠或彈簧在運動過程中的能量耗散來抑制結構振動。該類減振設備具有結構簡單、易于實現、經濟、可靠等優點，但由于其結構參數是在某一特定環境最優化設定的，而該參數一經設定就無法改變，缺乏控制上的靈活性。因此，研究和探尋合理、經濟而有效的船舶結構減振元件，對于提高船舶振動控制水平具有重要的理論和實際意義。

磁流變彈性體(MR?elastomers)是磁流變材料一個新的分支。它是由高分子聚合物(如橡膠等)和鐵磁性顆粒組成，混合有鐵磁性顆粒的聚合物在外加磁場作用下固化，利用磁致效應(即鐵磁性顆粒在磁場方向形成鏈或柱狀聚集結構)使顆粒在基體中形成有序結構。

磁流變彈性體被應用到機械減振時，可以對彈性體的剛度和阻尼系數進行控制。磁流變彈性體的基本原理是控制彈性體所在區域的磁場強度，進而改變磁流變彈性體的磁致剪切模量，最終調節磁流變彈性體的剛度和阻尼系數。增加磁流變彈性體所在區域的磁場強度，磁流變彈性體的剛度和阻尼系數相應增加。

經過對現有技術的文獻檢索發現，近年來，已有人利用磁流變彈性體的材料特性來設計減振裝置，如中國專利申請號為200520070319的專利文件中公開的技術方案，利用磁流變彈性體研制的一種阻尼器，應用到機械設備的單自由度振動結構中，但由于結構復雜，出力效果不明顯的缺點，有一定的局限性。而中國專利申請號為200620154712的專利文件中公開的技術方案，提出了一種轉子控制用磁流變彈性體阻尼器，只適用于轉子振動控制問題，限制了該阻尼器的廣泛應用。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種阻尼和剛度可控，能在船舶主機振動頻率變化條件下實現主動減振的船用磁流變彈性體智能阻尼器。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明的船用磁流變彈性體智能阻尼器由殼體、磁流變彈性體、電磁線圈組和內部鐵芯四部分組成，所述的殼體、磁流變彈性體、內部鐵芯均為圓柱體且具有共圓心，磁流變彈性體連接于殼體與內部鐵芯之間，電磁線圈組固定于內部鐵芯上。

本發明還可以包括這樣一些結構特征：

1、所述內部鐵芯包括四個翼，對應電磁線圈共有四組，每組線圈纏繞在內部鐵芯的一個翼上，線圈采用沿圓柱體母線方向纏繞。

2、所述殼體、內部鐵芯均由軟鐵磁性材料制成。

3、所述磁流變彈性體的主要組成成分包括作為基體材料的橡膠類阻尼材料和分散其中的羰基鐵粉(羰基顆粒所占體積濃度比的30％)。

4、所述的內部鐵芯每個翼對應圓心角度為60度，結構連接處采用四分之一圓弧過渡，內部鐵芯與磁流變彈性體接觸面為扇形連接。

相對于現有減振設備，船用磁流變彈性體阻尼器的結構形式具有以下特點：

1、線圈采用獨特的纏繞方式。現有磁流變彈性體設備多采用沿著結構圓周方向的纏繞方式，而本專利采用沿圓柱體母線方向的纏繞方法。

2、內部鐵芯與磁流變彈性體接觸面采用扇形連接，如圖5(a)所示。內部鐵芯包含4個翼，每個翼對應圓心角度為60度，結構連接處采用四分之一圓弧過渡。

3、內部鐵芯、磁流變彈性體、殼體構成磁力線回路，如圖5(b)所示。磁力線回路可通過改變電磁線圈組中電流流入方向進行調節。

船用磁流變彈性體智能阻尼器的工作原理是：電流流過電磁線圈時，在內部鐵芯、磁流變彈性體和殼體所在區域形成磁場，可以通過改變電流對磁流變彈性體所在區域的磁場強度進行控制，磁流變彈性體的磁致剪切模量依賴于所在區域磁場強度，磁致剪切模量決定磁流變彈性體的剛度和阻尼。上述過程可簡化為電磁線圈內電流控制磁流變彈性體的剛度和阻尼變化。

應用時將船用磁流變彈性體智能阻尼器連接到船舶主機和支撐構件上，對船舶主機的振動進行分析，通過對電流大小的控制，對減振設備提供快速、正確的調節磁流變彈性體所在區域的磁場強度，進而改變阻尼器的剛度和阻尼，達到最大減振目的。

本發明阻尼器的頻率適用范圍為數赫茲到數十赫茲，適用于船舶主機激振的頻帶變化范圍，對船舶典型設備(如機電設備、各類泵等)的激振具有明顯的減振效果。相對于現有減振設備，本發明具有以下優點：

1、本發明可以根據振動情況，通過改變電流對阻尼器的阻尼和剛度進行調節。

2、線圈采用沿圓柱體母線方向纏繞，減少了磁場在結構傳遞過程中的損耗。