[發明專利]組合式磁流變彈性體船舶軸系縱振智能吸振器

有效

• 申請號: 201210408699.6
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN102878237A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 饒柱石;塔娜;楊志榮;秦春云
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53;B63H23/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 雷紹寧

技術領域

本發明涉及一種用于船舶軸系上的智能吸振裝置，特別是涉及一種組合式磁流變彈性體船舶軸系縱振智能吸振器。

背景技術

船舶航行中螺旋槳葉片在非均勻流場中旋轉而產生的脈動壓力使得推進軸系在螺旋槳葉頻或倍葉頻上激起船體振動。在以往的船舶軸系設計中，由于缺少高效的吸振裝置，使得螺旋槳產生的激振力傳遞到船體，產生的振動和噪聲既使得船上的設備過早損害，還對船上的環境產生不良影響，同時，對于一些有隱身要求的船只來說，產生振動和噪聲嚴重影響其隱身性能。在減小軸系縱向振動的一系列措施中，目前通常做法是在推力軸承與基座之間加裝縱向減振器或者在軸系上安裝動力吸振器，使其與軸系構成主從系統。由于船舶軸系剛度和質量都很大，減振器必須有非常嚴格的性能要求，從而減振器的結構復雜，不易實現。而吸振器原理簡單，結構精巧，同時所起的作用也很有效。但是，傳統的吸振器只是針對于工作環境下的某一固有頻率，工作點靈敏度過高，如果工作頻率發生轉移或浮動較大，吸振器的效果就會大大降低，甚至起到反作用。

現有的振動控制方法可分為被動控制、主控控制和半主動控制。被動控制成本低，也不影響結構的穩定性，但由于其無自適應能力的局限性，只適合于窄帶控制；主動控制可以起到很好的控制效果，但是主動控制屬于力控制，其實施主要依靠外界提供的能量，能源消耗很大，同時結構復雜，投資和維護的成本很高；半主動控制屬于參數控制，依賴材料的性質變化產生的效應改變結構的參數，從而達到減振的目的。

磁流變彈性體（MRE）是磁流變材料的一個新的分支，它由高彈態的聚合物（橡膠）和鐵磁性顆粒組合而成，這種材料的彈性模量可以在外加磁場的激勵下發生變化，鐵磁性顆粒在磁場方向形成鏈狀排列，并且反應時間是毫秒級的。基于上述原理，可以將磁流變彈性體應用到吸振器中，通過施加電流而產生的磁場來控制磁流變彈性體的剪切剛度，使其固有頻率實時追蹤外激勵的固有頻率，從而抑制主系統的振動。

中國實用新型專利說明書CN2842078Y公開了一種磁流變彈性體移頻式吸振器，包括執行部件、控制部件以及傳感器，所述執行部件由導磁件、線圈、磁流變彈性體、吸振質量塊以及基座等部件構成。但該磁流變彈性移頻式吸振器結構相對復雜，且吸振頻率有限，若工作頻率變化較大，則需要多個吸振器組合使用，分別控制每一個頻率的振動，且每個吸振器的移頻范圍小，產生很多附帶質量，其整體十分笨重。

中國發明專利CN101513924A公開了一種船用磁流變彈性體智能吸振器，包括外殼體、磁流變彈性體、電磁線圈以及內部鐵心，其結構相對簡單，但該智能吸振器只適用于船舶的主機或各種泵上。另外，該智能吸振器在其外殼體上設有四個安裝螺栓孔，可以將其連接到一個平面上，但船舶軸系的外表面是一個圓柱面，故很難將其安裝到船舶軸系的振動控制中，且該吸振器的質量比不可調，使用范圍有一定的局限性，難于適用于各種需要不同質量比的應用場合。同時，對于軸系這個大質量系統，單個吸振器的結構尺寸及質量不宜過大，否則其拆裝不方便。另外，現有的磁流變彈性體都是根據單一橡膠基體材料制備的，往往存在著磁流變效應與機械性能相矛盾的缺點，即磁流變效應大但機械性能較差，如硅橡膠等；機械性能好但磁流變效應不佳，如天然橡膠、聚氨酯等，進而導致可調頻帶不夠寬，同時阻尼比較大等不利因素，限制了其在動力吸振器的應用范圍。另外，通過對該結構進行磁場模擬可知，該船用磁流變彈性體智能吸振器中，電流產生的磁場在磁流變彈性體中極不均勻，衰減很快，不能有效發揮磁流變彈性體的變剛度效應。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種組合式磁流變彈性體船舶軸系縱振智能吸振器，以克服現有技術中吸振器質量比不可調、不能安裝在船舶軸系中的缺陷。

為實現上述目的，本發明提供一種組合式磁流變彈性體船舶軸系縱振智能吸振器，包括固定套在船舶軸系上的上、下基座、以及多個沿所述船舶軸系外周均勻分布的單體吸振器，所述單體吸振器為磁流變彈性體吸振器，所述上、下基座上各設有多個沿圓周分布的安裝孔，每個單體吸振器的兩端通過所述安裝孔與所述上、下基座可拆卸連接。

優選地，所述上、下基座為圓盤形，所述單體吸振器為圓柱形。

進一步地，所述單體吸振器包括設置在外圈的吸振質量塊，所述吸振質量塊的內圈固定設有磁流變彈性體，所述磁流變彈性體的內圈固定設有鐵芯，所述鐵芯上纏繞有第一線圈，所述鐵芯兩端分別與所述上、下基座可拆卸連接。