[發明專利]一種針對推進軸系縱向振動的半主動控制隔振系統

在審

• 申請號: 202010127192.8
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111319748A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 翁澤宇;徐特奇;吳曉郁;陶永碩;王泳;劉勝利;施凱迪;朱甫宏
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B63H23/34
• 分類號: B63H23/34;B63H23/32;F16F15/123
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

推進軸系縱向振動的半主動控制隔振系統，包括軸系、推力盤、基礎，軸系的后端連接螺旋槳，前端通過柔性聯軸器連接機組，軸系上連接推進法蘭，推進法蘭的前端連接推力軸承，推力軸承的前端連接推力盤，推力盤與基礎之間設有若干個由低剛度元件，推力盤與基礎之間還設有若干個可控阻尼，每個可控阻尼與低剛度元件配對成組；推力盤上設有振動傳感器，振動傳感器的輸出端連接數據采集卡，數據采集卡的輸出端連接工控機，工控機的輸出端連接可控阻尼的控制端。本發明將變阻尼的半主動控制技術應用于隔振系統，可在抑制低頻段共振的同時，在高頻段也取得較好的隔振效果。

技術領域

本發明屬于艦船推進系統隔振領域，特別地，涉及一種針對推進軸系縱向振動的半主動控制隔振系統。

背景技術

螺旋槳推進是潛艇和水下航行器的主要推進方式。潛艇在水中運動，不可避免地在艉部形成不均勻的伴流場。螺旋槳在不均勻伴流場中工作會產生脈動推力，經推進軸系、推力軸承及其基座傳遞到殼體，引起殼體產生振動，進而形成水下聲輻射。國內外的相關研究主要是從兩方面對推進軸系縱向振動進行控制:一個方面是減振，即減小推進軸系的振動響應；另一個方面是隔振，即通過隔振，減小經推力軸承傳遞至艇體的二次激勵力。

振動控制技術可以分為：被動控制、半主動控制和主動控制。其中，半主動控制技術具有能耗低、系統簡單可靠和穩定性好等特點，受到更多的重視。

目前在推進軸系縱向振動半主動控制研究中，發明專利CN102878237A中公開了一種組合式磁流變彈性體船舶軸系縱振智能吸振器，該發明利用磁流變彈性體的剪切模量可調特性，提出一種新型船用磁流變彈性體動力吸振器，該吸振器剛度可控，基于變剛度技術，讓吸振器的固有頻率追蹤激勵力的頻率，實現變轉速工況下對船舶軸系縱向振動的有效控制，可以在較寬的頻段實現較好隔振的效果。但由于實際吸振器的變剛度范圍較小，因此只能在較小的頻率范圍內實現控制。

發明專利CN102878237A的本質是將振動的半主動控制技術與減振技術相結合，以減小推進軸系的振動響應，其動力學模型如圖2所示。而將振動的半主動控制技術與隔振技術相結合，減小經推力軸承傳遞至艇體的二次激勵力方面，目前尚無有效的解決方案。針對這種情況，本發明針對推進軸系縱向振動，將振動的半主動控制技術與隔振技術相結合，提出一種基于可控阻尼器的半主動控制隔振系統，通過變阻尼技術，減小經推力軸承傳遞至艇體的二次激勵力，其動力學模型如圖2所示。

本發明的優勢在于：由于抑制了隔振系統在低頻段的共振振幅，使得隔振頻段大幅度向低頻拓展，且中高頻段的隔振效果大幅度提高。

發明內容

本發明要解決上述現有技術存在的問題，提出一種針對推進軸系縱向振動的半主動控制隔振系統。可在低頻段大大提高隔振系統的隔振效果，使隔振頻段大幅度向低頻段擴展，同時也提高了在中高頻段的隔振效果。

本發明所述的推進軸系縱向振動的半主動控制隔振系統，包括軸系5、推力盤8、基礎11，軸系5的后端連接螺旋槳4，前端通過柔性聯軸器12連接機組13，軸系5上連接推進法蘭6，推進法蘭6的前端連接推力軸承7，推力軸承7的前端連接推力盤8，推力盤8與基礎11之間設有若干個由低剛度元件9，其特征在于：推力盤8與基礎11之間還設有若干個可控阻尼10，每個可控阻尼10與低剛度元件9配對成組；推力盤8上設有振動傳感器18，振動傳感器18的輸出端連接數據采集卡17，數據采集卡17的輸出端連接工控機16，工控機16的輸出端連接可控阻尼10的控制端；

可控阻尼器10在得電狀態時，其阻尼為大阻尼；失電狀態時，其阻尼為小阻尼或無阻尼。當可控阻尼10傳導給基礎11的阻尼力與低剛度元件9傳導給基礎11的彈簧力的方向相同時，工控機16向可控阻尼10輸出低電平信號，關閉可控阻尼10；當所述阻尼力和彈簧力的方向相反，且兩者矢量和的絕對值大于彈簧力的絕對值之時，關閉可控阻尼器；當所述阻尼力和彈簧力的方向相反，且當所述阻尼力和彈簧力的矢量和的絕對值小于彈簧力的絕對值之時，則開啟所述可控阻尼10。