专利名称：基于电磁式吸振器的减振抗冲半主动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种减振、防冲装置，特别是一种船上推进动力设备或装置的减振、防冲装置。
背景技术：
船用动力设备的工作环境是冲击和振动同时存在。近年来，随着现代兵器技术的发展，水中爆炸所形成的爆炸当量、冲击持续时间均明显增加，且命中率也有了提高，对于船用设备的威胁也更加严重，提高船用动力设备的抗冲击能力已经成为保障现代舰船生命力的迫切需求。
目前，对于船用动力设备的抗冲击主动控制系统的研究，国内外尚没有文献记载。
发明内容本发明的目的在于提供一种能够同时改善现有船用动力设备的双层隔振系统的抗冲击性能和减振能力的基于电磁式吸振器的减振抗冲半主动控制装置。
本发明的目的是这样实现的它包括安装在被保护的船用动力设备上的半主动吸振器和拾振传感器，安装在船体基础上的拾冲传感器，拾振传感器、拾冲传感器分别连接DSP控制器，DSP控制器经过恒流源电路后连接半主动吸振器，恒流源电路连接有直流电源。所述的半主动吸振器是电磁式半主动吸振器。
本发明的装置由拾振传感器、拾冲传感器和DSP控制器所构成的信号采集和处理部分，由恒流源电路和直流电源所构成的电流控制部分，以及电磁式半主动吸振器构成的执行部分所组成。被保护的船用动力设备、中间质量、弹性减震器构成了双层隔振系统被安置在船体基础上，这是发明的适用对象。拾振传感器测取双层隔振系统中的船用动力设备的振动检测信号，而拾冲传感器测取船板基础的冲击判断信号，两个信号同时输入到DSP控制器中进行判断和运算。当判断双层隔振系统没有冲击时，DSP控制器中的控制程序根据拾振传感器测取的振动信号计算得到船用动力设备的振动主频率，并输出相对应的电压控制信号给恒流源电路，使得直流电源提供给电磁式半主动吸振器的电流可以使得其工作频率与被保护的船用动力设备的振动主频率相同，从而达到跟踪振动频率以减振的效果。当判断双层隔振系统没有冲击时，DSP控制器输出最佳抗冲击工作频率所对应的电压控制信号给恒流源电路，使得直流电源供给电磁式半主动吸振器的电流大小能使其工作频率为最佳抗冲击工作频率，从而使得需要被保护的被保护的船用动力设备的冲击位移响应最大峰峰值减小到最多，达到了改善双层隔振系统的抗冲击性能的目的。而当双层隔振系统的受冲击状态结束，电磁式半主动吸振器转入减振工作状态，直到下一个冲击作用被检测到。
本发明的优点在于首先，本发明可以自动监测双层隔振系统的工作环境，并可以根据工作环境的不同兼顾双层隔振系统的抗冲性能和减振能力两个方面，使得发明的应用范围可以包括船用动力设备的全部状态。
其次，双层隔振系统在受到冲击时上层的船用动力设备所受到的冲击能量被电磁式半主动吸振器所吸收，船用动力设备的冲击响应可以被有效地降低，最大冲击位移响应峰峰值被减小，可以有效保护船用动力设备与其他设备之间的连接部件在冲击状态下的安全性。
其次，本发明所采用的控制器为DSP，其卓越的运算速度使得本发明中的半主动控制系统反应时间迅速，能快速捕捉冲击信号和快速改变电磁式半主动吸振器的工作状态，故本发明的系统反应时间很短，能够及时抗冲。
再次，本发明还提高了双层隔振系统的隔振能力，电磁式半主动吸振器安装在船用动力设备上吸收其振动时产生的能量，可以减小双层隔振系统的源振动程度，经过双层隔振系统后的振动被本发明的系统所有效控制。
综上所述，本发明具有抗冲、减振两种功能，且反应时间短，能够满足对于冲击控制的瞬时性的要求，使用本发明后的双层隔振系统的整体性能都能得到有效地提高。
图1是本发明的改善双层隔振系统的抗冲击性能的装置的结构示意图；图2是试验所得到的本发明对于双层隔振系统的抗冲击性能改善效果图；图3是试验所得到的本发明对于双层隔振系统的减振和抗冲性能改善效果图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图1，被保护的船用动力设备1、中间质量2、弹性减震器3和弹性减震器4构成了双层隔振系统，被安置在船体基础5上；拾振传感器6、拾冲传感器7、DSP控制器8、恒流源电路9、直流电源10、电磁式半主动吸振器11构成了半主动控制系统。双层隔振系统中的被保护的船用动力设备1上安装了电磁式半主动吸振器11，并被拾振传感器6测取其振动信号作为振动检测信号，而拾冲传感器7测取船体基础5的加速度信号作为冲击判断信号，两个信号同时输入到DSP控制器8中。
本实施方式中，各部分的参数可以参照如下数值选择上层质量(即保护的船用动力设备1)1重60.125kg中间质量 2重36.65kg上层减振器(即弹性减震器3) E15(4只)下层减振器(即弹性减震器4) E45(8只，两两串联)本实施方式中的电磁式半主动吸振器参数选择动子重 m1＝12.4kg定子重 m2＝2.2kg机械弹簧刚度 k＝0.48×105N/m自振频率 f0＝10Hz线圈匝数 n＝930匝导线直径 d＝0.8mm控制电流 I＝0～3A磁极齿数 i＝4磁极齿宽 b＝5mm磁极齿距 c＝5mm磁极齿高 h＝5mm
间隙δ＝0.3mmDSP控制器8中的控制程序根据输入的两个信号判断双层隔振系统的工作环境，运算后输出相应的电压控制信号。当拾冲传感器7测取船体基础5的冲击判断信号大于某一设定值，则DSP控制器8判断船体基础5上传来了冲击，双层隔振系统受到了冲击作用，半主动控制系统进入抗冲击工作状态；否则认为双层隔振系统没有受到冲击作用，半主动控制系统进入减振工作状态。
当船体基础5上没有冲击时，半主动控制系统为减振工作状态，DSP控制器8中的DSP控制程序根据拾振传感器6测取的振动信号计算得到被保护的船用动力设备1的振动主频率，并输出相对应的电压控制信号给恒流源电路9，使得直流电源10提供给电磁式半主动吸振器11的电流可以使得其工作频率与被保护的船用动力设备1的振动主频率相同，从而达到跟踪振动频率以减振的效果。
当船体基础5上受到冲击时，半主动控制系统为抗冲击工作状态，DSP控制器8输出最佳抗冲击工作频率所对应的电压控制信号给恒流源电路9，使得直流电源10供给电磁式半主动吸振器11的电流大小能使其工作频率为最佳抗冲击工作频率，从而使得需要被保护的船用动力设备1的冲击位移响应最大峰峰值减小到最多，达到了改善双层隔振系统的抗冲击性能的目的。
当拾冲传感器7测取船体基础5的冲击加速度信号小于某一设定值时，半主动控制系统认为双层隔振系统的受冲击状态结束，不需要继续抗冲，故半主动控制系统转入减振工作状态，直到下一个冲击作用被检测到。
图2为试验所得到的本发明对于双层隔振系统的抗冲击性能改善效果图在相同的冲击作用条件下，被保护的船用动力设备1的冲击位移响应峰峰值在半主动控制系统控制后较控制前减少了27.2％。
图3为试验所得到的本发明对于双层隔振系统的减振和抗冲性能改善效果图在振动状态，被保护的船用动力设备1的振动位移响应峰峰值在半主动控制系统控制后较控制前减少了19.7％，在冲击状态，被保护的船用动力设备1的冲击位移响应峰峰值在半主动控制系统控制后较控制前减少了22.6％。
权利要求
1.一种基于电磁式吸振器的减振抗冲半主动控制装置，其特征是它包括安装在被保护的船用动力设备上的半主动吸振器和拾振传感器，安装在船体基础上的拾冲传感器，拾振传感器、拾冲传感器分别连接DSP控制器，DSP控制器经过恒流源电路后连接半主动吸振器，恒流源电路连接有直流电源。
2.根据权利要求1所述的基于电磁式吸振器的减振抗冲半主动控制装置，其特征是所述的半主动吸振器是电磁式半主动吸振器。
全文摘要
本发明提供的是一种基于电磁式吸振器的减振抗冲半主动控制装置。它包括安装在被保护的船用动力设备上的半主动吸振器和拾振传感器，安装在船体基础上的拾冲传感器，拾振传感器、拾冲传感器分别连接DSP控制器，DSP控制器经过恒流源电路后连接半主动吸振器，恒流源电路连接有直流电源。本发明具有抗冲、减振两种功能，且反应时间短，能够满足对于冲击控制的瞬时性的要求，使用本发明后的双层隔振系统的整体性能都能得到有效地提高。
文档编号B63H21/00GK101074049SQ20071007239
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月25日 优先权日2007年6月25日
发明者李玩幽, 刘学广, 率志君, 靳国永, 陈熙霞 申请人:哈尔滨工程大学