【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0030]参阅图1和图2所示，超低频海洋探测器隔振浮标由隔振系统和姿态保持器组成。
[0031]隔振系统安装于内壳13内部，由导向座1、导向柱2、正刚度弹簧3、正刚度调节螺母
4、防松螺母5、活页6、承载台7、负刚度导向座8、负刚度弹簧9、负刚度调节螺母10、向心关节轴承11和传递杆12构成。其中，导向座1、导向柱2、正刚度弹簧3、正刚度调节螺母4和防松螺母5构成了正刚度弹簧机构；负刚度导向座8、负刚度弹簧9、负刚度调节螺母10、向心关节轴承11和传递杆12构成了负刚度弹簧机构。
[0032]姿态保持器由内壳13、夕卜壳14、中环15、中环力矩器16和内壳力矩器17构成，内壳13为球壳或者半球壳结构(本实施例中为半球壳结构)，外壳14为球壳结构，中环15为一环形结构，一对中环力矩器16对称安装在外壳14一条内径的两端，一对内壳力矩器17对称安装在内壳13—条外径的两端，内壳力矩器17所处的内壳外径与中环力矩器16所处的外壳内径共面且互相垂直；中环15通过中环力矩器16与外壳14相连，可以绕中环力矩器16自由转动；内壳13通过内壳力矩器17装设于中环15内，可绕内壳力矩器17自由转动，可实现内壳13姿态的保持。
[0033]如图1和图2所示，所述的正刚度弹簧机构中，导向座I为中部有孔径的盘状底座，固定于内壳13底部正中，本实施例中孔径为圆形通孔。导向柱2为长杆结构，可以沿着导向座I孔径自由滑动，为隔振系统竖直方向的减振起导向作用。正刚度弹簧3套设在导向柱2外，下端面定位在导向座I的凹槽内，上方是安装在导向柱2上的正刚度调节螺母4，可以实现正刚度调节功能。进一步优选方案，紧邻正刚度调节螺母安装防松螺母5，协助正刚度调
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[0034]如图2所示，承载台7为台座结构，在本实施案例中是正六边形结构，在导向柱2正上方与导向柱2相连，且承载台7各边缘中心均安装有活页6。
[0035]如图1和图2所示，所述的负刚度弹簧机构具有多组，本实施例中为六组。每一组的负刚度导向座8固定安装在内壳13内侧，其上开有导向槽。负刚度弹簧9套设在导向座外，一端通过向心关节轴承11与传递杆12相连。向心关节轴承11连接负刚度弹簧9与传递杆12，且可以沿着负刚度导向座8的导向槽自由滑动。传递杆12与向心关节轴连接处还设有负刚度调节螺母10，用于调节负刚度弹簧9的压缩量，传递杆12另一端通过活页6与承载台7铰接。调节负刚度调节螺母10可以实现负刚度可调。六组负刚度弹簧机构均匀分布在同一平面内，一端安装在内壳13上，另一端通过活页6与承载台7相连。
[0036]当受到外界激励时，承载台7与内壳13之间相对运动，正刚度弹簧3压缩量发生变化，同时负刚度弹簧9压缩量也发生变化，内壳13与承载台7之间力位移曲线具有高静刚度、低动刚度的非线性特性，且动态刚度理论上可低至零。一般地，频率的平方与刚度成正比，当动态刚度降至很低时隔振频率也很低，从而实现超低频隔振。海洋环境低频问题显著，借助本发明可以为海洋探测器提供超低频隔振保护。
[0037]隔振系统处于零动态刚度处时，低频隔振效果最好。当隔振对象的质量改变时，根据现有技术只调节正刚度弹簧机构可以使隔振系统回到零刚度状态，但当隔振对象质量增加时，只调节正刚度弹簧机构会使隔振行程减小；当隔振对象质量减小时，只调节正刚度弹簧机构会使隔振系统容易失稳。而本发明正、负刚度弹簧机构可以同时调节，当隔振对象质量增加时，通过调节螺母同时增大正、负刚度弹簧的初始压缩量，或当隔振对象质量减小时，通过调节螺母同时减小正、负刚度弹簧的初始压缩量，这样即使隔振对象质量改变，也能保证隔振行程不变，满足海洋环境多自由度激励的隔振需求。
【主权项】
1.超低频海洋探测器隔振浮标，其特征在于:包括姿态保持器和隔振系统； 所述姿态保持器由外壳、内壳、中环、中环力矩器、内壳力矩器构成，夕卜壳为球壳结构，内壳为球壳或者半球壳结构，中环为一环形结构，中环通过一对中环力矩器与外壳相连，可以绕中环力矩器自由转动，内壳通过一对内壳力矩器装设于中环内，可绕内壳力矩器自由转动； 所述隔振系统安装于内壳内部，由正刚度弹簧机构、承载台、活页和多组负刚度弹簧机构组成； 所述正刚度弹簧机构由导向座、导向柱、正刚度弹簧和正刚度调节螺母组成；导向座为中部有孔径的底座，固定于内壳底部正中；导向柱为长杆结构，可以沿着导向座孔径自由滑动，为隔振系统竖直方向的减振起导向作用;正刚度弹簧套设在导向柱外，下端面定位在导向座的凹槽内，上方是安装在导向柱上的正刚度调节螺母； 所述承载台为台座结构，在导向柱正上方与导向柱相连，边缘安装有活页； 所述多组负刚度弹簧机构均匀分布在同一平面内，每一组由负刚度导向座、负刚度弹簧、负刚度调节螺母、向心关节轴和传递杆组成；负刚度导向座固定安装在内壳内侧，其上开有导向槽;负刚度弹簧套设在负刚度导向座外，一端通过向心关节轴承与传递杆相连；向心关节轴承可以沿着负刚度导向座的导向槽自由滑动;传递杆与向心关节轴承连接处还设有负刚度调节螺母，用于调节负刚度弹簧的压缩量，传递杆另一端通过活页铰接于承载台上。2.根据权利要求1所述的超低频海洋探测器隔振浮标，其特征在于:一对中环力矩器对称安装在外壳内径的两端，一对内壳力矩器对称安装在内壳外径的两端，内壳力矩器所处的内壳外径与中环力矩器所处的外壳内径共面且互相垂直。3.根据权利要求1所述的超低频海洋探测器隔振浮标，其特征在于:紧邻正刚度调节螺母和负刚度调节螺母，安装防松螺母。
【专利摘要】本发明公开了一种超低频海洋探测器隔振浮标，包括姿态保持器和隔振平台。姿态保持器由球状外壳、中环、内壳、中环力矩器、内壳力矩器构成。隔振平台安装于内壳，由导向座、导向柱、正刚度弹簧、正刚度调节螺母，承载台、活页、负刚度传递杆、负刚度弹簧、负刚度调节螺母，负刚度弹簧导向座，向心关节轴承构成。本发明将正刚度弹簧与负刚度弹簧机构并联，使隔振平台具有高静刚度、低动刚度的特性，并且正负刚度均可调节。本发明适用于有外部激励的环境，尤其是超低频激励环境，可以给海洋探测器提供多自由度的隔振保护，并能实现姿态自持。
【IPC分类】B63B22/18, B63B22/00
【公开号】CN105667721
【申请号】CN201610021414
【发明人】盛美萍, 谢步亮, 杨彪, 王冠华, 吴晴晴, 尤明涛, 王雪
【申请人】西北工业大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月13日