一种宽频带柔性浮筏隔振系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种宽频带柔性浮筏隔振系统，上下两侧由所述筏架和所述固定底板固连它们中间的零部件，由所述四角顶杆及侧面顶杆固支所述四角弹簧及侧面弹簧，中间为可移动支撑弹簧，其移动机理为所述可移动支撑弹簧的上端通过顶端滑块嵌入顶端滑槽，所述可移动支撑弹簧的下端连接电机减速器组合体及底端滑块，所述丝杠穿过所述底端滑块的圆孔并连接到步进电机。试验时对所述筏架施加振动激励响应，通过调整弹簧组合及布置结构来获得最优化浮筏隔振系统的设计，结构简单、维数低、适用于宽频带激振。
【专利说明】
一种宽频带柔性浮筏隔振系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种隔振技术领域，具体涉及一种宽频带柔性浮筏隔振系统。
【背景技术】
[0002]潜艇的声隐身能力是关系其生命力和战斗力的重要因素之一，因此降低潜艇的振动噪声水平是一件非常重要的工作。浮筏是目前广泛应用于各国潜艇的一种减振降噪设备，它能显著地降低艇内设备的高频段振动向艇体的传递，但在低频段的减振效果以及智能化、通用化方面却不甚理想。目前，公知的浮筏隔振系统的动力学建模方法中主要有多刚体动力学建模方法、有限元动力学建模方法、阻抗综合建模分析方法、模态阻抗综合建模分析方法、基于四端参数的矩阵建模分析方法等，多刚体建模方法的基本思想是将设备、筏体及基础处理为没有弹性和阻尼的刚体，将隔振器处理为无质量的弹性阻尼元件，由于其物理概念清晰，建模分析方便，计算规模相对较小，而且更重要的是它反映了系统的主要特征，具有很强的工程实用价值。有限元建模方法基于考虑筏体的弹性影响，将筏体视为弹性体进行有限元划分，设备仍作为刚体处理，与多刚体力学建模方法相比，展宽了系统频带，提供了更丰富的高频信息。阻抗综合建模方法是基于两个子系统在连接点处的阻抗与外力关系满足叠加原理这一基本思想来分析问题的，其基本方法是将构成系统的各组成部分单独考虑，用机械阻抗来描述其各自的特性，再通过各部分连接点处的连接关系综合得到整个系统的阻抗方程，从而获得系统的动力学问题的解。模态阻抗综合建模方法在以往阻抗分析方法的基础上，采用模态坐标代替物理坐标，将各物理量用模态量表示，通过由模态坐标表示的部件阻抗矩阵叠加得到系统矩阵，这样可以方便地根据求得的系统模态坐标解来计算系统任意点的动力响应。基于结构四端参数来分析隔振系统的结构动力学实际上是一种传递矩阵分析方法，对每一子结构用导纳矩阵来描述其特性，然后通过各子结构的特性矩阵运算得到整个系统的解。
[0003]现有浮筏隔振系统并未实现智能化通用型宽频带性设计，浮筏隔振系统包含构型设计、动力学建模、控制系统设计三个部分，现有的建模方法使得隔振主动控制系统中易产生控制溢出，观测溢出以及不易实现智能控制器设计复杂等问题，因此限制了主动隔振技术在实际工程中的应用。
【实用新型内容】
[0004]本申请通过提供一种宽频带柔性浮筏隔振系统及其设计方法，上下两侧由所述筏架和所述固定底板固连它们中间的零部件，由所述四角顶杆及侧面顶杆固支所述四角弹簧及侧面弹簧，中间为可移动支撑弹簧，其移动机理为所述可移动支撑弹簧的上端通过顶端滑块嵌入顶端滑槽，所述可移动支撑弹簧的下端连接电机减速器组合体及底端滑块，所述丝杠穿过所述底端滑块的圆孔并连接到步进电机。试验时对所述筏架施加振动激励响应，通过调整弹簧组合及布置结构来获得最优化浮筏隔振系统的设计，结构简单，维数低，适用于宽频带激振，解决了现有技术中易产生控制溢出、观测溢出以及智能化控制器设计复杂的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现:
[0006]一种宽频带柔性浮筏隔振系统，包括筏架、固定底板、弹簧导杆、可移动支撑弹簧、四角顶杆、侧面顶杆、四角隔振弹簧、侧面弹簧、顶端滑槽、底端滑槽、顶端滑块、底端滑块、电机减速组合体、丝杆、步进电机，其中设置于上方的筏架和设置于下方固定底板用于固连它们中间的零部件，在所述筏架和所述固定底板间设置有可移动支撑弹簧，所述弹簧导杆内嵌于所述可移动支撑弹簧中，在所述筏架和所述固定底板的四边分别设置有四角顶杆、侧面顶杆，所述四角隔振弹簧内嵌于该四角顶杆中，所述侧面弹簧内嵌于该侧面顶杆中，所述筏架的底面设置有顶端滑槽，同时在所述固定底板的上面对应位置上设置有底端滑槽，所述可移动支撑弹簧的上端设置有凹形顶端滑块，该顶端滑块内嵌在所述凹形的顶端滑槽中，所述可移动支撑弹簧的下端连接所述电机减速器组合体，所述电机减速器组合体下端设置有凸形底端滑块，该底端滑块内嵌于所述底端滑槽中，该底端滑块中间设置有供所述丝杆螺纹连接的圆孔，所述丝杆一端与所述步进电机相连。
[0007]所述筏架与所述固定底板用于固连它们之间的零部件，以保持整体结构的稳定性，所述筏架与所述固定底板为钢性材料制成的矩形板。
[0008]所述可移动支撑弹簧、四角隔振弹簧、侧面弹簧为本浮筏隔振系统的核心部件，采用刚度大的弹簧，其中所述可移动支撑弹簧为整个浮筏隔振系统中心的弹簧，在所述筏架与固定底板之间移动，以承载吸收激振能量从而达到减震的目的，所述四角隔振弹簧内嵌于所述四角顶杆中，所述侧面弹簧内嵌于所述侧面顶杆中，用于承载吸收激振能量从而达到减震的目的，所述四角顶杆和侧面顶杆为圆柱形刚性杆体，用以限制所述四角隔振弹簧和侧面弹簧的工作位移，以保持系统整体的稳定性。
[0009]所述顶端滑槽与所述底端滑槽均为“凹”形滑槽，所述顶端滑槽为所述可移动支撑弹簧上端的顶端滑块提供线性滑行轨迹，所述底端滑槽容纳底端滑块及丝杆，并为所述底端滑块提供滑行轨迹。
[0010]所述底端滑块为可移动的刚体，带动其上端的电机减速组合体以及可移动支撑弹簧在所述底端滑槽中线性移动，其中所述丝杆螺纹连接底端滑块的中心，使得所述底端滑块沿丝杆滑动，所述步进电机连接所述丝杆，为丝杆的旋转提供动力，所述电机减速组合体用以控制所述可移动支撑弹簧的移动速度。
[0011]进一步地，该系统还包括轴承支座、联轴器和固定支架，所述轴承支座设置在所述丝杆的末端，所述联轴器设置在所述弹簧导杆的下端，用于连接所述丝杆与所述弹簧导杆，使之共同旋转以传递扭矩，所述固定支架将所述底端滑槽、步进电机、轴承支座固定在所述固定底板上，保持其稳定性。
[0012]进一步地，该系统还包括直角支架、套筒，所述直角支架和套筒用于固定并连接所述四角顶杆及侧面顶杆。
[0013]作为一种优选的技术方案，所述顶端滑块与所述顶端滑槽间隙配合，所述底端滑块与所述底端滑槽间隙配合，所述弹簧导杆与所述移动支撑弹簧间隙配合，所述弹簧导杆与所述联轴器采用螺纹连接，所述固定支架与所述底端滑槽过盈配合，所述四角顶杆与所述四角隔振弹簧间隙配合，所述四角隔振弹簧、侧面弹簧分别与所述套筒间隙配合。
[0014]作为一种优选的技术方案，还包括垫片，所述垫片设置在所述电机减速组合体与所述弹簧导杆之间，以增加系统的稳定性。
[0015]与现有技术相比，本申请提供的技术方案，具有的技术效果或优点是:结构简单，维数低，适用于宽频带激振。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的宽频带柔性浮筏隔振系统的结构示意图；
[0017]图2为本实用新型的宽频带柔性浮筏隔振系统的结构示意图；
[0018]图3为本实用新型的宽频带柔性浮筏隔振系统的结构爆炸图；
[0019]图4为本实用新型的宽频带柔性浮筏隔振系统的结构爆炸图。
【具体实施方式】
[0020]本申请实施例通过提供一种宽频带柔性浮筏隔振系统及其设计方法，上下两侧由所述筏架和所述固定底板固连它们中间的零部件，由所述四角顶杆及侧面顶杆固支所述四角弹簧及侧面弹簧，中间为可移动支撑弹簧，其移动机理为所述可移动支撑弹簧的上端通过顶端滑块嵌入顶端滑槽，所述可移动支撑弹簧的下端连接电机减速器组合体及底端滑块，所述丝杠穿过所述底端滑块的圆孔并连接到步进电机。试验时对所述筏架施加振动激励响应，通过调整弹簧组合及布置结构来获得最优化浮筏隔振系统的设计，解决了结构简单、维数低、适用于宽频带激振，解决了现有技术中易产生控制溢出、观测溢出以及智能化控制器设计复杂的问题。
[0021]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。
实施例
[0022]—种宽频带柔性浮筏隔振系统，如图1、图2、图3以及图4所示，包括筏架1、固定底板2、弹簧导杆3、可移动支撑弹簧4、四角顶杆5、侧面顶杆6、四角隔振弹簧7、侧面弹簧8、顶端滑槽9、底端滑槽10、顶端滑块11、底端滑块12、电机减速组合体13、丝杆14、步进电机15，其中设置于上方的筏架I和设置于下方固定底板2用于固连它们中间的零部件，在所述筏架I和所述固定底板2间设置有可移动支撑弹簧4，所述弹簧导杆3内嵌于所述可移动支撑弹簧4中，在所述筏架I和所述固定底板2的四边分别设置有四角顶杆5、侧面顶杆6，所述四角隔振弹簧7内嵌于该四角顶杆5中，所述侧面弹簧8内嵌于该侧面顶杆6中，所述筏架I的底面设置有顶端滑槽9，同时在所述固定底板2的上面对应位置上设置有底端滑槽10，所述可移动支撑弹簧4的上端设置有凹形顶端滑块11，该顶端滑块11内嵌在所述凹形的顶端滑槽9中，所述可移动支撑弹簧4的下端连接所述电机减速器组合体13，所述电机减速器组合体13下端设置有凸形底端滑块12，该底端滑块12内嵌于所述底端滑槽10中，该底端滑块12中间设置有供所述丝杆14螺纹连接的圆孔，所述丝杆14 一端与所述步进电机15相连。
[0023]所述筏架I与所述固定底板2用于固连它们之间的零部件，以保持整体结构的稳定性，所述筏架I与所述固定底板2为钢性材料制成的矩形板。
[0024]所述可移动支撑弹簧4、四角隔振弹簧7、侧面弹簧8为本浮筏隔振系统的核心部件，采用刚度大的弹簧，其中所述可移动支撑弹簧4为整个浮筏隔振系统中心的弹簧，在所述筏架I与固定底板2之间移动，以承载吸收激振能量从而达到减震的目的，所述四角隔振弹簧7内嵌于所述四角顶杆5中，所述侧面弹簧8内嵌于所述侧面顶杆6中，用于承载吸收激振能量从而达到减震的目的，所述四角顶杆5和侧面顶杆6为圆柱形刚性杆体，用以限制所述四角隔振弹簧7和侧面弹簧8的工作位移，以保持系统整体的稳定性。
[0025]所述顶端滑槽9与所述底端滑槽10均为“凹”形滑槽，所述顶端滑槽9为所述可移动支撑弹簧4上端的顶端滑块11提供线性滑行轨迹，所述底端滑槽10容纳底端滑块12及丝杆14，并为所述底端滑块12提供滑行轨迹。
[0026]所述底端滑块12为可移动的刚体，带动其上端的电机减速组合体13以及可移动支撑弹簧4在所述底端滑槽10中线性移动，其中所述丝杆14螺纹连接底端滑块12的中心，使得所述底端滑块12沿丝杆14滑动，所述步进电机15连接所述丝杆14，为丝杆14的旋转提供动力，所述电机减速组合体13用以控制所述可移动支撑弹簧4的移动速度。
[0027]进一步地，该系统还包括轴承支座16、联轴器17和固定支架18，所述轴承支座16设置在所述丝杆14的末端，所述联轴器17设置在所述弹簧导杆3的下端，用于连接所述丝杆14与所述弹簧导杆3，使之共同旋转以传递扭矩，所述固定支架18将所述底端滑槽10、步进电机15、轴承支座16固定在所述固定底板2上，保持其稳定性。
[0028]进一步地，该系统还包括直角支架19、套筒20，所述直角支架19和套筒20用于固定并连接所述四角顶杆5及侧面顶杆6。
[0029]作为一种优选的技术方案，所述顶端滑块11与所述顶端滑槽9间隙配合，所述底端滑块12与所述底端滑槽10间隙配合，所述弹簧导杆3与所述可移动支撑弹簧4间隙配合，所述弹簧导杆3与所述联轴器17采用螺纹连接，所述固定支架18与所述底端滑槽10过盈配合，所述四角顶杆5与所述四角隔振弹簧7间隙配合，所述四角隔振弹簧7、侧面弹簧8分别与所述套筒20间隙配合。
[0030]作为一种优选的技术方案，还包括垫片21，所述垫片21设置在所述电机减速组合体13与所述弹簧导杆3之间，以增加系统的稳定性。
[0031]本申请的上述实施例中，通过提供一种宽频带柔性浮筏隔振系统及其设计方法，上下两侧由所述筏架和所述固定底板固连它们中间的零部件，由所述四角顶杆及侧面顶杆固支所述四角弹簧及侧面弹簧，中间为可移动支撑弹簧，其移动机理为所述可移动支撑弹簧的上端通过顶端滑块嵌入顶端滑槽，所述可移动支撑弹簧的下端连接电机减速器组合体及底端滑块，所述丝杠穿过所述底端滑块的圆孔并连接到步进电机。试验时对所述筏架施加振动激励响应，通过调整弹簧组合及布置结构来获得最优化浮筏隔振系统的设计，结构简单、维数低、适用于宽频带激振。
[0032]应当指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种宽频带柔性浮筏隔振系统，其特征在于，包括筏架(I)、固定底板(2)、弹簧导杆(3)、可移动支撑弹簧(4)、四角顶杆(5)、侧面顶杆(6)、四角隔振弹簧(7)、侧面弹簧(8)、顶端滑槽(9)、底端滑槽(10)、顶端滑块(11)、底端滑块(12)、电机减速组合体(13)、丝杆(14)、步进电机(15)，其中设置于上方的筏架(I)和设置于下方固定底板(2)用于固连它们中间的零部件，在所述筏架(I)和所述固定底板(2)间设置有弹簧导杆(3)，所述弹簧导杆(3)内嵌于所述可移动支撑弹簧(4)中，在所述筏架(I)和所述固定底板(2)的四边分别设置有四角顶杆(5)、侧面顶杆(6)，所述四角隔振弹簧(7)内嵌于该四角顶杆(5)中，所述侧面弹簧(8)内嵌于该侧面顶杆(6)中，所述筏架(I)的底面设置有顶端滑槽(9)，同时在所述固定底板(2)的上面对应位置上设置有底端滑槽(10)，所述可移动支撑弹簧(4)的上端设置有凹形顶端滑块(11)，该顶端滑块(11)内嵌在所述凹形的顶端滑槽(9)中，所述可移动支撑弹簧(4)的下端连接所述电机减速器组合体(13)，所述电机减速器组合体(13)下端设置有凸形底端滑块(12)，该底端滑块(12)内嵌于所述底端滑槽(10)中，该底端滑块(12)中间设置有供所述丝杆(14)螺纹连接的圆孔，所述丝杆(14) 一端与所述步进电机(15)相连。2.根据权利要求1所述的宽频带柔性浮筏隔振系统，其特征在于，还包括轴承支座(16)、联轴器(17)和固定支架(18)，所述轴承支座(16)设置在所述丝杆(14)的末端，所述联轴器(17)设置在所述弹簧导杆(3)的下端，用于连接所述丝杆(14)与所述弹簧导杆(3)，使之共同旋转以传递扭矩，所述固定支架(18)将所述底端滑槽(10)、步进电机(15)、轴承支座(16)固定在所述固定底板(2)上，保持其稳定性。3.根据权利要求1所述的宽频带柔性浮筏隔振系统，其特征在于，还包括直角支架(19)、套筒(20)，所述直角支架(19)和套筒(20)用于固定并连接所述四角顶杆(5)及侧面顶杆(6) ο4.根据权利要求1所述的宽频带柔性浮筏隔振系统，其特征在于，所述顶端滑块(11)与所述顶端滑槽(9)间隙配合，所述底端滑块(12)与所述底端滑槽(10)间隙配合，所述弹簧导杆(3)与所述移动支撑弹簧(4)间隙配合，所述弹簧导杆(3)与所述联轴器(17)采用螺纹连接，所述固定支架(18)与所述底端滑槽(10)过盈配合，所述四角顶杆(5)与所述四角隔振弹簧(7)间隙配合，所述四角隔振弹簧(7)、侧面弹簧(8)分别与所述套筒(20)间隙配合。5.根据权利要求1所述的宽频带柔性浮筏隔振系统，其特征在于，还包括垫片(21)，所述垫片(21)设置在所述电机减速组合体(13)与所述弹簧导杆(3)之间，以增加系统的稳定性。
【文档编号】B63H21/30GK205423676SQ201520941929
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年11月24日
【发明人】杨靖宇, 崔轩鸣, 刘智奇, 张杜江
【申请人】沈阳航空航天大学