一种船体总振动控制的一重质量阻尼器装置的制作方法

本发明涉及质量阻尼器装置领域，特别是一种船体总振动控制的一重质量阻尼器装置领域。

背景技术：

无论驱逐舰、巡洋舰等军用舰船，还是运输船、渔业船以及工程船等民用船舶，结构坚固性是最基本和最重要的性能，其决定了舰船的生存能力与战斗力。对于结构坚固性，除了考虑强度对其影响之外，船体结构振动也是舰船失效的一种主要形式。船体结构振动不仅对舰员的工作和生活，以及机械设备的正常运行有显著影响，并且直接影响结构自身的疲劳断裂强度。舰船结构的局部振动，如机舱振动和船体艉部振动等，在船体设计初期，即要求船体板或板架结构的固有频率必须避开舰船高速航行阶段主机激振力频率和螺旋桨激振力频率，在声学设计阶段也可以采用改变结构形式的方法来进行减振处理。但船体结构的总振动，由全船性的结构形式和质量分布决定。船体的设计和制造完成后，其总体振动特性也随之确定，改变局部的结构或质量分布的方法对舰船低阶的总振动固有频率的影响很小。为了改变舰船总振动特性，对整体结构重新设计或做出较大改动，付出代价太大，一般无法接受。实际航行中，船体振动的主要激励来自于螺旋桨、主机以及风浪影响等。对于螺旋桨激励力与主机激励力，人们已经可以采用较为有效的方法控制其激励力的大小与传播，且其工作频率一定避开船体总振动固有频率值，但螺旋桨与主机设备由静止或待机状态到达工作状态是一个渐变的时域过程，一定会引起一定程度上的全船共振现象；波浪载荷是船舶航行中必然产生的问题，人们已经可以应用相关程序，对不同海况、不同航速与不同航向的船舶冲荡振动与波激振动进行预报，但工作量较大，加上波浪载荷具有较大的随机性，且需要解决阻尼值等问题，所以对于波浪激励引起的振动预报并不准确。由此可以看出，由多种激励引起的全船总振动难以避免，一旦船体结构发生总振动，在水平或垂向上会产生较大的振动响应，严重影响舰船的坚固性与生命力。另外，舰船总体振动属于低频振动(低至几赫兹)，而且包含水平和垂向等复杂振动形式，传统振动治理方法效果很差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够有效抑制船体水平和垂向总振动的船体总振动控制的一重质量阻尼器装置。该装置能快速、准确抑制船体总振动，吸振效果好，效率高，结构简单，操作容易，经济实惠和便于普及推广。

本发明的目的是这样实现的：

一种船体总振动控制的一重质量阻尼器tmd装置，包括控制船体水平总振动的一重tmd装置和控制船体垂向总振动的一重tmd装置，所述控制船体水平总振动的一重tmd装置包括：第一tmd质量块1、第一弹簧2、滑轨3、第一tmd基座4、挡板5、第一位移传感器6、第一温度传感器7，所述控制船体垂向总振动的一重tmd装置包括：第二tmd质量块8、第二弹簧9，立柱10，第二tmd基座11、第二位移传感器12、第二温度传感器13，所述滑轨3安装在所述第一tmd基座4上，所述滑轨3两端安装有挡板5，所述第一位移传感器6安装在所述第一tmd质量块1的未连接第一弹簧2的一个侧面上，所述第一温度传感器7安装在所述第一tmd质量块1的未连接第一弹簧2的一个侧面上，所述第一位移传感器6和所述第一温度传感器7的安装位置不重叠，所述第二位移传感器12安装在所述第二tmd质量块8的未连接第二弹簧9的一个侧面上，所述第二温度传感器13安装在所述第二tmd质量块8的未连接第二弹簧9的一个侧面上，所述第二位移传感器12和所述第二温度传感器13的安装位置不重叠。

所述第一tmd质量块1位于滑轨3的凹槽中。

所述第一tmd质量块1通过第一弹簧2连接在挡板5上。

所述立柱10安装在第二基座11上，所述第二tmd质量块8套在立柱10外，所述第二弹簧9套在立柱10外。

所述第二tmd质量块8通过第二弹簧9连接在第二基座11上。

所述第二基座11连接于上下甲板纵桁处。

本发明的有益效果是：

本发明适用于大型水面舰船的水平和垂向低频总振动控制设计，符合动力学和机械原理，对船体水平和垂向弯曲振动有明显的制振效果，可以降低船舶总体在外载荷作用下产生的响应及其提高船舶总体对水平和垂向弯曲振动的抵抗性。

采用的水平和垂向总振动控制的tmd装置机械结构具有结构稳定，实现简单，理论依据可靠，动作迅速，准确，连续，可以大幅度地提高了船体对总振动的抵抗特性，工作年限长，效率高，成本低等优点。

船体一般对板架结构强度有较高要求，采用对水平tmd装置建立第一基座4和对垂向tmd装置建立第二基座11的方法来减小tmd装置本身产生的局部振动。

大型水面舰船其舱室较大，施设tmd装置时，舱壁间隔较大使得难以找到满足参数的弹簧，或造成制振效果不理想。由此选择在滑轨3两端增设挡板5，连接于第一弹簧外端2，以缩短tmd装置的跨度，保证经济性的同时也提高了工程实用性。

在第一tmd质量块1上安置第一位移传感器6和第一温度传感器7，在第二tmd质量块8上安置第二位移传感器12和第二温度传感器13，以此可以对第一tmd质量块1和第二tmd质量块8的温度和位移时时监控，进而达到对tmd装置进行时时监控。

附图说明

图1是水平总振动控制tmd装置示意图。

图2是垂向总振动控制tmd装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图标记说明如下：

1第一tmd质量块，2第一弹簧，3滑轨，4第一tmd基座，5挡板，6第一位移传感器，7第一温度传感器，8第二tmd质量块，9第二弹簧，10立柱，11第二tmd基座，12第二位移传感器，13第二温度传感器。

大型水面舰船水平总振动控制的tmd装置，包括：第一tmd质量块1、第一弹簧2、滑轨3、第一tmd基座4、挡板5、第一位移传感器6、第一温度传感器7。所述第一tmd质量块1位于滑轨3凹槽中，在滑轨下方建立第一tmd基座4，第一tmd质量块1由第一弹簧2连接于挡板5，第一位移传感器6和第一温度传感器7置于第一tmd质量块1上。

大型水面舰船垂向总振动控制的tmd装置，包括：第二tmd质量块8、第二弹簧9，立柱10，第二tmd基座11、第二位移传感器12、第二温度传感器13。所述第二tmd质量块8上下底面与第二弹簧9连接，第二tmd质量块8与第二弹簧9套于立柱10外，第二tmd质量块8由第二弹簧9连接于第二tmd基座11，第二tmd基座11连接于上下甲板纵桁处。

为了提高本发明的综合性能，实现结构、效果优化，进一步的措施是：

在滑轨3中注入润滑油，从而减少滑轨3和与第一tmd质量块1之间的摩擦作用；在第一tmd质量块1安装第一位移传感器6和第一温度传感器7，在第二tmd质量块8上安置位第二移传感器12和第二温度传感器13，以此可以对第一tmd质量块1和第二tmd质量块8的温度和位移时时监控，进而达到对tmd装置进行时时监控。

本发明的实施方案是根据大型水面舰船不允许出现由全船总振动引起结构和设备破坏的特殊抗振要求，在传统的水面舰船的舱内设置tmd装置，以此对大型水面舰船的船体及设备进行保护。

本发明装置在未工作时(即船体在未受到各种激振力的情况下)，第一tmd质量块1、第二tmd质量块8、第一弹簧2、第二弹簧9都处于静止状态；第一位移传感器6、第二位移传感器12的检测示数均为零；第一温度传感器7、第二温度传感器13的检测示数均为tmd正常工作温度。

本发明装置工作时(即船体受到螺旋桨，主机，风浪激振力的情况下)，水平总振动控制的tmd装置中第一tmd质量块1由第一弹簧2牵引在导轨3上于两挡板5之间来回移动，垂向总振动控制的tmd装置中第二tmd质量块8由第二弹簧9牵引在立柱10上垂直移动，以此利用辅助质量即第一tmd质量块1和第二tmd质量块8提供的反惯性力反共振进行减震。与此同时，装置在第一tmd质量块1和第二tmd质量块8上的第一位移传感器6、第一温度传感器7、第二位移传感器12、第二温度传感器13将对整个过程进行时时监控。

本发明装置工作后(即舰船总体不再受到各种激振力的影响时)，装置的所有运动构件均处于静止状态，第一位移传感器6、第二位移传感器12的检测示数为零，第一温度传感器7、第二温度传感器13的检测示数为tmd装置的正常工作温度。

综上所述，舰船振动是其结构失效的主要形式之一，对舰员的工作、生活，舰载设备的正常运行，以及舰船的战斗能力、生存能力，都有很大影响。对于船体局部振动，已有成熟有效的方法对其进行控制，而对于船体结构低频总振动，尚缺少有效的治理方法。本发明针对水面大型舰船，设计一种较为详细、符合工程实际的一重tmd装置来控制船体的低频水平与垂向总振动。

由于船用tmd质量和体积较大，且船体航行过程中受到各种激振力影响，需要对tmd进行运动轨迹的限制，使其只在一个方向上运动。这样既能保证其对振动的有效控制，又能避免意外碰撞造成船体或tmd的损失。同时，对于某些船型，需要采用较大的tmd质量，则会产生较大的局部振动，此种情况则对船体板架结构有较高的强度要求。由此可以采用对滑轨建立基座或应用传统的浮筏隔振的方法减小tmd本身产生的局部振动。对于某些船型，其舱室较大，则施设tmd装置时，舱壁间隔较大使得难以找到满足参数的弹簧，造成制振效果不理想。由此，可以选择在导轨两端增设挡板，连接弹簧外端，以缩短tmd装置的跨度，保证经济性的同时也提高了工程实用性。增设挡板对于舱壁间隔较大或对空间控制要求较高的船舶，有较好的适用性。

本发明采用的被动式一重tmd具有工作性能稳定、制振高效等优点。滑轨基座对于由tmd造成的局部振动可以有效抑制，满足了对水面舰船总振动的控制。本新型船用tmd结构实现简单，理论依据可靠，可以显著地提高水面大型舰船对自身总振动的控制。

以上内容仅为本发明的较佳实施案例，对于本技术领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均可有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。