一种减振装置的制作方法

本发明涉及舰船振动控制技术领域，具体而言，涉及一种减振装置。

背景技术：

舰船的噪声隐身性能是衡量舰船作战能力的一项重要指标，直接关系到舰船的生命力和战斗力，舰船噪音的污染源主要是由于船舶内部的动力装置及其它辅助装置自身振动引起的。

发明人在研究中发现，现有技术中在舰船上进行抑制振动的方式，一般都是通过物理方式，例如普遍采用的方式是安装橡胶减震器和在产生震动的设备的外表面包覆高阻尼复合材料进行抑振或者切断振动传递通道，此种方式对于振动频率的变化尤其是低频线谱形式的振动不能进行很好的跟踪处理和控制，所以抑制振动的效果不是非常理想。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供减振装置，以提高抑制振动的效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种减振装置，包括：振动信号采集模块、控制模块和振动发生模块；

所述振动信号采集模块，用于采集被测设备的振动信号，并将所述振动信号发送至控制模块；

所述控制模块用于接收所述振动信号，基于所述振动信号生成相应的控制信号，并将所述控制信号发送至振动发生模块；

所述振动发生模块，用于响应于所述控制信号进行振动，抵消所述被测设备所产生的振动。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述被测设备为减速器和/或汽轮机。

结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述振动信号采集模块包括：多个加速度传感器；

所述振动信号包括：振动加速度；

所述振动发生模块包括：多个电磁作动器；所述多个加速度传感器与所述多个电磁作动器一一对应；

所述多个加速度传感器分别安装于所述被测设备的特定位置，用于采集被测设备的振动方向上的振动加速度，并将所述振动加速度发送至所述控制模块；

所述控制模块基于所述振动加速度和所述被测设备的质量系数计算控制力，并基于所述控制力生成相应的控制信号，将所述控制信号发送至对应的电磁作动器。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，

所述振动信号采集模块，还包括：转速传感器；

所述转速传感器用于采集汽轮机的转速，并将所述转速发送至所述控制模块；所述控制模块用于基于所述转速和所述振动加速度生成控制信号。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，当所述被测设备为减速器时，所述加速度传感器安装于减速器的连接法兰上，相应的所述振动发生模块安装于所述减速器的连接法兰上；

当所述被测设备为汽轮机时，所述加速度传感器安装于汽轮机过渡段桁架内部，所述振动发生模块通过过渡板安装于在所述汽轮机过渡段桁架内部。

结合第一方面第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述过渡板为准刚性垫块，所述准刚性垫块包括：第一凸起部分、中间凹槽部分和第二凸起部分；其中，中间凹槽部分的外表面涂覆有聚氨酯复合材料。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面第六种可能的实施方式，其中，所述控制模块，包括：第一信号调理单元、dsp控制器、第二信号调理单元和功率放大器；

所述第一信号调理单元用于将接收到的振动信号进行放大、滤波和模数转换处理，并将处理后得到的振动信号发送至dsp控制器；

所述dsp控制器用于接收所述处理后得到的振动信号，基于所述振动信号生成相应的控制信号，并将所述控制信号发送至第二信号调理单元；

所述第二信号调理单元用于接收所述控制信号，对所述控制信号进行模数转换、滤波处理，得到处理后的控制信号，并将所述处理后的控制信号发送至功率放大器；

所述功率放大器对所述处理后的控制信号进行功率放大后，输出至振动发生模块。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，当所述被测设备为减速器时，所述振动发生模块包括：a型电磁作动器，最大出力为500n，用于控制减速器低频特征线谱振动；

当所述被测设备为汽轮机时，所述振动发生模块包括：b型电磁作动器，最大出力为400n，用于控制汽轮机低频线谱振动。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：通信模块；

所述装置通过所述通信模块与外部设备建立无线通信连接或者有线通信连接。

结合第一方面的是八种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述通信模块，用于在与外部移动终端设备建立通信连接后，接收所述移动终端设备发送的控制命令，将所述控制命令发送至控制模块，以使所述控制模块响应于所述控制命令。

本发明实施例提供的一种减振方法，采用振动信号采集模块采集被测设备的振动信号，并将该振动信号发送至控制模块，控制模块基于该振动信号生成相应的控制信号，并将该控制信号发送至振动发生模块，振动发生模块接收该控制信号后进行振动，以抵消被测设备所产生的振动；与现有技术中的采用物理方式进行抑制振动相比，具有更好的跟踪处理和控制效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明一个实施例所提供的一种减振装置的结构示意图；

图2示出了本发明另一个实施例提供的一种控制模块的结构示意图；

图3示出了本发明另一个实施例所提供的一种减振装置的具体结构示意图；

图4示出了本发明一个实施例提供准刚性垫板的结构示意图；

图5示出了本发明一个实施例提供的振动控制的原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，在舰船上采取的抑制振动的方式一般是采用物理减振方式，例如安装橡胶减震器和在产生振动的设备的外表面包覆高阻尼复合材料进行抑振或者切断振动传递通道，此种方式仅限于对某一固定频率段的振动特别是共振频率能进行有效的控制，对于振动频率不断发生变化的尤其是低频线谱形式的振动不能进行有效地控制；基于此，本发明实施例提供了一种减振装置。

参照图1所示的实施例，本实施例中提供了一种减振装置，该装置包括：振动信号采集模块101、控制模块102和振动发生模块103；

上述振动信号采集模块101，用于采集被测设备的振动信号，并将采集到的振动信号发送至控制模块；

控制模块102用于接收上述振动信号，基于该振动信号生成相应的控制信号，并将控制信号发送至振动发生模块103；

上述振动发生模块103，响应于上述控制信号进行振动，以抵消所述被测设备所产生的振动。

本实施例中，上述的被测设备为减速器和/或汽轮机。

上述的振动信号采集模块包括：多个加速度传感器；上述的振动信号包括：振动加速度；上述的振动发生模块包括：多个电磁作动器；其中，多个加速度传感器与多个电磁作动器一一对应，即每个加速度传感器分别对应设置有一个电磁作动器。

示例性的，上述的多个加速度传感器分别安装于被测设备的周围，用于采集被测设备的各个方向上的振动加速度，并将采集到的振动加速度发送至控制模块。

控制模块基于接收到的振动加速度和被测设备的质量系数计算控制力，并基于该控制力生成相应的控制信号，将该控制信号发送至对应的电磁作动器，进而电磁作动器基于该控制信号产生振动，该振动与被测设备的振动振幅相同、方向相反，达到与被测设备的振动相抵消的目的，进而抑制被测设备的振动。

当所述被测设备为减速器时，上述的加速度传感器安装于减速器的连接法兰上，相应的，所述振动发生模块安装于所述减速器的连接法兰上；

当所述被测设备为汽轮机时，上述的加速度传感器安装于汽轮机过渡段桁架内部，所述振动发生模块通过过渡板安装于在所述汽轮机过渡段桁架内部。

当被测设备为汽轮机及减速器时，该装置通过在汽轮机过渡段以及齿轮箱连接法兰处安装电磁作动器，通过振动波相互抵消的原理，减小机组的振动，同时减小振动从机组向下的传递。从机械阻抗分析的角度相当于增加了传递通道的机械阻抗。为了提升装置的控制效果，需要尽可能地减少汽轮机过渡段以及齿轮箱连接法兰与筏架之间的接触面积，从而避免振动传递短路现象的发生。因此，本方案设计提出在不影响机组对中的前提下，用过渡板代替机组原有的刚性垫块。

参照图4所示，上述过渡板为准刚性垫块，所述准刚性垫块包括：第一凸起部分401、中间凹槽部分402和第二凸起部分403；其中，中间凹槽部分的外表面涂覆有聚氨酯复合材料。该准刚性垫块采用阶梯型设计以减小接触面积，垫块凹槽内敷设聚氨酯复合材料，以增加垫块的阻尼。

在一可能的实施方式中，当上述的被测设备为减速器时，上述的多个加速度传感器分别安装减速器的周围，用于采集减速器各个方向上的振动加速度，并将该振动加速度发送至控制模块；当上述的被测设备为汽轮机时，上述的加速度传感器安装于汽轮机的周围，用于采集汽轮机的各个方向上的振动加速度，并将采集到的振动加速度发送至控制模块。上述控制模块基于上述的振动加速度和被测设备的质量系数计算控制力，并基于所述控制力生成相应的控制信号，并将该控制信号发送至相应的振动发生模块，该振动发生模块可以是电磁作动器，该电磁作动器的位置和与其对应的加速度传感器的位置是一致的。

本实施例中，上述的控制模块，包括：第一信号调理单元201、dsp控制器202、第二信号调理单元203和功率放大器204；

上述的第一信号调理单元201用于将接收到的振动信号进行放大、滤波和模数转换处理，该第一信号调理单元包括：放大电路、滤波电路和模数转换电路，该第一信号调理单元201还用于将处理后得到的振动信号发送至dsp控制器202；

上述的dsp控制器202用于接收上述处理后得到的振动信号，基于该振动信号生成相应的控制信号，并将该控制信号发送至第二信号调理单元203；

上述第二信号调理单元203用于接收上述控制信号，对该控制信号进行模数转换、滤波处理，得到处理后的控制信号，并将所述处理后的控制信号发送至功率放大器；该第二信号调理单元包括：模数转换电路和滤波电路；

上述的功率放大器204对上述的处理后的控制信号进行功率放大后，输出至振动发生模块；进而振动发生模块响应于该振动信号进行振动；本实施例中，振动发生模块所产生的振动信号是与被测设备的所产生的振动相反的，进而振动发生模块所产生的振动以抵消被测设备的振动，起到抑制振动的目的。

本装置在设计上依据上述振动波相互抵消的原理，通过合理选择加速度传感器的布置点，可实现对振源的振动抑制或者切断振动传递通道的作用。详细的控制原理参照图5所示，其中线条1代表振动发生模块所产生振动的振动曲线，线条2代表动力设备(被测设备)所产生振动的振动曲线，二者大小相同，相位相反。

本实施例中，上述的被测设备为减速器和汽轮机，上述的多个加速度传感器分别安装于减速器的连接法兰上和汽轮机过渡段桁架内部，该多个加速度传感器分别采集减速器和汽轮机在各个方向上的振动加速度，并将采集到的振动加速度发送至第一信号处理单元，该振动加速度经过第一信号处理单元进行信号处理以后发送至dsp处理器，dsp处理器根据该振动加速度和减速器或者汽轮机的质量系数计算出控制力，基于该控制力生成相应的控制信号，并将该控制信号发送至第二信号调理单元，经过第二信号调理单元处理以后发送至相应的电磁作动器，电磁作动器基于其接收到的控制信号生成与减速器或者汽轮机的原振动信号等值相反的振动信号，进而起到振动相抵消的目的；本实施例中dsp控制器按自适应算法处理后得到控制信号，驱动作动器产生控制力，作用在被控对象汽轮机和减速器上，产生与原振动信号等值反向的振动响应；本实施例中，当所述被测设备为减速器时，采用a型电磁作动器，该a型电磁作动器最大出力为500n，用于控制减速器低频特征线谱振动；当所述被测设备为汽轮机时，采用b型电磁作动器，最大出力为400n，用于控制汽轮机低频线谱振动。

本实施例中的振动信号采集模块还包括：转速传感器；该转速传感器用于采集汽轮机的转速，并将该转速发送至控制模块，所述控制模块基于所述转速传感器所采集的汽轮机的转速和上述加速度传感器所采集的加速度信号进行生成控制信号；具体的，控制模块将所述转速信号可作为参考信号使用，参考信号的用途是反映汽轮机的转速，因为汽轮机产生的振动噪声是由汽轮机运转时产生的，如果要对产生的振动进行有效的遏制，需要参考汽轮机的转速。

在另一可能的实施方式中，上述的所述装置还包括：通信模块；

所述装置通过所述通信模块与外部设备建立无线通信连接或者有线通信连接。

该通信模块可以是包括：有线电缆接口，该有线电缆接口通过电缆与外部设备，比如控制台、上位机进行通信连接；或者，该通信模块包括：gprs(generalpacketradioservice，通用分组无线服务技术)部件，无线wifi(wireless-fidelity，无线保真)部件等无线通信设备，进而满足该通信设备能够可以通过无线的方式与外部设备，比如可以是手机、电脑等终端设备建立无线通信连接。

在通信模块与外部移动终端设备建立无线通信连接以后，该通信模块，还用于在与外部移动终端设备建立通信连接后，接收所述移动终端设备发送的控制命令，将所述控制命令发送至控制模块，以使所述控制模块响应于所述控制命令；示例性地，该控制命令可以是包括开始指令、结束指令和数据获取请求指令等。

图3中，示出了本发明的一个具体应用实例，本实施例中的减振装置用于对减速器和汽轮机组成的动力设备进行减振，其中每个加速度传感器303通过一根电缆与接线盒306相连，每个加速度传感器对应一个电磁作动器302，每五个加速度传感器302共用一个接线盒；在接线盒306内五个加速度传感器信号汇入一根电缆由接线盒306连接至控制柜307，该控制柜内安装有第一信号调理单元、dsp控制器、第二信号调理单元和功率放大器。控制柜307内的dsp控制器计算出的控制信号经第二信号调理单元输送给功率放大器，控制信号被放大后由4根作动器总驱动电缆传输至4个接线盒，每个接线盒又将5路作动器驱动信号经作动器分驱动电缆输送给5个电磁作动器。整套装置共有4个接线盒，分别布置在汽轮机和减速器上。其中接线盒d上可以连接转速传感器，所得到的转速信号可作为参考信号使用。

优选地，为避免舰船上其它电子设备间的电磁干扰，上述减振装置还包括：电磁隔离部件，以不免该装置受到外部的电磁干扰。

本实施例中，电磁作动器使用金属外壳，并采用封闭式设计。外壳各封装板之间敷设导电布衬垫，以改善作动器整体电磁兼容技术指标。电磁作动器通过一个航空接头与接线盒相连。所选用的航空接头满足电磁兼容设计的要求。

控制柜采用双层隔断式设计，强弱电物理隔离，并采取满焊。盖板、柜门、风扇等处均采用屏蔽罩、网、盒等进行电磁屏蔽。控制柜除了整体的双层金属外壳屏蔽，其内部的各模块也采用电磁兼容设计，模块之间由金属隔板隔离。

装置外部电缆均按照船用电缆标准进行选型，电缆除了自带的屏蔽网，其外部额外还敷设了两层铜网，然后整根线缆用热缩套管进行封装装置采用屏蔽防护措施保护运行软件的计算机

优选地，本实施例中的减振装置包括：20台电磁作动器、20个加速度传感器和1台控制柜；

上述减振装置的参数为：

a)、工作频率范围：10hz-00hz；

b)、上述电磁作动器的最大输出控制力：a型电磁作动器(型号为iea050)：500n/台；b型电磁作动器(型号为iea040)：400n/台

c)、控制柜输入电压：ac380v/50hz；

d)、重量、尺寸：低频线谱控制装置总重量≯900kg，控制柜外形尺寸≯600mm×500mm×800mm(长×宽×高，不含减振器)；

e)、减振指标：装置在主机组20个加速度传感器点的主要线谱振动加速度级控制量不小于5db(多点平均)。

与传统的振动被动控制技术相比，上述实施例中的减振装置可以跟踪被控对象振动频率的变化，控制力大小和相位根据控制对象(被测设备)的振动相应调整，对低频(尤其是低频线谱)振动有很好的控制效果。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。