一种用于舵桨的减振抗扭环肋及设计方法与流程

本发明涉及一种船用推进舵桨，尤其是一种用于舵桨的减振抗扭环肋。

背景技术：

1、舵桨作为一种常见的船用推进单元，同时具备转舵和推进两种功能，常用于具有较高操纵性要求的船舶。如图1是舵桨的典型部件图，其中的转舵立柱11作为主要的纵向扭矩传递部件，在舵桨的转舵及斜航过程中承受较大的扭矩。为了避免由于转舵立柱11发生较大变形而导致的传动故障或者密封失效等问题，在其结构设计中，对于其扭转刚度具有较高的要求。另一方面，从结构振动的角度看，导管14及螺旋桨12处于船后非均匀尾流中，运行时不可避免地存在脉动力，是整个舵桨单元的振动激励源。转舵立柱11作为连接螺旋桨12及上方船体结构的结构件，是传递螺旋桨12振动的主要途径，因此在结构设计中需要特别考虑振动问题，开展减振设计。

技术实现思路

1、针对舵桨转舵立柱对于抗扭及减振的设计需求，本发明提出一种减振抗扭环肋及设计方法，该环肋通过焊接或者一体式铸造的方式安装于转舵立柱内部，能够同时实现增加转舵立柱的抗扭刚度及降低振动幅值的功能。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于舵桨的减振抗扭环肋，由环肋和粘性阻尼层构成，所述环肋中心通孔边上设有粘性阻尼层。

3、进一步，所述环肋是一个回转体，厚度从边缘向中心递减。

4、进一步，所述环肋的回转体的厚度递减规律满足幂指数衰减规律。

5、进一步，所述环肋的回转体的厚度h(x)与旋转中心距离为x时的具体表达式为：h(x)＝εxm，其中：ε为系数，m为指数。

6、进一步，所述粘性阻尼层为一等厚度圆环结构。

7、进一步，所述等厚度圆环结构的内半径和环肋内孔半径一致，外半径大小尺寸可调节，用于起到增加局部振动阻尼，吸收振动能量的作用。

8、进一步，所述粘性阻尼层材料为丁基橡胶。

9、进一步，所述用于舵桨的减振抗扭环肋通过焊接方式安装于转舵立柱内部。

10、进一步，所述用于舵桨的减振抗扭环肋通过一体式铸造方式安装于转舵立柱内部。

11、一种用于舵桨的减振抗扭环肋的设计方法，具体步骤如下：

12、(1)对舵桨的运行环境及运行工况进行分析，通过模型试验或者数值模拟的方式获取振动激励源主要能量峰对应的频率f；

13、(2)调节环肋的厚度分布，使环肋的第一阶固有频率与f接近，同时通过调节ε保证系数m≥2；

14、(3)满足以上两条设计要求就能实现环肋和转舵立柱产生局部反共振，对于环肋来说振动最剧烈的位置为内边缘，通过在内边缘布置粘性阻尼层实现对振动能量的吸收。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明的用于舵桨上转舵立柱的减振抗扭设计，安装减振抗扭环肋之后，可以明显的提升转舵立柱的扭转刚度，减小在实际运行中的扭转变形，同时降低在螺旋桨脉动力作用下的振动烈度，对于提高舵桨单元的使用寿命及装船舒适性有利。

技术特征：

1.一种用于舵桨的减振抗扭环肋，其特征在于：由环肋和粘性阻尼层构成，所述环肋中心通孔边上设有粘性阻尼层。

2.根据权利要求1所述的用于舵桨的减振抗扭环肋，其特征在于：所述环肋是一个回转体，厚度从边缘向中心递减。

3.根据权利要求1所述的用于舵桨的减振抗扭环肋，其特征在于：所述环肋的回转体的厚度递减规律满足幂指数衰减规律。

4.根据权利要求3所述的用于舵桨的减振抗扭环肋，其特征在于：所述环肋的回转体的厚度h(x)与旋转中心距离为x时的具体表达式为：h(x)＝εxm，其中：ε为系数，m为指数。

5.根据权利要求1所述的用于舵桨的减振抗扭环肋，其特征在于：所述粘性阻尼层为一等厚度圆环结构。

6.根据权利要求5所述的用于舵桨的减振抗扭环肋，其特征在于：所述等厚度圆环结构的内半径和环肋内孔半径一致，外半径大小尺寸可调节，用于起到增加局部振动阻尼，吸收振动能量的作用。

7.根据权利要求1所述的用于舵桨的减振抗扭环肋，其特征在于：所述粘性阻尼层材料为丁基橡胶。

8.根据权利要求1所述的用于舵桨的减振抗扭环肋，其特征在于：所述用于舵桨的减振抗扭环肋通过焊接方式安装于转舵立柱内部。

9.根据权利要求1所述的用于舵桨的减振抗扭环肋，其特征在于：所述用于舵桨的减振抗扭环肋通过一体式铸造方式安装于转舵立柱内部。

10.一种用于舵桨的减振抗扭环肋的设计方法，其特征在于，具体步骤如下：

技术总结
本发明涉及一种用于舵桨的减振抗扭环肋及设计方法，该减振抗扭环肋由环肋和粘性阻尼层构成，所述环肋中心通孔边上设有粘性阻尼层。所述环肋是一个回转体，厚度从边缘向中心递减。所述粘性阻尼层为一等厚度圆环结构。本发明的用于舵桨上转舵立柱的减振抗扭设计，安装减振抗扭环肋之后，可以明显的提升转舵立柱的扭转刚度，减小在实际运行中的扭转变形，同时降低在螺旋桨脉动力作用下的振动烈度，对于提高舵桨单元的使用寿命及装船舒适性有利。

技术研发人员：刘正浩,赵建,刘雪琴,王俊,于存银,刘建国,李贵斌
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七○八研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12