管路系统三向主被动吸振环技术方案

本发明专利技术属于振动噪声控制技术领域，特别涉及舰船管路振动噪声控制。一种管路系统三向主被动吸振环，其技术方案是：它包括：环形卡箍(1)，6个单自由度主被动动力吸振器(2)；本发明专利技术有主动和被动两种抑振模式。主动抑振模式是利用管路结构上的传感器测得振动的信号，通过自适应控制算法控制环形卡箍上6个单自由度主被动动力吸振器的线圈电流，利用电磁感应原理产生与管路线谱振动相位相反、幅值相当的输出力，从而抵消管路的线谱振动，实现主动振动抑制；被动抑振模式是通过安装合适刚度的膜片弹簧，调谐6个单自由度主被动动力吸振器的各自刚度，使其对某根线谱振动具有最优的抑制性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于振动噪声控制
，特别涉及舰船管路振动噪声控制。
技术介绍
舰船大量使用通海管路系统，为设备提供冷却海水。其中，管路连接的水泵在运行时会产生振动，激起管路结构的振动，从而通过管路支架或通海管路，将振动传递至船体，引起船体的振动，产生辐射噪声，严重影响舰船的声隐身性能。因此研究开发针对管路系统的振动控制装置成为亟待解决的问题。尽管目前采用橡胶型管路支架等被动减振技术，实现了对管路系统高频成分振动的有效抑制。然而，管路系统的激振力通常包含多根低频线谱，这些低频线谱振动难以通过被动减振技术得到有效的抑制。针对管路系统多根低频线谱的振动抑制问题，采用动力吸振技术是一种有效的解决手段。通过在管路法兰上加装环形卡箍，并在该环形卡箍上安装动力吸振器，利用动力吸振器的物理特性，“吸收”低频线谱振动，从而实现对低频线谱振动的抑制。该技术手段无需改造管路结构，具有安全性可靠性高的优点。但传统的动力吸振器大多为单自由度被动吸振装置，振动抑制效果有限且只能针对单根线谱，无法满足对管路系统多线谱多方向的振动抑制。为解决这一问题，利用主动控制技术的灵活性、宽频抑制能力等优点，研究开发针对管路振动的多方向主被动动力吸振装置将成为这一领域的必然研究方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种可实现对管路三方向主动振动控制的主被动吸振环。本专利技术的技术方案是：一种管路系统三向主被动吸振环，它包括：环形卡箍，6个单自由度主被动动力吸振器；环形卡箍用于实现与管路法兰或管路的连接，在环形卡箍上，管路的轴向、径向和垂向方向上各设置两个单自由度主被动动力吸振器；且每个方向上的两个单自由度主被动动力吸振器沿环形卡箍在该方向上的对称面对称；单自由度主被动动力吸振器包括：永磁铁，外壳，直线轴承，端盖，膜片弹簧，线圈套筒，导杆以及连接件；外壳一端开口，一端具有空心圆柱凸台；永磁铁同轴安装在外壳的中心孔内，永磁铁一端与外壳内底面固接，另一端加工有与其中心孔同轴的环形槽；直线轴承安装在外壳端部的空心圆柱凸台内；端盖安装在外壳的开口端；膜片弹簧为中部镂空的圆形薄片，同轴固定在外壳内部；线圈套筒为一端开口的空心圆筒结构，位于外壳内部膜片弹簧与永磁铁之间，其开口端外圆周缠绕线圈后位于永磁铁环形槽内，且线圈与永磁铁的凹槽外壁有间隙；导杆一端穿过永磁铁的中心孔后位于直线轴承的中心孔内，另一端依次穿过线圈套筒和膜片弹簧的中心孔后与连接件相连，连接件压紧膜片弹簧；导杆位于膜片弹簧与线圈套筒之间的部分设置有轴肩，线圈套筒固接在该轴肩上；单自由度主被动动力吸振器通过连接件安装在环形卡箍上。本专利技术的工作过程为：首先将本专利技术的环形卡箍在管路法兰或管路上卡紧，然后通过将六个单自由度主被动动力吸振器安装在环形卡箍上。本专利技术有主动和被动两种抑振控制模式。主动抑振模式是利用管路结构上的传感器测得振动的信号，通过自适应控制算法控制环形卡箍上6个单自由度主被动动力吸振器的线圈电流，利用电磁感应原理产生与线谱振动相位相反、幅值相当的输出力，从而抵消管路的线谱振动，实现主动振动抑制；被动抑振模式是通过安装合适刚度的膜片弹簧，调谐6个单自由度主被动动力吸振器的各自刚度，使其对某根线谱振动具有最优的抑制性能。单自由度主被动动力吸振器的轴向分别指向管路的轴向、径向和垂向，因此同时对管路结构的轴向、垂向和径向产生作用力，实现对管路结构的三个方向的振动抑制。有益效果：(1)本专利技术安装在管路法兰或管路上，无需改造管路结构，拆卸安装简便；具有对管路三个方向的振动抑制能力，能适应管路各方向复杂振动抑制工况；(2)本专利技术具有主、被动控制模式，通过控制线圈电流实现主动控制；通过安装合适刚度的膜片弹簧即能实现对某根线谱振动的被动抑制，控制模式灵活、简单、响应速度快、可靠性好。附图说明图1为本专利技术整体结构及在管路法兰上的安装示意图；图2为环形卡箍的结构示意图；图3为单自由度动力吸振器的外观结构示意图；图4为单自由度动力吸振器的剖面图；图5为单自由度动力吸振器的结构爆炸图；图6为本专利技术工作过程示意图；图7为图6的左视图。具体实施方式参见附图，一种管路系统三向主被动吸振环，它包括：环形卡箍1，6个单自由度主被动动力吸振器2；环形卡箍1采用不锈钢材料，由两个半卡箍1-1组成，结构形式为六边形或其他多边形；两个半卡箍1-1的两边分别通过2个螺栓连接在一起，之间垫有调整橡胶垫1-2；环形卡箍1上端面、右端面、前端面各设置有对称分布的2个螺纹孔1A，用于连接单自由度主被动动力吸振器2；单自由度主被动动力吸振器2包括：永磁铁2-1，外壳2-2，直线轴承2-3，端盖2-4，膜片弹簧2-5，线圈套筒2-6，导杆2-7，螺纹连接件2-8；永磁铁2-1为钕铁硼高性能的稀土永磁体或高性能永磁体，轴向截面为倒“山字形”，且其中心具有轴向通孔,底部端面有螺纹孔，永磁铁2-1同轴位于外壳2-2内部,其顶部与外壳2-2内底面通过螺钉相连；外壳2-2为一端开口的筒型结构，横截面为圆形或方形，其开口端为下端,下端环形面上设置有多个螺纹孔，顶面有多个均布的通孔；外壳2-2的顶部中心有个空心圆柱型凸台，凸台端面上有多个螺纹孔；直线轴承2-3为带法兰的圆柱结构，通过法兰和螺钉安装在外壳2-2顶部的空心圆柱凸台内；端盖2-4为一个圆柱型结构，其一面开有凹槽，边缘有多个螺纹孔，通过螺钉连接在外壳2-2底部；膜片弹簧2-5为弹簧钢或铍青铜材料，外形与外壳2-2的外形一致，具有表面花纹，其中部为镂空的圆形薄片，边缘有多个用于连接的螺纹通孔，通过螺钉与外壳2-2及端盖2-4相连；线圈套筒2-6为一端开口的的空心圆筒结构，下端面上有多个螺纹孔，线圈套筒2-6开口端外圆周缠绕线圈后位于永磁铁2-1环形槽内，线圈与永磁铁2-1的凹槽内表面间外壁有间隙；导杆2-7为一个带法兰的圆柱结构，前端为光滑导杆，法兰上有多个均布的连接通孔，下端攻有螺纹，导杆2-7的前端穿过永磁铁2-1的中心孔、直线轴承2-3的中心孔、线圈套筒2-6的中心孔，线圈套筒2-6与导杆2-7的法兰连接，导杆2-7中部穿过膜片弹簧2-5的中心孔，导杆2-7下端通过螺纹与螺纹连接件2-8相连，并压紧膜片弹簧2-5；螺纹连接件2-8为端部攻有螺纹的圆柱凸台、中部为六边形凸台的结构，上部中心有与导杆2-7下端配合的螺纹孔；6个单自由度主被动动力吸振器2以两两对称的布局方式通过螺纹连接件2-8端部的螺纹2B安装在环形卡箍1的螺纹孔1A上。6个吸振器的轴向分别指向管路的轴向、垂向和径向。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管路系统三向主被动吸振环，其特征是：它包括：环形卡箍(1)，6个单自由度主被动动力吸振器(2)；所述环形卡箍(1)用于实现与管路法兰或管路的连接，在所述环形卡箍(1)上，管路的轴向、径向和垂向方向上各设置两个单自由度主被动动力吸振器(2)；且每个方向上的两个所述单自由度主被动动力吸振器(2)沿所述环形卡箍(1)在该方向上的对称面对称；所述单自由度主被动动力吸振器(2)包括：永磁铁(2‑1)，外壳(2‑2)，直线轴承(2‑3)，端盖(2‑4)，膜片弹簧(2‑5)，线圈套筒(2‑6)，导杆(2‑7)以及连接件(2‑8)；所述外壳(2‑2)一端开口，一端具有空心圆柱凸台；所述永磁铁(2‑1)同轴安装在所述外壳(2‑2)的中心孔内，永磁铁(2‑1)一端与所述外壳(2‑2)内底面固接，另一端加工有与其中心孔同轴的环形槽；所述直线轴承(2‑3)安装在所述外壳(2‑2)端部的空心圆柱凸台内；所述端盖(2‑4)安装在所述外壳(2‑2)的开口端；所述膜片弹簧(2‑5)为中部镂空的圆形薄片，同轴固定在所述外壳(2‑2)内部；所述线圈套筒(2‑6)为一端开口的空心圆筒结构，位于外壳(2‑2)内部所述膜片弹簧(2‑5)与所述永磁铁(2‑1)之间，其开口端外圆周缠绕线圈后位于所述永磁铁(2‑1)环形槽内，且线圈与永磁铁(2‑1)的凹槽外壁有间隙；所述导杆(2‑7)一端穿过永磁铁(2‑1)的中心孔后位于所述直线轴承(2‑3)的中心孔内，另一端依次穿过线圈套筒(2‑6)和膜片弹簧(2‑5)的中心孔后与所述连接件(2‑8)相连，所述连接件(2‑8)压紧所述膜片弹簧(2‑5)；所述导杆(2‑7)位于膜片弹簧(2‑5)与线圈套筒(2‑6)之间的部分设置有轴肩，所述线圈套筒(2‑6)固接在该轴肩上；所述单自由度主被动动力吸振器(2)通过连接件(2‑8)安装在所述环形卡箍(1)上。...

【技术特征摘要】
1.一种管路系统三向主被动吸振环，其特征是：它包括：环形卡箍(1)，6个单自由度主被动动力吸振器(2)；所述环形卡箍(1)用于实现与管路法兰或管路的连接，在所述环形卡箍(1)上，管路的轴向、径向和垂向方向上各设置两个单自由度主被动动力吸振器(2)；且每个方向上的两个所述单自由度主被动动力吸振器(2)沿所述环形卡箍(1)在该方向上的对称面对称；所述单自由度主被动动力吸振器(2)包括：永磁铁(2-1)，外壳(2-2)，直线轴承(2-3)，端盖(2-4)，膜片弹簧(2-5)，线圈套筒(2-6)，导杆(2-7)以及连接件(2-8)；所述外壳(2-2)一端开口，一端具有空心圆柱凸台；所述永磁铁(2-1)同轴安装在所述外壳(2-2)的中心孔内，永磁铁(2-1)一端与所述外壳(2-2)内底面固接，另一端加工有与其中心孔同轴的环形槽；所述直线轴承(2-3)安装在所述外壳(2-2)端部的空心圆柱凸台内；所述端盖(2-4)安装在所述外壳(2-2)的开口端；所述膜片弹簧(2-5)为中部镂空的圆形薄片，同轴固定在所述外壳(2-2)内部；所述线圈套筒(2-6)为一端开口的空心圆筒结构，位于外壳(2-2)内部所述膜片弹簧(2-5)与所述永磁铁(2-1)之间，其开口端外圆周缠绕线圈后位于所述永磁铁(2-1)环形槽内，且线圈与永磁铁(2-1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨恺，张针粒，曹为午，刘远国，余永丰，马玺越，陈明，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42