准零刚度式减摇水箱制造技术

准零刚度式减摇水箱，包括水箱体，水箱体上设有上、下两层刚度调节机构，所述刚度调节机构包括沿着水箱体周向均布的多个刚度调节单元，所述刚度调节单元包括转轴，两个卷簧对称套装在转轴的两端，套体套装在卷簧外部，卷簧的内、外固定端分别固定在转轴、套体上，套体与水箱体固接；转轴的中部位置可转动地套接有锁止块，锁止块设有与转轴上径向孔相贯通的通孔，所述通孔与转轴上的径向孔形成用来安装锁止插销的插销孔；锁止块侧面与支撑杆一端固接，支撑杆另一端固接到支架上，支撑杆轴线与转轴轴线垂直；上、下两层刚度调节机构中的卷簧分别为负刚度弹簧、正刚度弹簧，转轴的转动由手动或机械动力系统驱动。本发明专利技术能满足大载荷低频减振要求。

【技术实现步骤摘要】
准零刚度式减摇水箱
本专利技术涉及振动控制
，具体涉及用于半潜平台上的准零刚度式减摇水箱。
技术介绍
深海半潜平台通常工作在离大陆架上千公里的海域，其作业工况非常恶劣，如何控制其横摇、升沉、纵倾等大幅运动是海洋平台设计中的首要问题。针对半潜平台风浪流激励下的运动问题，现有的减摇手段主要包括减摇鳍、动力吸振器、减摇水箱或增加浮筒配重，其中，减摇鳍技术来源于船舶减摇设计技术，其主要针对船舶横摇的控制，但在低速流情况下则需要较大鳍板面积的减摇鳍；动力吸振器可以有效控制半潜平台的低频运动，但是针对低频大幅运动，则需要设置质量较大的吸振器，增加了减摇成本且升高了平台质心，容易影响平台结构稳定性；增加浮筒配重可以显著控制平台升沉，但对横摇和纵倾等回转运动的控制作用并不明显。围绕船舶、平台减摇问题，现有技术的减摇水箱技术，有在船舶内底设置有四个减摇水轮涵道，且四个减摇水轮涵道对称设置在船艉两端、船艏两端，每个减摇涵道内设置有减摇水轮，该减摇结构可以有效缓解船舶的横摇、纵摇和垂荡运动，但是该减摇结构的控制目标为船体结构，不适用于半潜平台上层建筑运动的控制。
技术实现思路
本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种准零刚度式减摇水箱，整个减摇水箱的动刚度可调节至接近于零，能够满足大载荷低频减振要求。本专利技术的技术方案如下：准零刚度式减摇水箱，包括水箱体，水箱体上设有上、下两层刚度调节机构，所述刚度调节机构包括沿着水箱体周向均布的多个刚度调节单元，所述刚度调节单元包括转轴，两个卷簧对称套装在转轴的两端，套体套装在卷簧外部，卷簧的内侧固定端固定在转轴上，卷簧的外侧固定端固定在套体上，套体与水箱体固接；转轴的中部位置可转动地套接有锁止块，锁止块上设有通孔，转轴上设有与所述通孔相互贯通的径向孔，所述通孔与所述径向孔形成用来安装锁止插销的插销孔；锁止块的侧面与支撑杆一端固接，支撑杆另一端固接到支架上，支撑杆的轴线与转轴的轴线垂直；所述上层刚度调节机构中的卷簧为负刚度弹簧，所述下层刚度调节机构中的卷簧为正刚度弹簧，转轴的转动由手动驱动或机械动力系统驱动。其进一步技术方案为：所述水箱体上设有中层限位缓冲机构，所述限位缓冲机构包括分别固接在水箱体、支架上的下安装板、上安装板，缓冲弹簧的上、下端的外周分别套接并固接有上圆环、下圆环，下圆环固定在下安装板上端面上，螺杆的上端旋入螺母一，螺母一与上安装板固接，螺杆的下端伸入缓冲弹簧，位于缓冲弹簧与螺母一之间的螺杆杆段上螺纹连接有螺母二。所述转轴的两端均设有轴向键槽，旋转手柄与所述轴向键槽通过键连接传动。所述套体与水平板固接，水平板固接在水箱体外壁上。所述水箱体为方形箱体结构，所述刚度调节机构包括沿着水箱体周向均布的四个刚度调节单元。所述支架包括至少两根立柱，立柱之间通过至少上、下两根横向撑杆连接，支撑杆与横向撑杆固接。所述卷簧为板型卷簧。本专利技术的技术效果：本专利技术通过在水箱体上设置上、下两层刚度调节机构，并且上、下两层刚度调节机构使用可通过旋转来调节其刚度的卷簧，进一步设置上、下两层刚度调节机构为负刚度调节机构和正刚度调节机构，通过旋松或旋紧上、下两层刚度调节机构中的卷簧，从而可将本专利技术所述减摇水箱的整体动刚度调节至接近于零刚度的状态，使得本专利技术所述减摇水箱的固有频率很低，能够满足超大载荷低频减振要求，可以抑制在0.5Hz的半潜平台晃动；本专利技术进一步设置限位装置，在水箱体在垂向上大幅运动时，能够防止水箱体倾翻。本专利技术不仅能够适用于海洋平台减摇，而且还可以用于高层建筑的(超)低频减振中。附图说明图1为本专利技术的立体结构示意图，图中水箱体的开口朝上，且为了便于显示结构，图中水箱体一对相对边上的与支撑杆相接的支架以及所述限位缓冲机构均未示出。图2为图1中所示本专利技术另一视角的立体结构示意图，图中水箱体的开口朝向前面。图3为本专利技术所述转轴、卷簧、套体、水平板的装配结构示意图。图4为本方面所述限位缓冲机构的结构示意图。其中：1、水箱体；2、转轴；201、轴向键槽；3、卷簧；4、套体；5、锁止块；6、锁止插销；7、支撑杆；8、支架；801、立柱；802、横向撑杆；9、下安装板；10、上安装板；11、缓冲弹簧；12、上圆环；13、下圆环；14、螺杆；15、螺母一；16、螺母二；17、旋转手柄；18、水平板。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。见图1、图2、图3，本专利技术所述准零刚度式减摇水箱包括水箱体1，水箱体1上设有上、下两层刚度调节机构，所述刚度调节机构包括沿着水箱体1周向均布的多个刚度调节单元，所述刚度调节单元包括转轴2，两个卷簧3对称套装在转轴2的两端，套体4套装在卷簧3的外部，卷簧3的内侧固定端(即最里圈固定端)固定在转轴2上，卷簧3的外侧固定端(即最外圈固定端)固定在套体4上，套体4与水箱体1外壁固接；转轴2的中部位置可转动地套接有锁止块5，即锁止块5套接在转轴2的外部，且转轴2与锁止块5的相应套接孔为可转动连接，锁止块5上设有通孔，转轴2上设有与锁止块5上的所述通孔相互贯通的径向孔，锁止块5上的所述通孔与转轴2的所述径向孔形成用来安装锁止插销6的插销孔，当所述刚度调节单元的动刚度调节到位后，在所述插销孔内插入锁止插销6，用来限制转轴2的转动自由度；锁止块5背离水箱体1的侧面与支撑杆7的一端固接，支撑杆7的另一端固接到支架8上，支撑杆7的轴线与转轴2的轴线垂直；上、下两层刚度调节机构中，上层刚度调节机构中的卷簧3为负刚度弹簧，下层刚度调节机构中的卷簧3为正刚度弹簧，转轴2的转动由手动驱动或机械动力系统驱动。其中，所述“正刚度弹簧”与“负刚度弹簧”为行业内常用术语，其与卷簧安装轴(即转轴2)的转动方向以及卷簧3的旋向相关，当规定上、下层刚度调节机构中的转轴2均为同一方向转动时，如果卷簧3被旋紧，其刚度增加，则其为正刚度弹簧，如果卷簧3被旋松，则其刚度降低，则其为负刚度弹簧。其中，手动驱动转轴2转动的机械方式包括手动摇柄、螺杆等常规现有手动驱动方式，机械驱动转轴2转动的机械动力系统包括电机直接驱动或者电机通过齿轮传动、皮带传动、链条传动等中间传动方式间接驱动的机械结构。见图1、图4，所述水箱体1上设有限位缓冲机构，在水箱体1的高度方向上，所述限位缓冲机构位于上、下层刚度调节机构之间；所述限位缓冲机构包括分别固接在水箱体1、支架8上的下安装板9、上安装板10，缓冲弹簧11的上、下端的外周分别套接并固接有上圆环12、下圆环13，下圆环13固定在下安装板9的上端面上，螺杆14的上端旋入螺母一15，螺母一15固定在上安装板10的下端面上，螺杆14的下端伸入缓冲弹簧11，位于缓冲弹簧11与螺母一15之间的螺杆14杆段上螺纹连接有螺母二16，通过转动螺母二16，可调节螺母二16在螺杆14的位置，进而调节螺母二16与上圆环12之间的轴向间距。本专利技术所述转轴2优选采用手动驱动方式，具体地，见图1、图3，所述转轴2的两端均设有轴向键槽201，旋转手柄17与轴向键槽201通过键连接传动，通过旋转手柄17转动驱动转轴2转动，从而带动转轴2上的卷簧3旋紧或旋松，在转轴2的两端均配设旋转手柄17，能够在转轴2的两端均可驱动转轴2转动，提高了操作的便利性。进一步地，套体4间接固接到水箱体1外壁上，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.准零刚度式减摇水箱，包括水箱体(1)，其特征在于：水箱体(1)上设有上、下两层刚度调节机构，所述刚度调节机构包括沿着水箱体(1)周向均布的多个刚度调节单元，所述刚度调节单元包括转轴(2)，两个卷簧(3)对称套装在转轴(2)的两端，套体(4)套装在卷簧(3)外部，卷簧(3)的内侧固定端固定在转轴(2)上，卷簧(3)的外侧固定端固定在套体(4)上，套体(4)与水箱体(1)固接；转轴(2)的中部位置可转动地套接有锁止块(5)，锁止块(5)上设有通孔，转轴(2)上设有与所述通孔相互贯通的径向孔，所述通孔与所述径向孔形成用来安装锁止插销(6)的插销孔；锁止块(5)的侧面与支撑杆(7)一端固接，支撑杆(7)另一端固接到支架(8)上，支撑杆(7)的轴线与转轴(2)的轴线垂直；所述上层刚度调节机构中的卷簧(3)为负刚度弹簧，所述下层刚度调节机构中的卷簧(3)为正刚度弹簧，转轴(2)的转动由手动驱动或机械动力系统驱动。

【技术特征摘要】
1.准零刚度式减摇水箱，包括水箱体(1)，其特征在于：水箱体(1)上设有上、下两层刚度调节机构，所述刚度调节机构包括沿着水箱体(1)周向均布的多个刚度调节单元，所述刚度调节单元包括转轴(2)，两个卷簧(3)对称套装在转轴(2)的两端，套体(4)套装在卷簧(3)外部，卷簧(3)的内侧固定端固定在转轴(2)上，卷簧(3)的外侧固定端固定在套体(4)上，套体(4)与水箱体(1)固接；转轴(2)的中部位置可转动地套接有锁止块(5)，锁止块(5)上设有通孔，转轴(2)上设有与所述通孔相互贯通的径向孔，所述通孔与所述径向孔形成用来安装锁止插销(6)的插销孔；锁止块(5)的侧面与支撑杆(7)一端固接，支撑杆(7)另一端固接到支架(8)上，支撑杆(7)的轴线与转轴(2)的轴线垂直；所述上层刚度调节机构中的卷簧(3)为负刚度弹簧，所述下层刚度调节机构中的卷簧(3)为正刚度弹簧，转轴(2)的转动由手动驱动或机械动力系统驱动。2.按权利要求1所述的准零刚度式减摇水箱，其特征在于：所述水箱体(1)上设有限位缓冲机构，所述限位缓冲机构位于上、下两层刚度调节机构之间；所述限位缓冲机构包括分别固接在水箱体(1)、支架(8)上的下安装板(9)、上安装板(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷学文，魏子天，李慧，张闻，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心中国船舶重工集团公司第七零二研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32