【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种上层建筑减振方法，属于船舶设计制造领域。
技术介绍
1、船舶上层建筑可能发生的振动大致可以划分为局部板架振动和整个上层建筑整体振动。振动导致的船上人员不适以及船体破坏通常是由于外部激励频率与局部板架、上层建筑或船体梁的固有频率重叠从而发生共振。局部板架的频率可以轻易地通过增加局部板架的刚度使其固有频率与外部激励错开，但是想要改变上层建筑的整体固有频率会困难很多。
2、目前改变上层建筑整体固有频率的方法主要有以下三种：第一种是将上层建筑和烟囱连接，第二种是在上层建筑底层增加大肘板，第三种是增加上层建筑底层的外围板厚度。
3、现有的各个上层建筑减振方式如下：
4、a.《一种船舶上建外置防振动连接结构》(cn 106965904 a)
5、该专利技术提出了一种设置于上层建筑前端的防振动结构，包括设置于上层建筑前端与上层建筑焊接的肘板、设置于肘板前端的纵桁、设置于纵桁前端的固定板，属于一种局部加强减振方案。
6、b.《一种滚装船上层建筑减振结构》(cn 114919690 b)
7、该专利技术提出了一种滚装船上层建筑减振结构，主要通过在第一层甲板和滚装船主甲板之间竖直设置多根支柱的方式实现减振。
8、c.《船舶与海洋工程上层建筑甲板减振网格式结构》(cn 218022051 u)
9、该专利技术提出了一种船舶与海洋工程上层建筑甲板减振网格式结构，主要通过在甲板上增加骨材和减振条实现刚度提升和振动抑制。
10、上述
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：如何改变上层建筑的整体固有频率。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供了一种上层建筑减振方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一套建立在以上层建筑为主系统的从动系统，从动系统包括固定在甲板骨架上的多个质量块-连杆系统，每个甲板骨架上设有多个质量块-连杆系统，每个质量块-连杆系统设于甲板骨架上位于任意相邻两个甲板桁材之间的位置；
3、设计从动系统的步骤如下：
4、步骤s1：确认引起上层建筑共振的外部激励频率；
5、步骤s2：设计质量块-连杆系统的参数，使其等于外部激励频率；
6、步骤s3：设计质量块-连杆系统的布置数量；
7、步骤s4：验证外部激励频率是否与新增共振频率错开；如果否，重新进入步骤s2；如果是，进入下一步骤；
8、步骤s5：计算质量块-连杆系统的响应幅值；
9、步骤s6：验证质量块-连杆系统在船舶设计寿命周期内是否发生屈服破坏；如果是，重新进入步骤s2；如果否，则进入下一步骤；
10、步骤s7：验证质量块-连杆系统在船舶设计寿命周期内是否发生疲劳破坏；如果是，重新进入步骤s2；如果否，则设计完成。
11、优选地，所述的质量块-连杆系统包括质量块、连杆，质量块通过连杆与甲板骨架相连。
12、优选地，所述的质量块-连杆系统包括质量块、连杆和扭簧，连杆一端连接质量块，连杆另一端通过扭簧与甲板骨架相连。
13、优选地，所述的质量块的下缘不低于甲板桁材面板的下缘；质量块-连杆系统中的连杆为可电控伸缩长度的套管。
14、优选地，所述的质量块-连杆系统绕甲板骨架转动的固有频率与上层建筑发生共振时的外部激励频率相同。
15、优选地，所述的步骤s2中，质量块-连杆系统绕甲板骨架转动的固有频率为i为质量块-连杆系统绕甲板骨架转动的转动惯量，k为质量块-连杆系统绕甲板骨架转动的转动刚度。
16、优选地，所述的步骤s4中，上层建筑在引入从动系统后除外部激励频率ω＝ω2＝…＝ωn外增加了共振频率ω1和ωn+1；由于引入从动系统对于新增的共振频率下的响应没有抑制效果，分别计算ω1和ωn+1分别对ω的比值以计算外部激励频率ω和新增的共振频率ω1和ωn+1的错开比例；其中，n为质量块-连杆系统的数量。
17、优选地，所述的步骤s4中，质量块-连杆系统的数量正比于上层建筑绕主船体甲板转动的转动惯量与质量块-连杆系统绕甲板骨架转动的转动惯量之间的比值，反比于质量块-连杆系统与上层建筑转动中心的距离。
18、优选地，所述的步骤s6中，质量块-连杆系统发生共振时的振幅正比于质量块-连杆系统发生共振时连杆根部的正应力正比于其中为m外部激励幅值，n为从动系统应包含质量块-连杆系统的数量，k为质量块-连杆系统绕甲板骨架转动的转动刚度，w为连杆剖面模数；θ为从动系统中质量块-连杆系统的运动转角。
19、优选地，所述的步骤s7中，质量块-连杆系统发生共振时做循环往复运动的应力范围和失效循环数之间的关系可以通过s-n曲线表征；由质量块-连杆系统发生共振时的频率及船舶设计寿命周期可以计算系统在船舶设计寿命周期内的循环数；为防止质量块-连杆系统发生疲劳破坏，应使质量块-连杆系统在船舶设计寿命周期内的循环数小于通过应力范围查阅s-n曲线所获得的系统失效循环数。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
21、(1)能有效抑制上层建筑在特定外部激励频率下的响应；
22、(2)该从动系统在船体的任何施工和运营阶段都能方便的安装、拆卸、调试；
23、(3)该从动系统可在船舶上层建筑、甲板室、机舱棚、烟囱、绑扎桥等主船体以外的上层建筑上安装；
24、(4)动态调节质量块-连杆系统固有频率可动态抑制外部激励下的响应。
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1.一种上层建筑减振方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一套建立在以上层建筑(12)为主系统的从动系统(13)，从动系统(13)包括固定在甲板骨架(3)上的多个质量块-连杆系统(10)，每个甲板骨架(3)上设有多个质量块-连杆系统(10)，每个质量块-连杆系统(10)设于甲板骨架(3)上位于任意相邻两个甲板桁材(11)之间的位置；
2.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的质量块-连杆系统(10)包括质量块(1)、连杆(2)，质量块(1)通过连杆(2)与甲板骨架(3)相连。
3.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的质量块-连杆系统(10)包括质量块(1)、连杆(2)和扭簧(7)，连杆(2)一端连接质量块(1)，连杆(2)另一端通过扭簧(7)与甲板骨架(3)相连。
4.如权利要求2或3所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的质量块(1)的下缘不低于甲板桁材(11)面板的下缘；质量块-连杆系统(10)中的连杆(2)为可电控伸缩长度的套管。
5.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征
6.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的步骤S2中，质量块-连杆系统(10)绕甲板骨架(3)转动的固有频率为I为质量块-连杆系统(10)绕甲板骨架(3)转动的转动惯量，k为质量块-连杆系统(10)绕甲板骨架(3)转动的转动刚度。
7.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的步骤S4中，上层建筑(12)在引入从动系统(13)后除外部激励频率ω＝ω2＝…＝ωn外增加了共振频率ω1和ωn+1；由于引入从动系统(13)对于新增的共振频率下的响应没有抑制效果，分别计算ω1和ωn+1分别对ω的比值以计算外部激励频率ω和新增的共振频率ω1和ωn+1的错开比例；其中，n为质量块-连杆系统(10)的数量。
8.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的步骤S4中，质量块-连杆系统(10)的数量正比于上层建筑(12)绕主船体甲板转动的转动惯量与质量块-连杆系统(10)绕甲板骨架(3)转动的转动惯量之间的比值，反比于质量块-连杆系统(10)与上层建筑(12)转动中心的距离。
9.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的步骤S6中，质量块-连杆系统(10)发生共振时的振幅正比于质量块-连杆系统(10)发生共振时连杆(2)根部的正应力正比于其中为M外部激励幅值，n为从动系统(13)应包含质量块-连杆系统(10)的数量，k为质量块-连杆系统(10)绕甲板骨架(3)转动的转动刚度，W为连杆(2)剖面模数；θ为从动系统(13)中质量块-连杆系统(10)的运动转角。
10.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的步骤S7中，质量块-连杆系统(10)发生共振时做循环往复运动的应力范围和失效循环数之间的关系可以通过S-N曲线表征；由质量块-连杆系统(10)发生共振时的频率及船舶设计寿命周期可以计算系统在船舶设计寿命周期内的循环数；为防止质量块-连杆系统(10)发生疲劳破坏，应使质量块-连杆系统(10)在船舶设计寿命周期内的循环数小于通过应力范围查阅S-N曲线所获得的系统失效循环数。
...【技术特征摘要】
1.一种上层建筑减振方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一套建立在以上层建筑(12)为主系统的从动系统(13)，从动系统(13)包括固定在甲板骨架(3)上的多个质量块-连杆系统(10)，每个甲板骨架(3)上设有多个质量块-连杆系统(10)，每个质量块-连杆系统(10)设于甲板骨架(3)上位于任意相邻两个甲板桁材(11)之间的位置；
2.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的质量块-连杆系统(10)包括质量块(1)、连杆(2)，质量块(1)通过连杆(2)与甲板骨架(3)相连。
3.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的质量块-连杆系统(10)包括质量块(1)、连杆(2)和扭簧(7)，连杆(2)一端连接质量块(1)，连杆(2)另一端通过扭簧(7)与甲板骨架(3)相连。
4.如权利要求2或3所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的质量块(1)的下缘不低于甲板桁材(11)面板的下缘；质量块-连杆系统(10)中的连杆(2)为可电控伸缩长度的套管。
5.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的质量块-连杆系统(10)绕甲板骨架(3)转动的固有频率与上层建筑(12)发生共振时的外部激励频率相同。
6.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的步骤s2中，质量块-连杆系统(10)绕甲板骨架(3)转动的固有频率为i为质量块-连杆系统(10)绕甲板骨架(3)转动的转动惯量，k为质量块-连杆系统(10)绕甲板骨架(3)转动的转动刚度。
7.如权利要求1所述的一种上层建筑减振方法，其特征在于，所述的步骤s4中，上层建筑...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓斌，高处，周敏，高明星，乔薛峰，刘晓媛，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七○八研究所，
类型：发明
国别省市：
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