一種寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)，上下兩側(cè)由所述筏架和所述固定底板固連它們中間的零部件，由所述四角頂桿及側(cè)面頂桿固支所述四角彈簧及側(cè)面彈簧，中間為可移動支撐彈簧，其移動機理為所述可移動支撐彈簧的上端通過頂端滑塊嵌入頂端滑槽，所述可移動支撐彈簧的下端連接電機減速器組合體及底端滑塊，所述絲杠穿過所述底端滑塊的圓孔并連接到步進電機。試驗時對所述筏架施加振動激勵響應，通過調(diào)整彈簧組合及布置結構來獲得最優(yōu)化浮筏隔振系統(tǒng)的設計，結構簡單、維數(shù)低、適用于寬頻帶激振。
【專利說明】
一種寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種隔振技術領域，具體涉及一種寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]潛艇的聲隱身能力是關系其生命力和戰(zhàn)斗力的重要因素之一，因此降低潛艇的振動噪聲水平是一件非常重要的工作。浮筏是目前廣泛應用于各國潛艇的一種減振降噪設備，它能顯著地降低艇內(nèi)設備的高頻段振動向艇體的傳遞，但在低頻段的減振效果以及智能化、通用化方面卻不甚理想。目前，公知的浮筏隔振系統(tǒng)的動力學建模方法中主要有多剛體動力學建模方法、有限元動力學建模方法、阻抗綜合建模分析方法、模態(tài)阻抗綜合建模分析方法、基于四端參數(shù)的矩陣建模分析方法等，多剛體建模方法的基本思想是將設備、筏體及基礎處理為沒有彈性和阻尼的剛體，將隔振器處理為無質(zhì)量的彈性阻尼元件，由于其物理概念清晰，建模分析方便，計算規(guī)模相對較小，而且更重要的是它反映了系統(tǒng)的主要特征，具有很強的工程實用價值。有限元建模方法基于考慮筏體的彈性影響，將筏體視為彈性體進行有限元劃分，設備仍作為剛體處理，與多剛體力學建模方法相比，展寬了系統(tǒng)頻帶，提供了更豐富的高頻信息。阻抗綜合建模方法是基于兩個子系統(tǒng)在連接點處的阻抗與外力關系滿足疊加原理這一基本思想來分析問題的，其基本方法是將構成系統(tǒng)的各組成部分單獨考慮，用機械阻抗來描述其各自的特性，再通過各部分連接點處的連接關系綜合得到整個系統(tǒng)的阻抗方程，從而獲得系統(tǒng)的動力學問題的解。模態(tài)阻抗綜合建模方法在以往阻抗分析方法的基礎上，采用模態(tài)坐標代替物理坐標，將各物理量用模態(tài)量表示，通過由模態(tài)坐標表示的部件阻抗矩陣疊加得到系統(tǒng)矩陣，這樣可以方便地根據(jù)求得的系統(tǒng)模態(tài)坐標解來計算系統(tǒng)任意點的動力響應。基于結構四端參數(shù)來分析隔振系統(tǒng)的結構動力學實際上是一種傳遞矩陣分析方法，對每一子結構用導納矩陣來描述其特性，然后通過各子結構的特性矩陣運算得到整個系統(tǒng)的解。
[0003]現(xiàn)有浮筏隔振系統(tǒng)并未實現(xiàn)智能化通用型寬頻帶性設計，浮筏隔振系統(tǒng)包含構型設計、動力學建模、控制系統(tǒng)設計三個部分，現(xiàn)有的建模方法使得隔振主動控制系統(tǒng)中易產(chǎn)生控制溢出，觀測溢出以及不易實現(xiàn)智能控制器設計復雜等問題，因此限制了主動隔振技術在實際工程中的應用。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本申請通過提供一種寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)及其設計方法，上下兩側(cè)由所述筏架和所述固定底板固連它們中間的零部件，由所述四角頂桿及側(cè)面頂桿固支所述四角彈簧及側(cè)面彈簧，中間為可移動支撐彈簧，其移動機理為所述可移動支撐彈簧的上端通過頂端滑塊嵌入頂端滑槽，所述可移動支撐彈簧的下端連接電機減速器組合體及底端滑塊，所述絲杠穿過所述底端滑塊的圓孔并連接到步進電機。試驗時對所述筏架施加振動激勵響應，通過調(diào)整彈簧組合及布置結構來獲得最優(yōu)化浮筏隔振系統(tǒng)的設計，結構簡單，維數(shù)低，適用于寬頻帶激振，解決了現(xiàn)有技術中易產(chǎn)生控制溢出、觀測溢出以及智能化控制器設計復雜的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本申請采用以下技術方案予以實現(xiàn):
[0006]一種寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)，包括筏架、固定底板、彈簧導桿、可移動支撐彈簧、四角頂桿、側(cè)面頂桿、四角隔振彈簧、側(cè)面彈簧、頂端滑槽、底端滑槽、頂端滑塊、底端滑塊、電機減速組合體、絲桿、步進電機，其中設置于上方的筏架和設置于下方固定底板用于固連它們中間的零部件，在所述筏架和所述固定底板間設置有可移動支撐彈簧，所述彈簧導桿內(nèi)嵌于所述可移動支撐彈簧中，在所述筏架和所述固定底板的四邊分別設置有四角頂桿、側(cè)面頂桿，所述四角隔振彈簧內(nèi)嵌于該四角頂桿中，所述側(cè)面彈簧內(nèi)嵌于該側(cè)面頂桿中，所述筏架的底面設置有頂端滑槽，同時在所述固定底板的上面對應位置上設置有底端滑槽，所述可移動支撐彈簧的上端設置有凹形頂端滑塊，該頂端滑塊內(nèi)嵌在所述凹形的頂端滑槽中，所述可移動支撐彈簧的下端連接所述電機減速器組合體，所述電機減速器組合體下端設置有凸形底端滑塊，該底端滑塊內(nèi)嵌于所述底端滑槽中，該底端滑塊中間設置有供所述絲桿螺紋連接的圓孔，所述絲桿一端與所述步進電機相連。
[0007]所述筏架與所述固定底板用于固連它們之間的零部件，以保持整體結構的穩(wěn)定性，所述筏架與所述固定底板為鋼性材料制成的矩形板。
[0008]所述可移動支撐彈簧、四角隔振彈簧、側(cè)面彈簧為本浮筏隔振系統(tǒng)的核心部件，采用剛度大的彈簧，其中所述可移動支撐彈簧為整個浮筏隔振系統(tǒng)中心的彈簧，在所述筏架與固定底板之間移動，以承載吸收激振能量從而達到減震的目的，所述四角隔振彈簧內(nèi)嵌于所述四角頂桿中，所述側(cè)面彈簧內(nèi)嵌于所述側(cè)面頂桿中，用于承載吸收激振能量從而達到減震的目的，所述四角頂桿和側(cè)面頂桿為圓柱形剛性桿體，用以限制所述四角隔振彈簧和側(cè)面彈簧的工作位移，以保持系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。
[0009]所述頂端滑槽與所述底端滑槽均為“凹”形滑槽，所述頂端滑槽為所述可移動支撐彈簧上端的頂端滑塊提供線性滑行軌跡，所述底端滑槽容納底端滑塊及絲桿，并為所述底端滑塊提供滑行軌跡。
[0010]所述底端滑塊為可移動的剛體，帶動其上端的電機減速組合體以及可移動支撐彈簧在所述底端滑槽中線性移動，其中所述絲桿螺紋連接底端滑塊的中心，使得所述底端滑塊沿絲桿滑動，所述步進電機連接所述絲桿，為絲桿的旋轉(zhuǎn)提供動力，所述電機減速組合體用以控制所述可移動支撐彈簧的移動速度。
[0011]進一步地，該系統(tǒng)還包括軸承支座、聯(lián)軸器和固定支架，所述軸承支座設置在所述絲桿的末端，所述聯(lián)軸器設置在所述彈簧導桿的下端，用于連接所述絲桿與所述彈簧導桿，使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩，所述固定支架將所述底端滑槽、步進電機、軸承支座固定在所述固定底板上，保持其穩(wěn)定性。
[0012]進一步地，該系統(tǒng)還包括直角支架、套筒，所述直角支架和套筒用于固定并連接所述四角頂桿及側(cè)面頂桿。
[0013]作為一種優(yōu)選的技術方案，所述頂端滑塊與所述頂端滑槽間隙配合，所述底端滑塊與所述底端滑槽間隙配合，所述彈簧導桿與所述移動支撐彈簧間隙配合，所述彈簧導桿與所述聯(lián)軸器采用螺紋連接，所述固定支架與所述底端滑槽過盈配合，所述四角頂桿與所述四角隔振彈簧間隙配合，所述四角隔振彈簧、側(cè)面彈簧分別與所述套筒間隙配合。
[0014]作為一種優(yōu)選的技術方案，還包括墊片，所述墊片設置在所述電機減速組合體與所述彈簧導桿之間，以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本申請?zhí)峁┑募夹g方案，具有的技術效果或優(yōu)點是:結構簡單，維數(shù)低，適用于寬頻帶激振。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)的結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型的寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)的結構示意圖；
[0018]圖3為本實用新型的寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)的結構爆炸圖；
[0019]圖4為本實用新型的寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)的結構爆炸圖。
【具體實施方式】
[0020]本申請實施例通過提供一種寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)及其設計方法，上下兩側(cè)由所述筏架和所述固定底板固連它們中間的零部件，由所述四角頂桿及側(cè)面頂桿固支所述四角彈簧及側(cè)面彈簧，中間為可移動支撐彈簧，其移動機理為所述可移動支撐彈簧的上端通過頂端滑塊嵌入頂端滑槽，所述可移動支撐彈簧的下端連接電機減速器組合體及底端滑塊，所述絲杠穿過所述底端滑塊的圓孔并連接到步進電機。試驗時對所述筏架施加振動激勵響應，通過調(diào)整彈簧組合及布置結構來獲得最優(yōu)化浮筏隔振系統(tǒng)的設計，解決了結構簡單、維數(shù)低、適用于寬頻帶激振，解決了現(xiàn)有技術中易產(chǎn)生控制溢出、觀測溢出以及智能化控制器設計復雜的問題。
[0021]為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式，對上述技術方案進行詳細的說明。
實施例
[0022]—種寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)，如圖1、圖2、圖3以及圖4所示，包括筏架1、固定底板2、彈簧導桿3、可移動支撐彈簧4、四角頂桿5、側(cè)面頂桿6、四角隔振彈簧7、側(cè)面彈簧8、頂端滑槽9、底端滑槽10、頂端滑塊11、底端滑塊12、電機減速組合體13、絲桿14、步進電機15，其中設置于上方的筏架I和設置于下方固定底板2用于固連它們中間的零部件，在所述筏架I和所述固定底板2間設置有可移動支撐彈簧4，所述彈簧導桿3內(nèi)嵌于所述可移動支撐彈簧4中，在所述筏架I和所述固定底板2的四邊分別設置有四角頂桿5、側(cè)面頂桿6，所述四角隔振彈簧7內(nèi)嵌于該四角頂桿5中，所述側(cè)面彈簧8內(nèi)嵌于該側(cè)面頂桿6中，所述筏架I的底面設置有頂端滑槽9，同時在所述固定底板2的上面對應位置上設置有底端滑槽10，所述可移動支撐彈簧4的上端設置有凹形頂端滑塊11，該頂端滑塊11內(nèi)嵌在所述凹形的頂端滑槽9中，所述可移動支撐彈簧4的下端連接所述電機減速器組合體13，所述電機減速器組合體13下端設置有凸形底端滑塊12，該底端滑塊12內(nèi)嵌于所述底端滑槽10中，該底端滑塊12中間設置有供所述絲桿14螺紋連接的圓孔，所述絲桿14 一端與所述步進電機15相連。
[0023]所述筏架I與所述固定底板2用于固連它們之間的零部件，以保持整體結構的穩(wěn)定性，所述筏架I與所述固定底板2為鋼性材料制成的矩形板。
[0024]所述可移動支撐彈簧4、四角隔振彈簧7、側(cè)面彈簧8為本浮筏隔振系統(tǒng)的核心部件，采用剛度大的彈簧，其中所述可移動支撐彈簧4為整個浮筏隔振系統(tǒng)中心的彈簧，在所述筏架I與固定底板2之間移動，以承載吸收激振能量從而達到減震的目的，所述四角隔振彈簧7內(nèi)嵌于所述四角頂桿5中，所述側(cè)面彈簧8內(nèi)嵌于所述側(cè)面頂桿6中，用于承載吸收激振能量從而達到減震的目的，所述四角頂桿5和側(cè)面頂桿6為圓柱形剛性桿體，用以限制所述四角隔振彈簧7和側(cè)面彈簧8的工作位移，以保持系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。
[0025]所述頂端滑槽9與所述底端滑槽10均為“凹”形滑槽，所述頂端滑槽9為所述可移動支撐彈簧4上端的頂端滑塊11提供線性滑行軌跡，所述底端滑槽10容納底端滑塊12及絲桿14，并為所述底端滑塊12提供滑行軌跡。
[0026]所述底端滑塊12為可移動的剛體，帶動其上端的電機減速組合體13以及可移動支撐彈簧4在所述底端滑槽10中線性移動，其中所述絲桿14螺紋連接底端滑塊12的中心，使得所述底端滑塊12沿絲桿14滑動，所述步進電機15連接所述絲桿14，為絲桿14的旋轉(zhuǎn)提供動力，所述電機減速組合體13用以控制所述可移動支撐彈簧4的移動速度。
[0027]進一步地，該系統(tǒng)還包括軸承支座16、聯(lián)軸器17和固定支架18，所述軸承支座16設置在所述絲桿14的末端，所述聯(lián)軸器17設置在所述彈簧導桿3的下端，用于連接所述絲桿14與所述彈簧導桿3，使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩，所述固定支架18將所述底端滑槽10、步進電機15、軸承支座16固定在所述固定底板2上，保持其穩(wěn)定性。
[0028]進一步地，該系統(tǒng)還包括直角支架19、套筒20，所述直角支架19和套筒20用于固定并連接所述四角頂桿5及側(cè)面頂桿6。
[0029]作為一種優(yōu)選的技術方案，所述頂端滑塊11與所述頂端滑槽9間隙配合，所述底端滑塊12與所述底端滑槽10間隙配合，所述彈簧導桿3與所述可移動支撐彈簧4間隙配合，所述彈簧導桿3與所述聯(lián)軸器17采用螺紋連接，所述固定支架18與所述底端滑槽10過盈配合，所述四角頂桿5與所述四角隔振彈簧7間隙配合，所述四角隔振彈簧7、側(cè)面彈簧8分別與所述套筒20間隙配合。
[0030]作為一種優(yōu)選的技術方案，還包括墊片21，所述墊片21設置在所述電機減速組合體13與所述彈簧導桿3之間，以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0031]本申請的上述實施例中，通過提供一種寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)及其設計方法，上下兩側(cè)由所述筏架和所述固定底板固連它們中間的零部件，由所述四角頂桿及側(cè)面頂桿固支所述四角彈簧及側(cè)面彈簧，中間為可移動支撐彈簧，其移動機理為所述可移動支撐彈簧的上端通過頂端滑塊嵌入頂端滑槽，所述可移動支撐彈簧的下端連接電機減速器組合體及底端滑塊，所述絲杠穿過所述底端滑塊的圓孔并連接到步進電機。試驗時對所述筏架施加振動激勵響應，通過調(diào)整彈簧組合及布置結構來獲得最優(yōu)化浮筏隔振系統(tǒng)的設計，結構簡單、維數(shù)低、適用于寬頻帶激振。
[0032]應當指出的是，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改性、添加或替換，也應屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)，其特征在于，包括筏架(I)、固定底板(2)、彈簧導桿(3)、可移動支撐彈簧(4)、四角頂桿(5)、側(cè)面頂桿(6)、四角隔振彈簧(7)、側(cè)面彈簧(8)、頂端滑槽(9)、底端滑槽(10)、頂端滑塊(11)、底端滑塊(12)、電機減速組合體(13)、絲桿(14)、步進電機(15)，其中設置于上方的筏架(I)和設置于下方固定底板(2)用于固連它們中間的零部件，在所述筏架(I)和所述固定底板(2)間設置有彈簧導桿(3)，所述彈簧導桿(3)內(nèi)嵌于所述可移動支撐彈簧(4)中，在所述筏架(I)和所述固定底板(2)的四邊分別設置有四角頂桿(5)、側(cè)面頂桿(6)，所述四角隔振彈簧(7)內(nèi)嵌于該四角頂桿(5)中，所述側(cè)面彈簧(8)內(nèi)嵌于該側(cè)面頂桿(6)中，所述筏架(I)的底面設置有頂端滑槽(9)，同時在所述固定底板(2)的上面對應位置上設置有底端滑槽(10)，所述可移動支撐彈簧(4)的上端設置有凹形頂端滑塊(11)，該頂端滑塊(11)內(nèi)嵌在所述凹形的頂端滑槽(9)中，所述可移動支撐彈簧(4)的下端連接所述電機減速器組合體(13)，所述電機減速器組合體(13)下端設置有凸形底端滑塊(12)，該底端滑塊(12)內(nèi)嵌于所述底端滑槽(10)中，該底端滑塊(12)中間設置有供所述絲桿(14)螺紋連接的圓孔，所述絲桿(14) 一端與所述步進電機(15)相連。2.根據(jù)權利要求1所述的寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)，其特征在于，還包括軸承支座(16)、聯(lián)軸器(17)和固定支架(18)，所述軸承支座(16)設置在所述絲桿(14)的末端，所述聯(lián)軸器(17)設置在所述彈簧導桿(3)的下端，用于連接所述絲桿(14)與所述彈簧導桿(3)，使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩，所述固定支架(18)將所述底端滑槽(10)、步進電機(15)、軸承支座(16)固定在所述固定底板(2)上，保持其穩(wěn)定性。3.根據(jù)權利要求1所述的寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)，其特征在于，還包括直角支架(19)、套筒(20)，所述直角支架(19)和套筒(20)用于固定并連接所述四角頂桿(5)及側(cè)面頂桿(6) ο4.根據(jù)權利要求1所述的寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)，其特征在于，所述頂端滑塊(11)與所述頂端滑槽(9)間隙配合，所述底端滑塊(12)與所述底端滑槽(10)間隙配合，所述彈簧導桿(3)與所述移動支撐彈簧(4)間隙配合，所述彈簧導桿(3)與所述聯(lián)軸器(17)采用螺紋連接，所述固定支架(18)與所述底端滑槽(10)過盈配合，所述四角頂桿(5)與所述四角隔振彈簧(7)間隙配合，所述四角隔振彈簧(7)、側(cè)面彈簧(8)分別與所述套筒(20)間隙配合。5.根據(jù)權利要求1所述的寬頻帶柔性浮筏隔振系統(tǒng)，其特征在于，還包括墊片(21)，所述墊片(21)設置在所述電機減速組合體(13)與所述彈簧導桿(3)之間，以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【文檔編號】B63H21/30GK205423676SQ201520941929
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年11月24日
【發(fā)明人】楊靖宇, 崔軒鳴, 劉智奇, 張杜江
【申請人】沈陽航空航天大學