CN104843163B - 一种带有复合材料结构的u型隔振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有复合材料结构的U型隔振装置，包括设备安装底座，所述设备安装底座与夹芯复合材料隔振筏架固接，所述夹芯复合材料隔振筏架至少由两根间隔布置的夹芯复合材料结构梁组成，位于各夹芯复合材料结构梁内侧及外侧、在所述夹芯复合材料结构梁的端部通过隔振器连接艇体钢基座，位于各夹芯复合材料结构梁的外侧、在所述夹芯复合材料结构梁的端部还设置三向限位机构，三向限位机构分别与艇体钢基座、夹芯复合材料结构梁固接。本发明将夹芯复合材料隔振筏架、隔振器与三向限位机构组合设计，在较宽的频带范围内产生显著的隔振效果，降低因动力机械设备振动传递到艇体结构而引发的水下噪声。

Description

一种带有复合材料结构的U型隔振装置

技术领域

本发明涉及隔振领域，尤其涉及用于船舶动力机械、船舶设备的带有复合材料结构的U型隔振装置。

背景技术

目前，在传统动力机械设备的隔振应用中，例如推进电机的隔振，一般是通过隔振器直接安装到艇体基座上，由于艇体基座位于推进电机的正下方，推进电机在旋转时产生的周期性振动通过隔振器隔离一部分，相当大的另一部分经过艇体基座直接传递到艇体结构上，激励艇体结构振动并引起水下辐射噪声，为了降低上述结构振动与噪声辐射，动力机械设备的安装一般借助于中间安装构件，即隔振装置安装到艇体基座，隔振装置作为动力机械设备向艇体结构传递振动的重要缓解，其振动传递特性及与动力机械设备安装基座的匹配关系直接影响到隔振系统隔振性能的优劣，同时，动力机械设备的减、隔振设计思想又与动力机械设备的高对中性要求呈现矛盾化关系，在设备减、隔振设计时一般要求采用柔性设计思路，但是实际工程中，和动力机械相连的其他设备或结构不允许有较大变形，例如推进电机轴、齿轮箱尾轴等安装受到对中技术的限制，就不宜采用过于柔性的设计，从而成为限制此类设备减、隔振设计的技术瓶颈，另外传统的隔振思路在降低动力机械设备的低频强线谱噪声方面也遇到了技术瓶颈，所以迫切需要设计一种隔振装置。

发明内容

本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种带有复合材料结构的U型隔振装置，通过将夹芯复合材料结构引入隔振装置的设计，充分发挥夹芯复合材料结构比刚度大、各组成材料尤其是复合材料阻尼性能好的优势，有效降低动力机械设备低频振动强线谱噪声，并兼顾设备的对中性技术要求。

本发明所采用的技术方案如下：

一种带有复合材料结构的U型隔振装置，包括设备安装底座，所述设备安装底座与夹芯复合材料隔振筏架固接，所述夹芯复合材料隔振筏架至少由两根间隔布置的夹芯复合材料结构梁组成，位于各夹芯复合材料结构梁内侧及外侧、在所述夹芯复合材料结构梁的端部均通过隔振器及紧固件连接艇体钢基座，位于各夹芯复合材料结构梁的外侧、在所述夹芯复合材料结构梁的端部还设置三向限位机构，所述三向限位机构分别与艇体钢基座、夹芯复合材料结构梁固接；

所述夹芯复合材料结构梁包括“U”形梁主体，在所述梁主体的两端连接梁吊耳，多个金属套筒贯穿安装在所述梁主体与梁吊耳的内部，在所述金属套筒的两端分别套接法兰盘，各法兰盘通过定位销与梁主体、梁吊耳固定；在各梁吊耳互为相邻的两侧面上还安装限位块；所述夹芯复合材料结构梁由结构芯材、复合材料表皮组合形成夹层式结构，所述结构芯材位于上、下两层复合材料表皮之间；所述复合材料表皮采用纤维增强树脂基复合材料，所述纤维增强树脂基复合材料为平面织物、单向布、缝边毡、三向织物或前四者组合中的任意一种，所述纤维增强树脂基复合材料中的纤维为玻璃纤维、碳纤维、连续玄武岩纤维、芳纶纤维或前四者组合中的任意一种，所述树脂基为环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂中的任意一种；所述结构芯材选用轻木芯材、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、丙烯腈-苯乙烯泡沫、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酰亚胺 泡沫或蜂窝芯材材料中的任意一种；

所述设备安装底座包括底面板，一对凸板与所述底面板连接并形成一体式结构，在各凸板的两侧分别与加强筋的一端连接，所述加强筋的另一端与所述底面板连接，在各凸板及底面板上均开有多个螺栓安装孔，在所述底面板上还开有定位孔；

所述三向限位机构包括一根第一限位螺杆、一对第二限位螺杆及一根第三限位螺杆；所述第一限位螺杆沿垂直方向安装于梁吊耳中的金属套筒的内部，所述第二限位螺杆分别沿纵横方向连接于限位板上，所述限位板由横板及纵板连接形成“L”形一体式结构，并与艇体钢基座固接形成整体结构；所述第三限位螺杆连接于艇体钢基座的第二层面板上。

其进一步技术方案在于：

所述隔振器为橡胶隔振器，所述隔振器安装于艇体钢基座的第一层面板上。

本发明的有益效果如下：

本发明将夹芯复合材料隔振筏架、隔振器与三向限位机构组合设计，充分发挥了夹芯复合材料筏架结构、减震器元器件的各自优点，能在较宽的频带范围内产生显著的隔振效果，降低因动力机械设备振动传递到艇体结构而引发的水下噪声。本发明中夹芯复合材料隔振筏架可以改善隔振系统的低频隔振性能，夹芯复合材料隔振筏架本身具有弯曲刚度大的优点，夹芯复合材料隔振筏架中的夹芯复合材料表皮及结构芯材具有阻尼性能好、减震性能优良、重量轻、成型方便等优势。另外本发明还满足动力机械设备严格的对中性技术要求，利用三向限位机构能对本发明进行限位保护，保证本发明结构在垂直方向的上、下限位以及纵向、横向限位，同时该限位方案可根据要求的限位距离灵活调节，从而实现艇体运输过程中对系统的抱死。

附图说明

图1为本发明的安装结构示意图。

图2为本发明中夹芯复合材料结构梁的结构示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为图3在A-A方向的剖视结构示意图。

图5为图3在B-B方向的剖视结构示意图。

图6为本发明中三向限位机构的剖视结构示意图。

图7为图6在C处的放大结构示意图。

其中：1、夹芯复合材料隔振筏架；101、夹芯复合材料结构梁；2、隔振器；3、艇体钢基座； 31、第一层面板；32、第二层面板；33、限位板；4、设备安装底座；401、凸板；402、底面板；403、加强筋；404、定位孔；405、螺栓安装孔；5、艇体；6、梁主体；7、梁吊耳；8、复合材料表皮；9、金属套筒；10、结构芯材；11、定位销；12、法兰盘；13、限位块；14、第一限位螺杆；15、第二限位螺杆；151、锁紧螺母；16、限位螺母；17、第三限位螺杆。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，一种带有复合材料结构的U型隔振装置包括设备安装底座4，设备安装底座4与夹芯复合材料隔振筏架1固接，夹芯复合材料隔振筏架1至少由两根间隔布置的夹芯复合材料结构梁101组成，本发明中夹芯复合材料结构梁101为两根，位于各夹芯复合材料结构梁101内侧及外侧、在夹芯复合材料结构梁101的端部通过隔振器2连接艇体钢基座3，艇体钢基座3由第一层面板31、第二层面板32及限位板33组合形成整体结构，隔振器2安装于艇体钢基座3的第一层面板31上。本发明中隔振器2共有8个，位于夹芯复合材料结构梁101的内侧、在各根夹芯复合材料结构梁101的端部均设置2个隔振器2，位于夹芯复合材料结构梁101的外侧、在各根夹芯复合材料结构梁101的端部均设置2个隔振器2，隔振器2为橡胶隔振器。位于各夹芯复合材料结构梁101的外侧、在夹芯复合材料结构梁101的端部还设置三向限位机构，三向限位机构分别与艇体钢基座3、夹芯复合材料结构梁101固接。

如图2、图3所示，夹芯复合材料结构梁101包括“U”形梁主体6，在梁主体6的两端连接梁吊耳7，如图4、图5所示，多个金属套筒9贯穿安装在梁主体6与梁吊耳7的内部，由于夹芯复合材料结构梁101为非金属材料，而设备安装底座4及三向限位机构均为金属材料，为了实现夹芯复合材料结构梁101与设备安装底座4的连接，避免在艇体运输、航行过程中，夹芯复合材料结构梁101与三向限位机构直接碰撞损坏夹芯复合材料结构梁101，因此需要在夹芯复合材料结构梁101内安装金属套筒9。如图4、图5所示，在金属套筒9的两端分别套接法兰盘12，各法兰盘12通过定位销11与梁主体6、梁吊耳7固定，定位销11与法兰盘12能有效避免金属套筒9从夹芯复合材料结构梁101内拔脱、以及可能出现的面内转动问题，如图3、图5所示，在各梁吊耳7的端部还预埋限位块13。

如图1所示，上述设备安装底座4包括底面板402，一对凸板401与底面板402连接并形成一体式结构，在各凸板401的两侧分别与加强筋403的一端连接，加强筋403的另一端与底面板402连接，在各凸板401及底面板402上均开有多个螺栓安装孔405，在底面板402上还开有定位孔404。

如图1、图6所示，考虑到动力机械设备的轴系对中安全性要求，本发明设计了三向限位机构，包括一根第一限位螺杆14、第二限位螺杆15、一根第三限位螺杆17，本发明中三向限位机构共有4个，如图6所示，第一限位螺杆14沿垂直方向连接于梁吊耳7中的金属套筒9内，一对第二限位螺杆15沿纵、横方向连接于限位板33上，第三限位螺杆17连接于艇体钢基座3第二层面板32上。如图1、图6所示，为了实现本发明在垂直方向上的上、下限位，本发明分别在各根夹芯复合材料结构梁101的两端分别安装两个第一限位螺杆14，位于垂直方向上端的第一限位螺杆14贯穿夹芯复合材料结构梁101后伸出钢基座第一层面板31连接限位螺母16，限位螺母16与钢基座第一层面板31之间留出间隙实现垂直方向向上的限位；位于垂直方向下端的第三限位螺杆17与限位螺母16之间留出间隙实现垂直方向向下的限位；并可根据需要调整这些限位距离。上述第一限位螺杆14及第三限位螺杆17各有4个，限位螺母16为4个。如图1、图6所示，为了实现本发明在横向、纵向上的限位，在所述限位板33的横板、纵板上分别贯穿第二限位螺杆15，各第二限位螺杆15伸出限位板33分别与梁吊耳7上相邻两侧面上的限位块13对应，二者之间留出限位距离。限位距离可以灵活调节，确定限位距离后，各第二限位螺杆15通过锁紧螺母151锁紧固定，从而实现本发明的三向限位功能，在艇体运输过程中，通过消除各螺杆与复合材料结构梁101之间的间隙，实现系统的抱死功能。

如图4、图5所示，上述夹芯复合材料结构梁101由结构芯材10、复合材料表皮8组合形成夹层式结构，结构芯材10位于上、下两层复合材料表皮8之间，在夹芯复合材料结构梁101成型时，梁主体6及梁吊耳7首先通过木制芯材制成整体结构，梁主体6、梁吊耳7的连接采用榫卯连接，然后在木质芯材的整体结构外表面铺敷复合材料表皮8增强，利用复合材料的真空成型工艺，对夹芯复合材料结构梁101进行整体成型、加温、固化成最终结构。

上述复合材料表皮8采用纤维增强树脂基复合材料，纤维增强树脂基复合材料为平面织物、单向布、缝边毡、三向织物或前四者组合中的任意本实施例的，该纤维增强树脂基复合材料中的纤维为玻璃纤维、碳纤维、连续玄武岩纤维、芳纶纤维或前四者组合中的任意本实施例的，树脂基为环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂中的任意本实施例的。上述结构芯材10可选用轻木芯材、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、丙烯腈-苯乙烯泡沫、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酰亚胺 泡沫或蜂窝芯材材料中的任意一种。

本实施例中，需要根据设备重量、设备安装位置、设备源特性、设备轴对中性要求以及艇体直径等合理设计复合梁结构，并选择隔振器2，组成设备减隔振系统，通过夹芯复合材料结构梁与隔振器2的协同隔振，能够在较宽频带范围内，降低设备传递到艇体的振动，达到声振隔离的目的。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (2)

1.一种带有复合材料结构的U型隔振装置，其特征在于：包括设备安装底座（4），所述设备安装底座（4）与夹芯复合材料隔振筏架（1）固接，所述夹芯复合材料隔振筏架（1）至少由两根间隔布置的夹芯复合材料结构梁（101）组成，位于各夹芯复合材料结构梁（101）内侧及外侧、在所述夹芯复合材料结构梁（101）的端部均通过隔振器（2）及紧固件连接艇体钢基座（3），位于各夹芯复合材料结构梁（101）的外侧、在所述夹芯复合材料结构梁（101）的端部还设置三向限位机构，所述三向限位机构分别与艇体钢基座（3）、夹芯复合材料结构梁（101）固接；

所述夹芯复合材料结构梁（101）包括“U”形梁主体（6），在所述梁主体（6）的两端连接梁吊耳（7），多个金属套筒（9）贯穿安装在所述梁主体（6）与梁吊耳（7）的内部，在所述金属套筒（9）的两端分别套接法兰盘（12），各法兰盘（12）通过定位销（11）与梁主体（6）、梁吊耳（7）固定；在各梁吊耳（7）互为相邻的两侧面上还安装限位块（13）；所述夹芯复合材料结构梁（101）由结构芯材（10）、复合材料表皮（8）组合形成夹层式结构，所述结构芯材（10）位于上、下两层复合材料表皮（8）之间；所述复合材料表皮（8）采用纤维增强树脂基复合材料，所述纤维增强树脂基复合材料为平面织物、单向布、缝边毡、三向织物或前四者组合中的任意一种，所述纤维增强树脂基复合材料中的纤维为玻璃纤维、碳纤维、连续玄武岩纤维、芳纶纤维或前四者组合中的任意一种，所述树脂基为环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂中的任意一种；所述结构芯材（10）选用轻木芯材、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、丙烯腈-苯乙烯泡沫、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酰亚胺 泡沫或蜂窝芯材材料中的任意一种；

所述设备安装底座（4）包括底面板（402），一对凸板（401）与所述底面板（402）连接并形成一体式结构，在各凸板（401）的两侧分别与加强筋（403）的一端连接，所述加强筋（403）的另一端与所述底面板（402）连接，在各凸板（401）及底面板（402）上均开有多个螺栓安装孔（405），在所述底面板（402）上还开有定位孔（404）；

所述三向限位机构包括一根第一限位螺杆（14）、一对第二限位螺杆（15）及一根第三限位螺杆（17）；所述第一限位螺杆（14）沿垂直方向安装于梁吊耳（7）中的金属套筒（9）的内部，所述第二限位螺杆（15）分别沿纵横方向连接于限位板（33）上，所述限位板（33）由横板及纵板连接形成“L”形一体式结构，并与艇体钢基座（3）固接形成整体结构；所述第三限位螺杆（17）连接于艇体钢基座（3）的第二层面板（32）上。

2.如权利要求1所述的一种带有复合材料结构的U型隔振装置，其特征在于：所述隔振器（2）为橡胶隔振器，所述隔振器（2）安装于艇体钢基座（3）的第一层面板（31）上。