CN110005748B - 船舶设备联动减振系统及方法 - Google Patents

船舶设备联动减振系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种船舶设备联动减振系统，包括：多个振动传感器，所述各振动传感器分别安装在船舶的各振动源上，以检测相应振动源的振动信号；多个磁流体减振装置，各振动源上安装多个磁流体减振装置，并根据振动控制所需启动相应的磁流体减振装置；以及主控制器，主控制器的检测信号输入端分别与所述各振动传感器连接，主控制器的控制信号输出端分别与所述各磁流体减振装置连接，以根据检测到的振动强度及振动控制情况，控制相应的磁流体减振装置工作。该系统及方法可以有效降低船舶设备产生的振动。

Description

船舶设备联动减振系统及方法
技术领域
本发明涉及船舶减振技术领域，具体涉及一种船舶设备联动减振系统及方法。
背景技术
船舶在航行的时候，设备产生的振动与噪声是很大的，会影响到人的正常休息，甚至对人体的健康造成影响，不同的频率对人体部位产生的影响也不同，人体部位各有其固有频率，当船体振动产生振动频率与人体某些部位产生的频率相等时，就会产生共振，此时将会对人体产生危害。而一般一些低频的振动，人体是很难感觉得到的，所以我们总是会在不知不觉中出现不适的反应。在现有技术中，船舶设备多数是采用机械，即被动的方法进行减振，如CN201410435191.4、CN201721824375.5等专利所描述的，利用机械装置设计阻尼器来降低船舶设备的振动，而这样的减振降噪方法存在一定的缺陷，即只能固定的减少设备的振动，而无法针对某一种特定的振动。比如说设备振动频率处于低频或者超高频的时段，该装置就无法起到很好地减振作用。目前也有一些主动减振的装置，如CN 108768346 A等采用主动减振的方式，但其主要应用于车辆的减振，不适用于船舶的减振。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶设备联动减振系统及方法，该系统及方法可以有效降低船舶设备产生的振动。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种船舶设备联动减振系统，包括：
多个振动传感器，所述各振动传感器分别安装在船舶的各振动源上，以检测相应振动源的振动信号；
多个磁流体减振装置，各振动源上安装多个磁流体减振装置，并根据振动控制所需启动相应的磁流体减振装置；以及
主控制器，主控制器的检测信号输入端分别与所述各振动传感器连接，主控制器的控制信号输出端分别与所述各磁流体减振装置连接，以根据检测到的振动强度及振动控制情况，控制相应的磁流体减振装置工作。
进一步地，各振动源上设置3~8个磁流体减振装置，各磁流体减振装置在振动源上按对称方式安装。
进一步地，在船舶上设定的重要区域中也安装有振动传感器，所述重要区域包括人员主要活动区域，以对所述重要区域中的叠加振动情况进行检测。
进一步地，所述主控制器还用于从接收到的各振动传感器的振动信号中提取频率信号，根据振动频率对人体造成危害的频段等级，判断提取出的频率信号是否达到对人体造成危害的频段，是则输出对应的PWM信号控制相应的磁流体减振装置，降低对应振动源的振动频率。
进一步地，还包括灯光报警系统，所述灯光报警系统包括设于各振动源周围的红外传感器和灯光报警器，当红外传感器检测到有人靠近相应的振动源时，主控制器判断所述振动源的振动频率是否仍处于对人体有危害的频段，是则启动灯光报警器。
本发明还提供一种船舶设备联动减振方法，包括以下步骤：
1）安装在振动源上的各振动传感器分别检测所在位置的振动情况，并将振动信号传输给主控制器；
2）当有振动传感器检测到所在振动源的振动强度大于设定值时，主控制器启动对应振动源上的一个磁流体减振装置，并根据振动的幅值、频率，控制磁场大小，以产生相适应的阻尼力矩，对振动源进行减振控制；
3）主控制器通过振动传感器继续检测所在振动源的振动情况，并判断在设定时间内振动是否得到有效控制，是则保持已启动的磁流体减振装置的工作状态，不再启动新的磁流体减振装置，否则依次启动对应振动源上的其他磁流体减振装置，直至达到设定的减振控制效果。
进一步地，在步骤2）中，当有多个振动传感器检测到所在振动源的振动强度大于设定值，在步骤3）中，主控制器还通过安装在船舶上重要区域的振动传感器对重要区域的叠加振动情况进行检测，如果重要区域的叠加振动情况在设定范围内，则保持已启动的磁流体减振装置的工作状态，不再启动新的磁流体减振装置，否则加大对产生叠加振动的主要振动源的减振控制。
进一步地，其特征在于，在步骤3）中，依次启动对应振动源上的其他磁流体减振装置的方法为：优先启动与已启动磁流体减振装置对称的磁流体减振装置，再启动其他的磁流体减振装置。
进一步地，其特征在于，所述主控制器还从接收到的各振动传感器的振动信号中提取频率信号，根据振动频率对人体造成危害的频段等级，判断提取出的频率信号是否达到对人体造成危害的频段，是则输出对应的PWM信号控制相应的磁流体减振装置，降低对应振动源的振动频率。
进一步地，当红外传感器检测到有人靠近相应的振动源时，主控制器判断所述振动源的振动频率是否仍处于对人体有危害的频段，是则启动灯光报警器。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：提出了一种适用于船舶设备的联动减振系统及方法，本发明以主动减振的方式，有效的降低了船舶设备产生的低频振动。同时，根据振动频率对人体造成危害的频段建立评级系统，对各振动源的振动情况进行评级，然后做出对应的报警，从而能有效地减少相应振动对人体产生的危害。
附图说明
图1是本发明实施例中减振系统的结构原理图。
图2是本发明实施例中多个磁流体减振装置在一个振动源上的安装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作具体说明。
本发明的船舶设备联动减振系统，如图1所示，包括多个振动传感器、多个磁流体减振装置和一主控制器。各振动传感器分别安装在船舶的各振动源上，以检测相应振动源的振动信号。各振动源上安装多个磁流体减振装置，并根据振动控制所需启动相应的磁流体减振装置。主控制器的检测信号输入端分别与各振动传感器连接，主控制器的控制信号输出端分别与各磁流体减振装置连接，以根据检测到的振动强度及振动控制情况，控制相应的磁流体减振装置工作。
其中，根据振动源的不同，各振动源上可以设置3~8个磁流体减振装置，各磁流体减振装置在振动源上按对称方式安装。图2示出了在一个振动源上对称安装4个磁流体减振装置的结构形式。
当有多个振动源同时出现振动时，很多区域受到的振动是叠加的。为了保证重要区域中的叠加振动满足要求，在船舶上设定的重要区域中也安装有振动传感器，重要区域包括人员主要活动区域，以对重要区域中的叠加振动情况进行检测。
为了最大程度降低危害振动频段对人体的危害，主控制器还从接收到的各振动传感器的振动信号中提取频率信号，根据振动频率对人体造成危害的频段等级，判断提取出的频率信号是否达到对人体造成危害的频段，是则输出对应的PWM信号控制相应的磁流体减振装置，降低对应振动源的振动频率。同时，本发明还设置了灯光报警系统，灯光报警系统包括设于各振动源周围的红外传感器和灯光报警器，当红外传感器检测到有人靠近相应的振动源时，主控制器判断振动源的振动频率是否仍处于对人体有危害的频段，是则启动灯光报警器，从而提醒靠近振动源的人员提前做好防护措施，以免由于共振造成不必要的损害。
下面以单个振动源减振为例作进一步描述。
船舶上单个区域内的振动源不是只有一个，而且每一个振动源的体积都比较大，所以采用一般的减振装置进行减震，可能达不到很好地效果，且不能迅速的将振动频率及幅度降下来。本发明联动减振系统中的磁流体减振装置是以磁流体为主要减振介质设计的联动型减振装置，磁流体可以通过产生的磁场大小，而达到不同的阻尼力矩，能够很好地控制设备的振动。根据每个振动源体积的大小，分别可设置3到8个磁流体减振装置，按照对称的方式进行安装相应的减振器。振动传感器同样安装至振动源上，然后通过振动传感器采集相应振动源的振动信号，将信号传至主控制器上，并由主控制器对振动信号进行计算，得出相应振动源的振动信号，然后通过磁流体减振装置根据实时的振动大小做出相应的反应。
以四联动磁流体减振装置为例，其简要结构图如图2所示，由于船舶振动源的体积限制，若使用单个减振器，所起到的减振效果没法达到预期，而且减振的效率值低下，没办法短时间内实现减振的目的。本实施例在振动源上设置4个减振装置，根据振动源的振动情况，实时地反映至主控制器。船舶振动源的振动幅值以及频率一般是成上升趋势的，当振动源的振动幅度大频率高且逐步上升并达到设定值时，此时第一个减振装置启动，若在一定时间内无法将振动频率幅值降下，对边的减振装置相应的自动启动，若振动的控制效果仍然不好，此时两侧的减振装置也自动启动，以最优的阻尼力矩达到快速的减振目的。若振动的幅值小，且频率较低时，由单个减振装置进行控制，若持续升高，则联动的启动其余的几个进行控制。此方法大大的提高了减振的效率，可以实现快速减振。
本发明还提供了上述系统对应的联动减振方法，包括以下步骤：
1）安装在振动源上的各振动传感器分别检测所在位置的振动情况，并将振动信号传输给主控制器。
2）当有振动传感器检测到所在振动源的振动强度大于设定值时，主控制器启动对应振动源上的一个磁流体减振装置，并根据振动的幅值、频率，控制磁场大小，以产生相适应的阻尼力矩，对振动源进行减振控制。
3）主控制器通过振动传感器继续检测所在振动源的振动情况，并判断在设定时间内振动是否得到有效控制，是则保持已启动的磁流体减振装置的工作状态，不再启动新的磁流体减振装置，否则依次启动对应振动源上的其他磁流体减振装置，直至达到设定的减振控制效果。
在步骤2）中，当有多个振动传感器检测到所在振动源的振动强度大于设定值，并已启动相应的磁流体减振装置对对应的振动源进行减振控制后，在步骤3）中，主控制器还通过安装在船舶上重要区域的振动传感器对重要区域的叠加振动情况进行检测，如果重要区域的叠加振动情况在设定范围内，则保持已启动的磁流体减振装置的工作状态，不再启动新的磁流体减振装置，否则加大对产生叠加振动的主要振动源的减振控制。
在步骤3）中，依次启动对应振动源上的其他磁流体减振装置的方法为：优先启动与已启动磁流体减振装置对称的磁流体减振装置，再启动其他的磁流体减振装置。
主控制器还从接收到的各振动传感器的振动信号中提取频率信号，根据振动频率对人体造成危害的频段等级，判断提取出的频率信号是否达到对人体造成危害的频段，是则输出对应的PWM信号控制相应的磁流体减振装置，降低对应振动源的振动频率。当红外传感器检测到有人靠近相应的振动源时，主控制器判断振动源的振动频率是否仍处于对人体有危害的频段，是则启动灯光报警器，从而提醒靠近振动源的人员提前做好防护措施，以免由于共振造成不必要的损害。
本发明充分的将设备的振动控制智能化。具体方法就是利用在振动传感器以及磁流体减振装置配合工作，磁流体减振装置安装于振动源上，并通过主控制器进行实时的监控，当振动源的振动频率等级到达一定级别（对人体产生损害）时，主控制器控制输出PWM信号控制相应的磁流体减振装置，使得设备的振动能降下来。此过程还带有反馈，即若所输出的PWM信号不足以达到减振时，由振动传感器传过来的信号依然处于危险频段，此时则主控制器控制加强输出的PWM脉宽，以此达到减振的目的。同时本系统还能进行智能的提醒，系统将振动信号进行智能的评级处理，根据对人体损害程度的高低，划分等级。然后在振动源外3m处的区域设置一个灯光报警系统，当人接近这个区域时，系统开始监测此时的振动情况，若振动情况仍处于危险的等级时，即对人体有所损害时，此时发出警报，警报级别为此时处于危险的级别数，以此提醒人员进入该区域需注意防护。采用双保险的方式能够最大程度的保证人身安全。
本发明的减振系统为智能减振系统，基于振动评级系统，对振动的级别进行评判，并同时做出相应级别的处理，并能智能的反馈，达到良好的减振效果，最大程度的降低对人体的损害。本发明的减振系统为联动型智能减振，当振动幅值与频率不高的情况下，相应的减振装置智能启动，若持续升高，则联动的启动后续的减振装置，以达到快速有效的减振目的。本发明采用的智能报警系统，采用智能评级，根据等级的不同发出不同的报警信号。同时，此系统处于待机状态，即无人进入区域时，系统将处于关闭状态，不会发出报警信息。当系统监测有人接近时，此时报警系统才正式启动，以此降低能量的损耗。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种船舶设备联动减振系统，其特征在于，包括：
多个振动传感器，所述各振动传感器分别安装在船舶的各振动源上，以检测相应振动源的振动信号；
多个磁流体减振装置，各振动源上安装多个磁流体减振装置，并根据振动控制所需启动相应的磁流体减振装置；以及
主控制器，主控制器的检测信号输入端分别与所述各振动传感器连接，主控制器的控制信号输出端分别与所述各磁流体减振装置连接，以根据检测到的振动强度及振动控制情况，控制相应的磁流体减振装置工作；
在船舶上设定的重要区域中也安装有振动传感器，所述重要区域包括人员主要活动区域，以对所述重要区域中的叠加振动情况进行检测；
所述主控制器还用于从接收到的各振动传感器的振动信号中提取频率信号，根据振动频率对人体造成危害的频段等级，判断提取出的频率信号是否达到对人体造成危害的频段，是则输出对应的PWM信号控制相应的磁流体减振装置，降低对应振动源的振动频率。
2.根据权利要求1所述的船舶设备联动减振系统，其特征在于，各振动源上设置3~8个磁流体减振装置，各磁流体减振装置在振动源上按对称方式安装。
3.根据权利要求1所述的船舶设备联动减振系统，其特征在于，还包括灯光报警系统，所述灯光报警系统包括设于各振动源周围的红外传感器和灯光报警器，当红外传感器检测到有人靠近相应的振动源时，主控制器判断所述振动源的振动频率是否仍处于对人体有危害的频段，是则启动灯光报警器。
4.一种船舶设备联动减振方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）安装在振动源上的各振动传感器分别检测所在位置的振动情况，并将振动信号传输给主控制器；
2）当有振动传感器检测到所在振动源的振动强度大于设定值时，主控制器启动对应振动源上的一个磁流体减振装置，并根据振动的幅值、频率，控制磁场大小，以产生相适应的阻尼力矩，对振动源进行减振控制；
3）主控制器通过振动传感器继续检测所在振动源的振动情况，并判断在设定时间内振动是否得到有效控制，是则保持已启动的磁流体减振装置的工作状态，不再启动新的磁流体减振装置，否则依次启动对应振动源上的其他磁流体减振装置，直至达到设定的减振控制效果；
在步骤2）中，当有多个振动传感器检测到所在振动源的振动强度大于设定值，在步骤3）中，主控制器还通过安装在船舶上重要区域的振动传感器对重要区域的叠加振动情况进行检测，如果重要区域的叠加振动情况在设定范围内，则保持已启动的磁流体减振装置的工作状态，不再启动新的磁流体减振装置，否则加大对产生叠加振动的主要振动源的减振控制；
所述主控制器还从接收到的各振动传感器的振动信号中提取频率信号，根据振动频率对人体造成危害的频段等级，判断提取出的频率信号是否达到对人体造成危害的频段，是则输出对应的PWM信号控制相应的磁流体减振装置，降低对应振动源的振动频率。
5.根据权利要求4所述的船舶设备联动减振方法，其特征在于，在步骤3）中，依次启动对应振动源上的其他磁流体减振装置的方法为：优先启动与已启动磁流体减振装置对称的磁流体减振装置，再启动其他的磁流体减振装置。
6.根据权利要求4所述的船舶设备联动减振方法，其特征在于，当红外传感器检测到有人靠近相应的振动源时，主控制器判断所述振动源的振动频率是否仍处于对人体有危害的频段，是则启动灯光报警器。
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