CN110185702A - 支承组件及电磁驱动的主动杆式艉支承 - Google Patents

支承组件及电磁驱动的主动杆式艉支承 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种支承组件及电磁驱动的主动杆式艉支承，包括球铰底座、球铰端盖、左缸体外套、传感器、传感器转接块、电磁作动器以及右缸体主套，所述左缸体外套和右缸体主套螺纹连接；左缸体外套的端部和右缸体主套的端部均为球形设置，左缸体外套的端部和右缸体主套的端部分别与球铰底座连接，并通过所述球铰端盖固定；电磁作动器设置在右缸体主套内部；传感器通过传感器转接块固定设置在所述电磁作动器的定子上。本发明提出了一种新型的艉轴承支承方式，将传统的艉轴承与船体的支承面连接方式改为支承点连接方式，并在每套支承组件中设计有电磁作动器与传感器，通过传感器检测振动信号并反馈给电磁作动器，可对螺旋桨激励力经由艉轴承向船体的振动传递进行主动抑制。

Description

支承组件及电磁驱动的主动杆式艉支承
技术领域
本发明涉及减振降噪领域，具体地，涉及一种支承组件及电磁驱动的主动杆式艉支承。
背景技术
目前，船舶设备减振性能作为衡量现代船舶综合性能的一项重要指标越来越受到广泛的关注。过大的船体振动可导致船体结构产生疲劳破坏，会影响船上设备和仪表的正常工作，降低精度，缩短使用寿命；此外船体振动及其引起的舱室噪声也影响船员和游客的居住舒适性。当人们长期处于振动的环境中会产生疲劳，影响工作效率，甚至危及身体健康；同时船舶的振动也会带来一定的海洋噪声环境污染。研究有效的船舶设备减振元件具有重要意义。
此外，螺旋桨激励力经由轴系、轴承传递至船体，从而引起船体振动。而艉轴承是传递路径中的一个重要通道，尤其是对于螺旋桨的横向激励力来说。因此，如果能有效抑制螺旋桨激励力经由艉轴承向船体的传递，就有可能降低船体的水下辐射噪声。
目前对艉轴承减振主要集中在研究艉轴承的结构与材料上，通过改变艉轴承结构以及材料使得艉轴承载荷分布均匀，以获得更好的润滑与摩擦特性。而对于艉轴承与船体结构连接的路径研究比较少。此外，主动控制技术相比较传统的被动控制技术而言，对于低频段的振动控制效果有着显著优势。
现有技术的缺陷是：该类应用在国内文献以及专利当中较为少见，现有艉轴承减振措施减振效果不佳、灵活度不高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种支承组件及电磁驱动的主动杆式艉支承。
根据本发明提供的一种支承组件，包括球铰底座、球铰端盖、左缸体外套、传感器、传感器转接块、电磁作动器以及右缸体主套，其中：
所述左缸体外套和右缸体主套螺纹连接；
左缸体外套的端部和右缸体主套的端部均为球形设置，左缸体外套的端部和右缸体主套的端部分别与球铰底座连接，并通过所述球铰端盖固定；
电磁作动器设置在右缸体主套内部；
传感器通过传感器转接块固定设置在所述电磁作动器的定子上。
优选地，所述电磁作动器的外表面与所述右缸体主套的内壁之间存在间隙。
优选地，所述球铰底座和球铰端盖螺纹紧固连接。
优选地，所述左缸体外套和右缸体主套通过密封圈密封连接。
优选地，所述右缸体主套上设置有一螺纹孔，用于引出所述电磁作动器和所述传感器的电缆，所述螺纹孔采用防水接头进行密封。
优选地，所述左缸体外套上设置有一螺纹孔，用于注入粘性流体，并通过密封圈配合螺栓进行密封。
优选地，所述传感器为加速度传感器。
根据本发明提供的一种电磁驱动的主动杆式艉支承，包括艉轴承、舱壁端板、轴、壳体、螺旋桨以及多个如权利要求1-7任一项所述的支承组件，其中：
螺旋桨设置在轴的端部；
舱壁端板设置在壳体上；
艉轴承设置在轴上；
每个支承组件两端的球铰底座分别与艉轴承和舱壁端板固定连接。
优选地，所述艉轴承的周向上设置有多个艉轴承转接块，所述支承组件一端通过艉轴承转接块连接所述艉轴承；
所述舱壁端板上设置有多个舱壁端板转接块，所述支承组件另一端通过舱壁端板转接块连接舱壁端板。
优选地，所述艉轴承转接块和舱壁端板转接块能够连接有一个或者多个球铰结构。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过将传统的艉轴承与船体的支承面连接方式改为支承点连接方式，并在每套支承组件中设计有电磁作动器与传感器，可对螺旋桨激励力经由艉轴承向船体的振动传递进行主动抑制，达到减小轴系振动噪声的目的，具有工作稳定、精度高、效果好等优点；
2、本发明提供的支承组件两端分别采用球铰结构与艉轴承和舱壁端板连接，每个艉轴承转接块连接有两个球铰结构，每个舱壁端板转接块连接有两个球铰结构，保证了结构的紧凑性，同时润滑良好的球铰结构可提供三个方向的转动自由度，使得每套支承组件只传递力不传递力矩，便于振动控制；
3、本发明采用电磁作动器，相比于其他主动元件，具有响应速度快、推力均匀、运动平稳、工作可靠等优点，可有效抑制艉轴承向船体振动的传递；
4、本发明提供的多套支承组件对称布置于艉轴承的两侧，便于承载负荷，同时每套支承组件结构相同，便于传感器的布置与安装；每套支承组件上均开有注油孔，便于注入粘性流体，增大电磁作动器运动的阻尼，同时平衡支承组件内外部的压力平衡，有利于提高振动抑制效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明提供的电磁驱动的主动杆式艉支承的支承组件剖视图；
图2是本发明提供的电磁驱动的主动杆式艉支承的安装结构正视图；
图3是本发明提供的电磁驱动的主动杆式艉支承的安装结构左视图。
图中示出：
1-球铰底座；2-球铰端盖；3-左缸体外套；4-传感器；5-传感器转接块；6-电磁作动器；7-右缸体主套；8-舱壁端板；9-轴；10-壳体；11-螺旋桨；12-艉轴承；13-艉轴承转接块；14-舱壁端板转接块；15～20-支承组件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1至图3所示，根据本发明提供的一种电磁驱动的主动杆式艉支承的优选实施例，包括六套支承组件(编号分别为15，16，17，18，19和20)，分别对称分布于艉轴承12的两侧；每套支承组件包括球铰底座1、球铰端盖2、左缸体外套3、传感器4、传感器转接块5、电磁作动器6、右缸体主套7；每套支承组件两端的球铰底座1分别与艉轴承转接块13和舱壁端板转接块14固接，从而连接艉轴承12和壳体10；每个艉轴承转接块13和每个舱壁端板转接块14分别固连两个球铰底座1，共有三个艉轴承转接块13和三个舱壁端板转接块14；支承组件的左缸体外套3的左端和右缸体主套7的右端均为球形结构，布置于球铰底座1中，且球铰端盖2与球铰底座1固接，构成球铰结构；左缸体外套3与右缸体主套4通过螺纹固接；右缸体主套内布置有电磁作动器6，相应传感器4通过传感器转接块5固接于电磁作动器的定子上。
每套支承组件两端分别采用球铰结构与艉轴承12和舱壁端板8连接，每个艉轴承转接块连接13有两个球铰结构，每个舱壁端板转接块14连接有两个球铰结构，保证了结构的紧凑性，同时润滑良好的球铰结构可提供三个方向的转动自由度，使得每套支承组件只传递力不传递力矩，便于振动控制。
本发明采用了电磁作动器6，相比于其他主动元件，具有响应速度快、推力均匀、运动平稳、工作可靠等优点，可有效抑制艉轴承向船体振动的传递。
六套支承组件对称布置于艉轴承12的两侧，便于承载负荷，同时每套支承组件结构相同，便于传感器4的布置与安装。
进一步的，三个艉轴承转接块13均通过螺栓固接于艉轴承12上，以轴9为中心呈径向均匀分布，相邻艉轴承转接块13之间为120°夹角；三个舱壁端板转接块13均通过螺栓固接于舱壁端板8上，以轴9为中心呈径向均匀分布，相邻舱壁端板转接块13之间为120°夹角。
更为具体的，左缸体外套3与右缸体主套7通过螺纹固接，配合采用密封圈进行密封；右缸体主套7上设计有一个螺纹孔，用于引出电磁作动器6和传感器4的电缆，此外采用防水接头进行密封；左缸体外套3上设计有一个螺纹孔，用于注入粘性流体，并采用密封圈配合螺栓进行密封。
更为详细的，传感器4为加速度传感器，方向沿着该支承组件的轴向，且经过防水处理；也可再布置一个加速度传感器位于电磁作动器的动子上，以拾取加速度信号。传感器4与传感器转接块5之间采用双头螺柱进行固接，传感器转接块5与电磁作动器6之间，以及电磁作动器6与右缸体主套7之间均采用螺纹固接。
根据本发明的变化例，支承组件的数量亦可采用八套或更多，分别对称布置于艉轴承12的两侧，多出的冗余自由度可保证其中的支承组件在工作状态下损坏时系统也可以正常工作。
本发明主要通过将传统的艉轴承与船体的支承面连接方式改为支承点连接方式，并在每套支承组件中设计有电磁作动器与传感器，通过传感器检测振动信号并反馈给电磁作动器，可对螺旋桨激励力经由艉轴承向船体的振动传递进行主动抑制，达到减小轴系振动噪声的目的，具有工作稳定、精度高、效果好等优点。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种支承组件，其特征在于，包括球铰底座、球铰端盖、左缸体外套、传感器、传感器转接块、电磁作动器以及右缸体主套，其中：
所述左缸体外套和右缸体主套螺纹连接；
左缸体外套的端部和右缸体主套的端部均为球形设置，左缸体外套的端部和右缸体主套的端部分别与球铰底座连接，并通过所述球铰端盖固定；
电磁作动器设置在右缸体主套内部；
传感器通过传感器转接块固定设置在所述电磁作动器的定子上。
2.根据权利要求1所述的支承组件，其特征在于，所述电磁作动器的外表面与所述右缸体主套的内壁之间存在间隙。
3.根据权利要求1所述的支承组件，其特征在于，所述球铰底座和球铰端盖螺纹紧固连接。
4.根据权利要求1所述的支承组件，其特征在于，所述左缸体外套和右缸体主套通过螺纹与密封圈密封连接。
5.根据权利要求1所述的支承组件，其特征在于，所述右缸体主套上设置有一螺纹孔，用于引出所述电磁作动器和所述传感器的电缆，所述螺纹孔采用防水接头进行密封。
6.根据权利要求1所述的支承组件，其特征在于，所述左缸体外套上设置有一螺纹孔，用于注入粘性流体，并通过密封圈配合螺栓进行密封。
7.根据权利要求1所述的支承组件，其特征在于，所述传感器为加速度传感器。
8.一种电磁驱动的主动杆式艉支承，其特征在于，包括艉轴承、舱壁端板、轴、壳体、螺旋桨以及多个如权利要求1-7任一项所述的支承组件，其中：
螺旋桨设置在轴的端部；
舱壁端板设置在壳体上；
艉轴承设置在轴上；
每个支承组件两端的球铰底座分别与艉轴承和舱壁端板固定连接。
9.根据权利要求8所述的电磁驱动的主动杆式艉支承，其特征在于，
所述艉轴承的周向上设置有多个艉轴承转接块，所述支承组件一端通过艉轴承转接块连接所述艉轴承；
所述舱壁端板的周向上设置有多个舱壁端板转接块，所述支承组件另一端通过舱壁端板转接块连接舱壁端板。
10.根据权利要求9所述的电磁驱动的主动杆式艉支承，其特征在于，所述艉轴承转接块和舱壁端板转接块能够连接有一个或者多个球铰结构。
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