CN112009619A - 调谐颗粒阻尼型浮筏 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种调谐颗粒阻尼型浮筏,解决了现有浮筏减振效果不佳,必须同隔振器配合使用、低频减振性能有待进一步提高的问题。技术方案包括至少两层面板、以及连接相邻两层面板的肋板,其特征在于,还包括有多个位于相邻两层面板间的、水平排列的调谐颗粒阻尼器;所述调谐颗粒阻尼器为圆柱体,其底面固定在所述肋板的侧壁上。本发明极为简单、易于安装、不改变浮筏主体结构、有效提高浮筏自身减振能力、低频隔振效果好、可独立或配合隔振器使用。
Description
技术领域
本发明涉及船舶领域的浮筏隔振装置,具体的说是一种调谐颗粒阻尼型浮筏。
背景技术
浮筏隔振装置被广泛运用于大型船舶减振降噪,其上部机械设备众多,激振频率特性复杂。因为筏架尺寸较大,同时重量受船舶总体限制又不能过大,其弹性模态频率可低至与机械设备激振频率接近,可能会引起低频共振。因此,以往对筏架的设计主要是对其结构进行优化,使其弹性模态频率避开机械设备激振频率,而筏架本身并不能对振动进行有效衰减,浮筏隔振装置的减振降噪主要依赖其下部安装的高性能隔振器,如气囊隔振器、橡胶隔振器等,但往往低频减振效果不佳。
如专利CN109695657A公开了一种拓扑优化浮筏筏体结构,筏体结构包括上面板、下面板、连接处加强筋、中间纵向加强筋、中间横向加强筋、两侧纵向加强筋、两侧横向加强筋、自锁接头孔洞和螺栓孔洞。该技术方案采用拓扑结构对浮筏隔振系统进行优化,使筏体结构在性能基本不变的情况下,质量相对于立方体结构减小约60%,同时增强了筏体抵抗破坏能力,使其具有较大的强度。但该浮筏筏体结构仍存在以下问题:(1)其所有的结构均为刚性连接,无法独立实现减振,只有与下端安装的空气弹簧配合才能达到提高减振效果的目的。(2)仍部分改变了浮筏筏体结构,使浮筏上供隔振装置安装的面积减小;(3)虽然记载了可以提高隔振性能,但由于缺少实验数据,其提高效果仍不明确,并且由于筏体结构均为刚性连接,其低频隔振效果不佳。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题,提供一种结构极为简单、易于安装、不改变浮筏主体结构、能有效提高浮筏自身减振能力、低频隔振效果好、可独立或配合隔振器使用的调谐颗粒阻尼型浮筏。
技术方案包括至少两层面板、以及连接相邻两层面板的肋板,还包括有多个位于相邻两层面板间的、水平排列的调谐颗粒阻尼器;所述调谐颗粒阻尼器为圆柱体,其底面固定在所述肋板的侧壁上。
所述调谐颗粒阻尼器周期性设置在相邻两层面板间,结构整体呈现对称性和周期性。
所述调谐颗粒阻尼器包括圆柱形壳体以及填充在壳体内的阻尼颗粒,所述阻尼颗粒填充率为100%,直径d为1~10mm,级配或非级配。
所述阻尼颗粒材质为铁基颗粒、乌基颗粒或铅颗粒,其恢复系数e 为0.1~0.9。
所述壳体的底面半径为r=1/3~1/2h,高为h=100~400mm,壳体厚度为2~6mm。
针对背景技术中的问题,发明人考虑利用现有的两层或多层的筏体结构,在相邻两层面板间设置多个水平排列的调谐颗粒阻尼器,将调谐颗粒阻尼器水平排列具有以下几个方面的考虑:(1)在所述肋板侧壁安装调谐颗粒阻尼器,达到整体阻尼效果,充分将振动能量转化为热能耗散掉,减振的同时不挤占设备的安装空间;(2)调谐颗粒阻尼器为圆柱体,水平排列下可以最大程度减少相邻两层面板的间距,缩小筏架的体积,使浮筏结构更加紧凑、保证强度;(3)将调谐颗粒阻尼器水平排列,底面直接安装在肋板上,不需要在面板上打孔安装,不会破坏面板的完整性,也不需要增加面板的厚度;在不增加浮筏结构体积和质量的前提下能有效提高减振能力,特别是低频隔振效果。
本发明的调谐颗粒阻尼器水平安装在相邻两层面板间的肋板侧壁上,根据实际减振需要多个调谐颗粒阻尼器呈现对称性和周期性的布置,可以实现更低频的带隙,从而有效吸收振动能量,获得良好的低频减振效果;优选的所述阻尼器壳体的底面半径为r=1/3~1/2h,高为h=100~400mm,壳体厚度为2~6mm。具体尺寸可根据实际减振需要进行合理选择,灵活适用于具有多层面板的浮筏结构。
经分析计算,本发明结构具备优良的中、低频减振特性和极宽的带隙特性,将其应用于船舶大型机械设备的浮筏隔振系统中,可独立使用,或者配合高性能隔振器获得双重减振能力,极大衰减了机械设备的振动传递,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明调谐颗粒阻尼型浮筏结构示意图。
图2为谐颗粒阻尼型浮筏结构的剖视图。
图3为未安装调谐颗粒阻尼器的浮筏模型图。
图4为本发明调谐颗粒阻尼型浮筏的模型图。
图5(a)-图5(f)分别为#1点~#6点的振动传递损失减振效果对比图。
其中,1-调谐颗粒阻尼器、1.1-壳体、2-第一面板、3-第二面板、 4.1-横向肋板、4.2-纵向肋板、5-隔振器安装板。
具体实施方式
参见图1和图2,本发明调谐颗粒阻尼型浮筏包括至少两层面板,本实施例中为两层面板,即第一面板2和第二面板3,相邻两层面板间用肋板垂直连接,所述肋板的安装数量和位置根据实际需要进行布置,本实施例中所述肋板包括横向肋板4.1和纵向肋排4.2,多个水平排列的调谐颗粒阻尼器1周期性布置相邻两层面板间,其底面固定在所述肋板的侧壁上,结构整体呈现对称性和周期性。所述调谐颗粒阻尼器1包括圆柱形的壳体1.1以及填充在壳体1.1内的阻尼颗粒,所述壳体1.1的底面半径为r=1/3~1/2h,高为h=100~400mm(具体高度根据实际需求进行设计),壳体1.1厚度为2~6mm,所述阻尼颗粒填充率为100%,填充方式为自然堆积,直径d为1~10mm,优选2~4mm,级配或非级配,所述阻尼颗粒材质为铁基颗粒、乌基颗粒或铅颗粒,其恢复系数e为0.1~0.9。
图1和图2中仅示出了两层面板结构的浮筏,根据需要所述浮筏还可以具有多层面板结构,相邻两层面板间水平排列的多个调谐颗粒阻尼器。
进一步的,根据需要本发明浮筏还可以通过隔振器安装板5与隔振器配套使用。
为进一步验证本发明的减振效果,进行了如下分析计算:
分别测量图3所示未安装调谐颗粒阻尼器1的浮筏结构的振动传递损失和图4所示安装调谐颗粒阻尼器1的本发明浮筏结构的振动传递损失。
为模拟电机激励,模型中激励源采用中心四点同时激励;输出积分点选择#1点~#6点,其位置为气囊安装的上表面,边界条件为自由边界条件,参见图3。
分析结果:参见图5(a)~图5(f)分别为#1点~#6点的振动传递损失减振效果对比图,其中虚线表示未安装调谐颗粒阻尼器1的浮筏结构的振动传递损失,实线表示安装调谐颗粒阻尼器1的浮筏结构的振动传递损失。
从曲线图中可以看出,不同位置减振效果不同,6个点在中、低频全频段均能获得较好的减振效果,其中#4点和#5点低频隔振效果良好,多根线谱被消除;多个调谐颗粒阻尼器1周期排布的结构呈现出带隙特点,可以实现更低频的带隙。
分析结果表明,本发明调谐颗粒阻尼型浮筏单独使用状态下在中、低频全频段均具有减振效果,且在部分位置具有极佳的低频隔振效果,大大提高了浮筏隔振系统的减振能力,由此可以进一步推断,在与橡胶隔振器或气囊隔振器等隔振装置配合的情况下,会具有更佳的双重减振能力。
Claims (5)
1.一种调谐颗粒阻尼型浮筏,包括至少两层面板、以及连接相邻两层面板的肋板,其特征在于,还包括有多个位于相邻两层面板间的、水平排列的调谐颗粒阻尼器;所述调谐颗粒阻尼器为圆柱体,其底面固定在所述肋板的侧壁上。
2.如权利要求1所述的调谐颗粒阻尼型浮筏,其特征在于,所述调谐颗粒阻尼器周期性设置在相邻两层面板间,结构整体呈现对称性和周期性。
3.如权利要求1或2所述的调谐颗粒阻尼型浮筏,其特征在于,所述调谐颗粒阻尼器包括圆柱形壳体以及填充在壳体内的阻尼颗粒,所述阻尼颗粒填充率为100%,直径d为1~10mm,级配或非级配。
4.如权利要求1或2所述的调谐颗粒阻尼型浮筏,其特征在于,所述阻尼颗粒材质为铁基颗粒、乌基颗粒或铅颗粒,其恢复系数e为0.1~0.9。
5.如权利要求3所述的调谐颗粒阻尼型浮筏,其特征在于,所述圆柱形壳体的底面半径为r=1/3~1/2h,高为h=100~400mm,壳体厚度为2~6mm。
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