CN115071944A - 一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座，该减振基座包括基座顶板、基座底板、承重梁和声学黑洞结构；承重梁设于基座顶板与基座底板之间；基座顶板与基座底板之间至少设置有一块承重梁；至少有一块承重梁上连接有声学黑洞结构，声学黑洞结构与基座顶板、基座底板分别平行；基座底板上设有锥形接触结构，锥形接触结构设于声学黑洞结构下方；锥形接触结构与声学黑洞采用非线性接触。本发明通过在承重梁上设置声学黑洞结构，将柴油机工作时发生振动转移到声学黑洞结构上，进行减震；声学黑洞结构通过与锥形接触结构进行非线性接触，将声学黑洞结构上低频能量转化成高频能量，改变原有振动波的频率，提高减振的速度和效果。
Description
技术领域
本发明属于柴油机基座减振装置技术领域，具体涉及一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座。
背景技术
柴油机作为船舶的主要动力设备，在工作过程中往往会对船舶产生复杂的振动干扰，使得船舶的安全性、稳定性和机械性能受到影响，且极易导致在船人员的身体不适。声学黑洞作为一种结构简单、减振效率高的一种声波控制技术，能够按照结构厚度设计，通过一定的剪裁实现能量聚集，从而在振动能量聚集区域粘贴阻尼材料实现低成本、高效的声能消耗。但是声学黑洞存在一个截断频率，低于该截断频率时，声黑洞的减振效果就会失效。
在中国专利公开的(申请号为：202010635526.2，申请公布号为：CN 113879459 A)一种基于声学黑洞效应的船体复合阻波基，所述船体复合阻波基座包括：基座面板；基座底板；基座腹板，所述基座腹板位于所述基座面板和所述基座底板之间；基座肘板，所述基座肘板构造为同时垂直于所述基座面板、所述基座底板以及所述基座腹板；其中，所述基座腹板和/或所述基座肘板上设置有多个声学黑洞结构，多个所述声学黑洞结构呈至少三条直线排布，任意相邻两条直线上的声学黑洞结构以不同的排布规则周期性布置。
参考上述公开的中国专利一种基于声学黑洞效应的船体复合阻波基，尚有以下不足：只通过声学黑洞结构，并不能有效实现减振功能，只能对起到辅助作用，使得减振效果不佳。
发明内容
本发明针对上述的不足之处提供一种结构简单，使用方便，减振效果好的基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座。
本发明是目的是这样实现的：一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座，所述该减振基座通过连接机构与柴油机连接；其特征在于:所述该减振基座包括基座顶板、基座底板、承重梁和声学黑洞结构；所述承重梁设于基座顶板与基座底板之间；
所述基座顶板与基座底板之间至少设有一块承重梁；
所述至少有一块承重梁上构造有声学黑洞结构，声学黑洞结构与基座顶板、基座底板分别平行；
所述基座底板上设有锥形接触结构，锥形接触结构设于声学黑洞结构下方；所述锥形接触结构与声学黑洞结构发生碰撞时产生接触。
优选的，所述声学黑洞结构包括声学黑洞梁和声学黑洞楔面，声学黑洞梁采用方形结构；所述声学黑洞梁一端连接承重梁，另一端连接声学黑洞楔面。
优选的，所述锥形接触结构设于声学黑洞梁下方；所述锥形接触结构与声学黑洞梁发生碰撞时产生接触；设x0为锥形碰撞结构到声学黑洞梁与承重梁连接处的距离；x1为声学黑洞梁的长度；则锥形碰撞结构的具体位置满足x0＜x1。
优选的，所述声学黑洞梁和声学黑洞楔面的关系如下：
其中，
h0为声学黑洞楔面的末端厚度；h1为声学黑洞楔面的前端厚度；x1为声学黑洞梁的长度；x2为声学黑洞结构的总长度。
优选的，所述基座底板下方连接船舶壳体，基座底板与船舶壳体之间固定连接。
优选的，所述阻尼涂层采用高分子聚合物或沥青。
所述阻尼涂层厚度为声学黑洞楔面厚度最小值的0.8～1.5倍。
优选的，所述声学黑洞梁上设置有凹型空间。将声学黑洞梁上设置有凹型空间对声学黑洞梁进行减重处理，以增大结构振动产生非线性接触的范围，从而提高减振效果。
优选的，所述该减振基座包括基座顶板和基座底板,基座顶板与基座底板之间均匀构造有5块承重梁，依次排列的4块承重梁上均匀构造有3个声学黑洞结构；所述基座底板上设置有锥形接触结构，锥形接触结构设置在声学黑洞结构的下方；所述声学黑洞结构的下方均设置有锥形接触结构；所述锥形接触结构与声学黑洞结构发生碰撞时产生接触。
本发明的有益效果：1、通过在承重梁上设置声学黑洞结构，将柴油机工作时发生振动转移到声学黑洞结构上，进行减震；同时，声学黑洞结构下方连接有锥形接触结构，声学黑洞结构通过与锥形接触结构进行非线性接触，将声学黑洞结构上低频能量转化成高频能量，改变原有振动波的频率，提高减振的速度和效果，完成降噪。
2、通过在声学黑洞梁的上端面设置凹型空间，改变振动波的变化实现波的聚集；同时，通过声学黑洞楔面可以将能量聚集，并通过设置在声学黑洞楔面阻尼涂层将聚集的高频能量消耗，进一步加快能量衰减效果，有效提高整体减振性能。
附图说明
图1为本发明的整体结构图。
图2为本发明的部分结构示意图。
图3为本发明的部分结构示意图。
图4为本发明的主视图。
图5为A处放大图。
图6为声学黑洞参数示意图。
其中，1柴油机、2基座顶板、3承重梁、4基座底板、5声学黑洞梁、6声学黑洞楔面、7船舶壳体、8锥形接触结构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步概况。
如图1、2、3所示，一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机1减振基座，包括基座顶板2、基座底板4、承重梁3和声学黑洞结构；承重梁3设于基座顶板2与基座底板4之间，承重梁3的两端分别垂直连接基座顶板2和基座底板4；基座顶板2与基座底板4之间均匀设置有多个承重梁3；声学黑洞结构包括声学黑洞梁5和声学黑洞楔面6，声学黑洞梁5一端连接承重梁3，另一端连接声学黑洞楔面6；声学黑洞梁5垂直连接在承重梁3上，声学黑洞梁5与基座顶板2、基座底板4相互平行；承重梁3上均匀设置有多个声学黑洞梁5。
进一步，如图6所示，声学黑洞梁5另一端连接声学黑洞楔面6，声学黑洞梁5与声学黑洞楔面6的主要参数关系如下：
其中，
h0为声学黑洞楔面6的末端厚度；h1为声学黑洞楔面6的前端厚度；x1为声学黑洞梁5的长度；x2为声学黑洞结构的总长度。
进一步，如图4所示，基座底板4上设置有锥形接触结构8，锥形接触结构8设置在声学黑洞梁5的下方，与声学黑洞梁5进行非线性连接；设x0为锥形碰撞结构到声学黑洞梁5与承重梁3连接处的距离；x1为声学黑洞梁5的长度；则锥形碰撞结构的具体位置满足x0＜x1，声学黑洞梁5与锥形碰撞结构每接触一次，均有一定量的能量从低频区内溅射到高频区，从而使系统的能量在频域内得到重新分布。
进一步，如图5所示，声学黑洞梁5上设置有有凹型空间，对声学黑洞梁5进行减重，以增大结构振动产生非线性接触的范围；声学黑洞楔面6上表面设置有阻尼涂层，阻尼涂层可以采用高分子聚合物或沥青；阻尼涂层的厚度为声学黑洞楔面6厚度最小值的0.8～1.5倍。
实施例：
选择柴油机1基座整体尺寸长为0.5m，宽为0.4m，高为0.05m，声学黑洞结构尺寸x0＝0.025m，h1＝0.003m，x2＝0.04m。
如图1、2所示，整个柴油机1减振基座采用2块基座顶板2和1块基座底板4，2块基座顶板2分别通过承重梁3连接在基座底板4的两侧，基座顶板2与基座底板4之间均匀设置有5块承重梁3，从左向右依次排列的前4块承重梁3上均匀设置有3个声学黑洞结构，每个声学黑洞结构下方非线性连接有一个锥形接触结构8。
如图3所示，基座底板4固定连接在船舶壳体7上，柴油机1通过螺栓连接在基座顶板2上，实现可拆卸连接。
如图4、5所示，声学黑洞结构包括声学黑洞梁5和声学黑洞楔面6，声学黑洞梁5一端连接承重梁3，另一端连接声学黑洞楔面6；声学黑洞梁5垂直连接在承重梁3上，声学黑洞梁5与基座顶板2、基座底板4相互平行；声学黑洞梁5另一端连接声学黑洞楔面6，采用指数函数与幂函数的乘积来表示声学黑洞梁5与声学黑洞楔面6的主要参数关系，主要参数关系如下：
其中，
h0为声学黑洞楔面6的末端厚度；h1为声学黑洞楔面6的前端厚度；x1为声学黑洞梁5的长度；x2为声学黑洞结构的总长度。在声学黑洞梁5的下方设置锥型碰撞结构，锥型碰撞结构的底面连接在基座底板4上，设x0为锥形碰撞结构到声学黑洞梁5与承重梁3连接处的距离；x1为声学黑洞梁5的长度；则锥形碰撞结构的具体位置满足x0＜x1，声学黑洞梁5与锥形碰撞结构每接触一次，均有一定量的能量从低频区内溅射到高频区，从而使系统的能量在频域内得到重新分布。
声学黑洞楔面6的上表面设有阻尼涂层，阻尼涂层材质为高分子聚合物或沥青，其厚度为声学黑洞楔面6厚度最小值的的0.8～1.5倍。
工作原理：柴油机1作为船舶的主要动力设备，柴油机1在工作时产生复杂振动作用到基座顶板2上，基座顶板2将振动能量通过承重梁3传递给声学黑洞梁5，声学黑洞梁5在振动过程中与基座底8上的锥形碰撞结构发生接触产生碰撞，借助于接触的非线性原理，将低频能量转化为高频能量。同时基于声学黑洞楔面6的能量聚集效应，阻尼涂层将已聚集在黑洞楔面的高频能量消耗，从而在柴油机1的工作过程中，完成基座的隔振降噪工作。
以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机(1)减振基座，所述该减振基座通过连接机构与柴油机(1)连接；其特征在于:所述该减振基座包括基座顶板(2)、基座底板(4)、承重梁(3)和声学黑洞结构；
所述承重梁(3)设于基座顶板(2)与基座底板(4)之间；
所述基座顶板(2)与基座底板(4)之间至少设有一块承重梁(3)；
所述至少有一块承重梁(3)上构造有声学黑洞结构，声学黑洞结构与基座顶板(2)、基座底板(4)分别平行；
所述基座底板(4)上设有锥形接触结构(8)，锥形接触结构(8)设于声学黑洞结构下方；所述锥形接触结构(8)与声学黑洞结构发生碰撞时产生接触。
2.根据权利要求1所述的一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座，其特征在于：所述声学黑洞结构包括声学黑洞梁(5)和声学黑洞楔面(6)，声学黑洞梁(5)采用方形结构；所述声学黑洞梁(5)一端连接承重梁(3)，另一端连接声学黑洞楔面(6)。
3.根据权利要求2所述的一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座，其特征在于：所述锥形接触结构(8)设于声学黑洞梁(5)下方；所述锥形接触结构(8)与声学黑洞梁(5)发生碰撞时产生接触；设x0为锥形碰撞结构到声学黑洞梁(5)与承重梁(3)连接处的距离；x1为声学黑洞梁(5)的长度；则锥形碰撞结构的具体位置满足x0＜x1。
4.根据权利要求2所述的一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座，其特征在于：所述声学黑洞楔面(6)上表面设置有阻尼涂层。
5.根据权利要求2所述的一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座，其特征在于：所述声学黑洞梁(5)上设置有凹型空间。
6.根据权利要求2所述的一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座，其特征在于：所述声学黑洞梁(5)和声学黑洞楔面(6)的关系如下：
其中，
h0为声学黑洞楔面(6)的末端厚度；h1为声学黑洞楔面(6)的前端厚度；x1为声学黑洞梁(5)的长度；x2为声学黑洞结构的总长度。
7.根据权利要求1所述的一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座，其特征在于：所述基座底板(4)下方连接船舶壳体(7)，基座底板(4)与船舶壳体(7)之间固定连接。
8.根据权利要求4所述的一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座，其特征在于：所述阻尼涂层采用高分子聚合物或沥青。
9.根据权利要求4所述的一种基于声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座，其特征在于：所述阻尼涂层厚度为声学黑洞楔面(6)厚度最小值的0.8～1.5倍。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的声学黑洞非线性接触的柴油机减振基座，其特征在于：所述该减振基座包括基座顶板(2)和基座底板(4),基座顶板(2)与基座底板(4)之间均匀构造有5块承重梁(3)，依次排列的4块承重梁(3)上均匀构造有3个声学黑洞结构。
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