CN205273791U - 一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构 - Google Patents
一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及复合减振技术领域，特指一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构，包括设于船体尾部螺旋桨上方区域的船底板、平台、后舱壁与前舱壁，船底板上设有多个阻振质量，船底板与平台组成薄板共振吸声装置，船底板、平台、后舱壁与前舱壁组成封闭腔体结构，封闭腔体结构内设有阻尼装置与钢球，三者共同构成冲击减振装置。本实用新型通过在船底板上设有阻振质量，不仅能增加船体尾部的结构强度，同时阻碍振动能量的传递，在高频其效果愈加明显，船底板与平台组成薄板共振吸声装置，能有效的减振降噪，尤其在中低频效果更佳，约束阻尼能有效吸收船底板的振动能量，同时冲击减振装置有减振频率宽、吸能效果好的特点，达到全频域减振降噪效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合减振技术领域，特指一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构。
背景技术
随着船舶设计及制造逐步向高速化和大型化发展，其振动与噪声问题日益显著。船舶是一个弹性体，在主机、螺旋桨等各种激励的作用下，船舶航行时，都存在不同程度的振动，剧烈的振动将影响船舶正常运行，过大的振动不仅会影响船员和旅客的居住舒适性，影响船员的工作效率与身体健康，还会影响船上设备、仪表的正常工作，降低使用精度，缩短使用寿命。严重时还会使船体结构或机械部件在应力过大的部位产生疲劳破坏，影响航行安全。因此，如何采取控制措施更为有效控制措施的对目标舱室进行减振、降噪有着极为迫切的需求。
船舶营运时，只要主机和螺旋桨在运转，船体就会出现不同程度的振动，而螺旋桨激振力是引起船舶尾部剧振的根本原因。依据作用方式的不同,螺旋桨激振力可分为轴承力和表面力。轴承力是指由于制造误差和伴流场不均匀等原因致使螺旋桨受到的周期性不平衡力和力矩，它们通过轴系和轴承传递给船体，引起轴系自身和船体的振动。表面力是指螺旋桨运转时通过水作用于船体表面的周期性脉动水压力，它直接作用于船的尾部结构，引起船体振动。螺旋桨影响范围主要是船的尾部及位于尾部的上层建筑，其中船尾出现的有害振动，大约百分之七十左右是由螺旋桨激励引起。
目前国内对于船舶尾部振动噪声控制主要有避免共振、隔振措施和开设避振穴等方法。避免共振是使船体结构的固有频率与激励频率保持一定的差距，也就是使船体结构具有一定的频率储备。一般是改变机舱、货舱和油水舱这些布置比较灵活的舱室分布，从而改变船体固有频率。也可以改变主机、减速齿轮箱来改变激励频率，从而避免共振。在激振力难以减小的情况下,要降低艇体结构的振动水平，单纯依靠加强结构会使艇体重量增加,对艇体性能也会有不利的影响。根据隔振原理,若能在振源与艇体之间用一个隔振弹性系统使二者隔开则只要该弹性系统的参数选择适当,激振力经过弹性系统传递到结构上的力将大大减小。在螺旋桨上方开设避振穴是针对于螺旋桨振动的有效措施，避振穴开孔的位置与大小应和舵杆位置及尾部船底结构相配合，通常取开孔面积为DxD(D为螺旋桨的直径)，并用橡胶板等高阻尼的弹性材料代替原来的钢板。避振穴的主要作用是利用橡皮膜及空气室吸收螺旋桨传来的脉动压力，以减小对船体的激励。
随着人们对于船舶舱室舒适性的要求也日渐提高。舱室振动噪声是船舶振动噪声中最受关注的焦点。尤其是在二十一世纪人类环保意识不断提高的前提下，实现船舶低噪声指标日益成为船舶高质量高性能的标志。2014年7月1日，由国际海事组织安全委员会批准的《船上噪声等级规则》的修订草案正式生效，意味着对船舶振动噪声提出了更为严苛的要求。这就需要我们在现有的减振降噪基础上，提出更多更有效的减振降噪措施。
实用新型内容
针对以上问题，本实用新型提供了一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构，通过将阻振质量，约束阻尼，冲击减振器、薄板共振吸声材料等不同的减振元件组合在一起，能够有效的减少结构在各个频段的振动，达到全频域的减振降噪效果。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构，包括设于船体尾部螺旋桨上方区域的船底板、平台、后舱壁与前舱壁，船底板上设有多个阻振质量，船底板与平台组成薄板共振吸声装置，船底板、平台、后舱壁与前舱壁组成封闭腔体结构，封闭腔体结构内设有约束阻尼装置与冲击减振装置。
进一步而言，所述冲击减振装置包括自由阻尼层与多个钢球，自由阻尼层与多个钢球对应设置。
进一步而言，所述约束阻尼装置包括约束阻尼层与约束层，约束阻尼层与约束层对应设置。
进一步而言，所述自由阻尼层采用粘弹性材料，自由阻尼层与船底板的厚度之比接近1：1。
进一步而言，所述约束阻尼层采用粘弹性材料，约束阻尼层船底板的厚度之比接近1：1。
进一步而言，所述约束层采用钢度较大的镀锌钢板。
进一步而言，所述阻振质量采用一定尺寸的方钢。
本实用新型有益效果：
1、本实用新型通过在船底板上设有阻振质量，能够极大的增强船体尾部的结构强度，同时阻振质量能够有效的抑制结构声的传递，进而减少振动的传递，在高频其效果愈加明显；
2、本实用新型采用船底板与平台组成薄板共振吸声装置，能有效的减振降噪，尤其在中低频其效果更佳；
3、本实用新型采用在封闭腔体结构内设有约束阻尼装置，能有效吸收船底板的振动能量，同时设有冲击减振装置，其具有减振频率宽、吸能效果好的特点。
附图说明
图1是本实用新型整体结构示意图；
图2是本实用新型详细结构位置图。
1、船底板；2、阻振质量；3、约束阻尼层；4、约束层；5、自由阻尼层；6、钢球；7、平台；8、后舱壁；9、前舱壁；10、封闭腔体结构；11、螺旋桨；12、船体。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型的技术方案进行说明。
如图1和图2所示，本实用新型所述一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构，包括设于船体12尾部螺旋桨11上方区域的船底板1、平台7、后舱壁8与前舱壁9，船底板1上设有多个阻振质量2，船底板1与平台7组成薄板共振吸声装置，船底板1、平台7、后舱壁8与前舱壁9组成封闭腔体结构10，封闭腔体结构10内设有约束阻尼装置与冲击减振装置。
以上所述构成本实用新型基本结构。
本实用新型通过在船底板1上设有多个阻振质量2，其作用在于能够极大的增强船体12尾部的结构强度，同时阻振质量2能够有效的抑制结构声的传递，进而减少振动的传递，在高频其效果愈加明显；通过船底板1与平台7组成薄板共振吸声装置，其作用在于能有效的减振降噪，尤其在中低频其效果更佳；以上达到本实用新型所述全频域的减振降噪效果，另外，在封闭腔体结构10内设有约束阻尼装置与冲击减振装置，其中，约束阻尼装置的作用在于能有效的吸收船底板1的振动能量，冲击减振装置的作用在于其具有减振频率宽、吸能效果好的特点。
更具体而言，所述冲击减振装置包括自由阻尼层5与多个钢球6，自由阻尼层5与多个钢球6对应设置。本实用新型所述多个钢球6采用数量大、直径小为特点，通过自由阻尼层5与多个钢球6碰撞均匀，不会产生周期力，而组成冲击减振装置，其作用在于其具有减振频率宽、吸能效果好的特点。
更具体而言，所述约束阻尼装置包括约束阻尼层3与约束层4，约束阻尼层3与约束层4对应设置。其作用在于能有效的吸收船底板1的振动能量，并转换为热能。
更具体而言，所述自由阻尼层5优选的采用粘弹性材料，自由阻尼层5与船底板1的厚度之比接近1：1；所述约束阻尼层3优选的采用粘弹性材料，约束阻尼层3船底板1的厚度之比接近1：1。采用粘弹性材料，具有应力、应变曲线滞迟的特点，可将大量吸收转换为热能，可根据减振要求而改变其尺寸或者厚度，进而改变减振效果。
更具体而言，所述约束层4优选的采用钢度较大的镀锌钢板。其作用是阻碍约束阻尼层3的形变，可以增加其耗能效果。
更具体而言，所述阻振质量2优选的采用一定尺寸的方钢。其作用在于在增强船尾结构强度的同时，有效的抑制结构声的传递，减少振动的传递。
本实用新型工作流程：当船舶螺旋桨11发生转动时，会导致尾部船底板1发生振动，设于船底板1上的阻振质量2在增强船尾结构强度的同时，有效的抑制结构声的传递，减少振动的传递，船底板1将振动传递给约束阻尼层3使其发生形变，由于约束阻尼层3的形变受到约束层4的阻碍，使得约束阻尼层3内部产生剪切应变和剪切应力，大量振动能量被转换成热能，振动经由约束层4传递给自由阻尼层5并导致钢球6产生运动，钢球6与自由阻尼层5发生非完全弹性碰撞使得自由阻尼层5产生形变，由于自由阻尼层5为粘性材料，具用应力、应变曲线滞迟的特点，因此钢球6的动能被自由阻尼层5大量吸收转换成热能，与此同时，由船底板1与平台7共同构成的薄板共振吸声装置，当结构声传递至平台7时，平台7在声波高变压力激发下振动而发生弯曲变形，使得平台7内部产生摩擦损耗，在整个系统共振频率附近具有较大的吸声作用。
以上为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型所属领域的技术人员还能对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构，包括设于船体（12）尾部螺旋桨（11）上方区域的船底板（1）、平台（7）、后舱壁（8）与前舱壁（9），其特征在于：所述船底板（1）上设有多个阻振质量（2），所述船底板（1）与平台（7）组成薄板共振吸声装置，所述船底板（1）平台（7）后舱壁（8）与前舱壁（9）组成封闭腔体结构（10），所述封闭腔体结构（10）内设有自由阻尼层（5）与钢球（6），三者共同构成冲击减振装置。
2.根据权利要求1所述一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构特征在于：所述冲击减振装置包括自由阻尼层（5）与多个钢球（6），所述自由阻尼层(5）与多个钢球（6）对应设置。
3.根据权利要求1所述一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构特征在于：还包括约束阻尼装置，所述约束阻尼装置包括约束阻尼层（3）与约束层（4）,所述约束阻尼层（3）与约束层（4）对应设置。
4.根据权利要求2所述一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构特征在于：所述自由阻尼层（5）采用粘弹性材料,所述自由阻尼层（5）与船底板（1）的厚度之比接近1:1。
5.根据权利要求3所述一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构特征在于：所述约束阻尼层（3）采用粘弹性材料,所述约束阻尼层（3）船底板（1）的厚度之比接近1:1。
6.根据权利要求3所述一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构特征在于：所述约束层（4）采用钢度较大的镀锌钢板。
7.根据权利要求1所述一种应用于船舶尾部全频域复合减振结构特征在于：所述阻振质量（2）采用一定尺寸的方钢。
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