專利名稱：基于電磁式吸振器的減振抗沖半主動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種減振、防沖裝置，特別是一種船上推進動力設(shè)備或裝置的減振、防沖裝置。
背景技術(shù)：
船用動力設(shè)備的工作環(huán)境是沖擊和振動同時存在。近年來，隨著現(xiàn)代兵器技術(shù)的發(fā)展，水中爆炸所形成的爆炸當(dāng)量、沖擊持續(xù)時間均明顯增加，且命中率也有了提高，對于船用設(shè)備的威脅也更加嚴重，提高船用動力設(shè)備的抗沖擊能力已經(jīng)成為保障現(xiàn)代艦船生命力的迫切需求。
目前，對于船用動力設(shè)備的抗沖擊主動控制系統(tǒng)的研究，國內(nèi)外尚沒有文獻記載。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠同時改善現(xiàn)有船用動力設(shè)備的雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能和減振能力的基于電磁式吸振器的減振抗沖半主動控制裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它包括安裝在被保護的船用動力設(shè)備上的半主動吸振器和拾振傳感器，安裝在船體基礎(chǔ)上的拾沖傳感器，拾振傳感器、拾沖傳感器分別連接DSP控制器，DSP控制器經(jīng)過恒流源電路后連接半主動吸振器，恒流源電路連接有直流電源。所述的半主動吸振器是電磁式半主動吸振器。
本發(fā)明的裝置由拾振傳感器、拾沖傳感器和DSP控制器所構(gòu)成的信號采集和處理部分，由恒流源電路和直流電源所構(gòu)成的電流控制部分，以及電磁式半主動吸振器構(gòu)成的執(zhí)行部分所組成。被保護的船用動力設(shè)備、中間質(zhì)量、彈性減震器構(gòu)成了雙層隔振系統(tǒng)被安置在船體基礎(chǔ)上，這是發(fā)明的適用對象。拾振傳感器測取雙層隔振系統(tǒng)中的船用動力設(shè)備的振動檢測信號，而拾沖傳感器測取船板基礎(chǔ)的沖擊判斷信號，兩個信號同時輸入到DSP控制器中進行判斷和運算。當(dāng)判斷雙層隔振系統(tǒng)沒有沖擊時，DSP控制器中的控制程序根據(jù)拾振傳感器測取的振動信號計算得到船用動力設(shè)備的振動主頻率，并輸出相對應(yīng)的電壓控制信號給恒流源電路，使得直流電源提供給電磁式半主動吸振器的電流可以使得其工作頻率與被保護的船用動力設(shè)備的振動主頻率相同，從而達到跟蹤振動頻率以減振的效果。當(dāng)判斷雙層隔振系統(tǒng)沒有沖擊時，DSP控制器輸出最佳抗沖擊工作頻率所對應(yīng)的電壓控制信號給恒流源電路，使得直流電源供給電磁式半主動吸振器的電流大小能使其工作頻率為最佳抗沖擊工作頻率，從而使得需要被保護的被保護的船用動力設(shè)備的沖擊位移響應(yīng)最大峰峰值減小到最多，達到了改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的目的。而當(dāng)雙層隔振系統(tǒng)的受沖擊狀態(tài)結(jié)束，電磁式半主動吸振器轉(zhuǎn)入減振工作狀態(tài)，直到下一個沖擊作用被檢測到。
本發(fā)明的優(yōu)點在于首先，本發(fā)明可以自動監(jiān)測雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，并可以根據(jù)工作環(huán)境的不同兼顧雙層隔振系統(tǒng)的抗沖性能和減振能力兩個方面，使得發(fā)明的應(yīng)用范圍可以包括船用動力設(shè)備的全部狀態(tài)。
其次，雙層隔振系統(tǒng)在受到?jīng)_擊時上層的船用動力設(shè)備所受到的沖擊能量被電磁式半主動吸振器所吸收，船用動力設(shè)備的沖擊響應(yīng)可以被有效地降低，最大沖擊位移響應(yīng)峰峰值被減小，可以有效保護船用動力設(shè)備與其他設(shè)備之間的連接部件在沖擊狀態(tài)下的安全性。
其次，本發(fā)明所采用的控制器為DSP，其卓越的運算速度使得本發(fā)明中的半主動控制系統(tǒng)反應(yīng)時間迅速，能快速捕捉?jīng)_擊信號和快速改變電磁式半主動吸振器的工作狀態(tài)，故本發(fā)明的系統(tǒng)反應(yīng)時間很短，能夠及時抗沖。
再次，本發(fā)明還提高了雙層隔振系統(tǒng)的隔振能力，電磁式半主動吸振器安裝在船用動力設(shè)備上吸收其振動時產(chǎn)生的能量，可以減小雙層隔振系統(tǒng)的源振動程度，經(jīng)過雙層隔振系統(tǒng)后的振動被本發(fā)明的系統(tǒng)所有效控制。
綜上所述，本發(fā)明具有抗沖、減振兩種功能，且反應(yīng)時間短，能夠滿足對于沖擊控制的瞬時性的要求，使用本發(fā)明后的雙層隔振系統(tǒng)的整體性能都能得到有效地提高。


圖1是本發(fā)明的改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是試驗所得到的本發(fā)明對于雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能改善效果圖；圖3是試驗所得到的本發(fā)明對于雙層隔振系統(tǒng)的減振和抗沖性能改善效果圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述結(jié)合圖1，被保護的船用動力設(shè)備1、中間質(zhì)量2、彈性減震器3和彈性減震器4構(gòu)成了雙層隔振系統(tǒng)，被安置在船體基礎(chǔ)5上；拾振傳感器6、拾沖傳感器7、DSP控制器8、恒流源電路9、直流電源10、電磁式半主動吸振器11構(gòu)成了半主動控制系統(tǒng)。雙層隔振系統(tǒng)中的被保護的船用動力設(shè)備1上安裝了電磁式半主動吸振器11，并被拾振傳感器6測取其振動信號作為振動檢測信號，而拾沖傳感器7測取船體基礎(chǔ)5的加速度信號作為沖擊判斷信號，兩個信號同時輸入到DSP控制器8中。
本實施方式中，各部分的參數(shù)可以參照如下數(shù)值選擇上層質(zhì)量(即保護的船用動力設(shè)備1)1重60.125kg中間質(zhì)量 2重36.65kg上層減振器(即彈性減震器3) E15(4只)下層減振器(即彈性減震器4) E45(8只，兩兩串聯(lián))本實施方式中的電磁式半主動吸振器參數(shù)選擇動子重 m1＝12.4kg定子重 m2＝2.2kg機械彈簧剛度 k＝0.48×105N/m自振頻率 f0＝10Hz線圈匝數(shù) n＝930匝導(dǎo)線直徑 d＝0.8mm控制電流 I＝0～3A磁極齒數(shù) i＝4磁極齒寬 b＝5mm磁極齒距 c＝5mm磁極齒高 h＝5mm
間隙δ＝0.3mmDSP控制器8中的控制程序根據(jù)輸入的兩個信號判斷雙層隔振系統(tǒng)的工作環(huán)境，運算后輸出相應(yīng)的電壓控制信號。當(dāng)拾沖傳感器7測取船體基礎(chǔ)5的沖擊判斷信號大于某一設(shè)定值，則DSP控制器8判斷船體基礎(chǔ)5上傳來了沖擊，雙層隔振系統(tǒng)受到了沖擊作用，半主動控制系統(tǒng)進入抗沖擊工作狀態(tài)；否則認為雙層隔振系統(tǒng)沒有受到?jīng)_擊作用，半主動控制系統(tǒng)進入減振工作狀態(tài)。
當(dāng)船體基礎(chǔ)5上沒有沖擊時，半主動控制系統(tǒng)為減振工作狀態(tài)，DSP控制器8中的DSP控制程序根據(jù)拾振傳感器6測取的振動信號計算得到被保護的船用動力設(shè)備1的振動主頻率，并輸出相對應(yīng)的電壓控制信號給恒流源電路9，使得直流電源10提供給電磁式半主動吸振器11的電流可以使得其工作頻率與被保護的船用動力設(shè)備1的振動主頻率相同，從而達到跟蹤振動頻率以減振的效果。
當(dāng)船體基礎(chǔ)5上受到?jīng)_擊時，半主動控制系統(tǒng)為抗沖擊工作狀態(tài)，DSP控制器8輸出最佳抗沖擊工作頻率所對應(yīng)的電壓控制信號給恒流源電路9，使得直流電源10供給電磁式半主動吸振器11的電流大小能使其工作頻率為最佳抗沖擊工作頻率，從而使得需要被保護的船用動力設(shè)備1的沖擊位移響應(yīng)最大峰峰值減小到最多，達到了改善雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能的目的。
當(dāng)拾沖傳感器7測取船體基礎(chǔ)5的沖擊加速度信號小于某一設(shè)定值時，半主動控制系統(tǒng)認為雙層隔振系統(tǒng)的受沖擊狀態(tài)結(jié)束，不需要繼續(xù)抗沖，故半主動控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)入減振工作狀態(tài)，直到下一個沖擊作用被檢測到。
圖2為試驗所得到的本發(fā)明對于雙層隔振系統(tǒng)的抗沖擊性能改善效果圖在相同的沖擊作用條件下，被保護的船用動力設(shè)備1的沖擊位移響應(yīng)峰峰值在半主動控制系統(tǒng)控制后較控制前減少了27.2％。
圖3為試驗所得到的本發(fā)明對于雙層隔振系統(tǒng)的減振和抗沖性能改善效果圖在振動狀態(tài)，被保護的船用動力設(shè)備1的振動位移響應(yīng)峰峰值在半主動控制系統(tǒng)控制后較控制前減少了19.7％，在沖擊狀態(tài)，被保護的船用動力設(shè)備1的沖擊位移響應(yīng)峰峰值在半主動控制系統(tǒng)控制后較控制前減少了22.6％。
權(quán)利要求
1.一種基于電磁式吸振器的減振抗沖半主動控制裝置，其特征是它包括安裝在被保護的船用動力設(shè)備上的半主動吸振器和拾振傳感器，安裝在船體基礎(chǔ)上的拾沖傳感器，拾振傳感器、拾沖傳感器分別連接DSP控制器，DSP控制器經(jīng)過恒流源電路后連接半主動吸振器，恒流源電路連接有直流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁式吸振器的減振抗沖半主動控制裝置，其特征是所述的半主動吸振器是電磁式半主動吸振器。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種基于電磁式吸振器的減振抗沖半主動控制裝置。它包括安裝在被保護的船用動力設(shè)備上的半主動吸振器和拾振傳感器，安裝在船體基礎(chǔ)上的拾沖傳感器，拾振傳感器、拾沖傳感器分別連接DSP控制器，DSP控制器經(jīng)過恒流源電路后連接半主動吸振器，恒流源電路連接有直流電源。本發(fā)明具有抗沖、減振兩種功能，且反應(yīng)時間短，能夠滿足對于沖擊控制的瞬時性的要求，使用本發(fā)明后的雙層隔振系統(tǒng)的整體性能都能得到有效地提高。
文檔編號B63H21/00GK101074049SQ20071007239
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者李玩幽, 劉學(xué)廣, 率志君, 靳國永, 陳熙霞 申請人:哈爾濱工程大學(xué)