一種用于抑制船用柴油機(jī)振動的系統(tǒng)以及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及船用柴油機(jī)，具體地，涉及一種用于抑制船用柴油機(jī)振動的系統(tǒng)以及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的高速增長，海洋運(yùn)輸業(yè)得到了持續(xù)快速的發(fā)展。海洋運(yùn)輸業(yè)已成為推進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)一體化的重要因素。海洋運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展離不開船舶的發(fā)展，柴油機(jī)是船舶領(lǐng)域的主要動力源。船用柴油機(jī)振動過大會降低柴油機(jī)本身的可靠性和使用壽命，甚至導(dǎo)致隔振膠墊撕裂，其傳遞到船體的振動以及由振動產(chǎn)生的噪聲嚴(yán)重影響用戶的舒適性。隨著柴油機(jī)向高速、大功率方向發(fā)展，其振動還會進(jìn)一步加劇。傳統(tǒng)的被動隔振技術(shù)越來越難以滿足目前對柴油機(jī)高可靠性和高舒適性的要求。因此，研究適用于船用柴油機(jī)的振動控制新技術(shù)、新裝置具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]以膠墊懸置隔振被動控制裝置的結(jié)構(gòu)確定后，隔振特性也確定，無法適應(yīng)突發(fā)的干擾頻率的變化。主動控制技術(shù)需要額外能源，控制系統(tǒng)包括狀態(tài)監(jiān)測器、控制系統(tǒng)、執(zhí)行器，控制系統(tǒng)需要合理穩(wěn)定的控制算法，而且對狀態(tài)監(jiān)測器和執(zhí)行器的實(shí)時性要求非常高，制造、運(yùn)行和維護(hù)成本都非常高，在船舶實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制。主動控制技術(shù)由于耗能成本高、控制系統(tǒng)算法復(fù)雜很難應(yīng)用于實(shí)際的船用柴油機(jī)的振動控制。因此，研究適用于船用柴油機(jī)的振動控制的半主動控制技術(shù)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種于抑制船用柴油機(jī)振動的系統(tǒng)以及方法。其中，所述系統(tǒng)利用可控阻尼力的阻尼器實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)振動的半主動控制，不需要額外的作動器，耗能成本低，并且只需根據(jù)柴油機(jī)的振動情況控制阻尼器的開關(guān)狀態(tài)，控制方法簡單，容易實(shí)現(xiàn)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于抑制船用柴油機(jī)振動的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:第一傳感器，安裝于柴油機(jī)上，用于測量所述柴油機(jī)的第一加速度;第二傳感器，安裝于船體上，用于測量所述船體的第二加速度；阻尼器，安裝于所述柴油機(jī)與所述船體之間；控制設(shè)備，與所述第一傳感器、第二傳感器以及阻尼器連接，用于根據(jù)所述第一加速度和所述第二加速度控制所述阻尼器產(chǎn)生的阻尼力對所述柴油機(jī)做負(fù)功，消耗所述柴油機(jī)的振動能量，從而抑制所述柴油機(jī)振動。
[0006]可選地，所述第一傳感器和所述第二傳感器均為加速度傳感器。
[0007]可選地，所述阻尼器為單側(cè)桿壓縮型阻尼器。
[0008]可選地，所述單側(cè)桿壓縮型阻尼器包括:第一缸體、第二缸體、活塞、電磁閥、球閥以及推桿，其中，所述第一缸體內(nèi)充滿液體，所述第二缸體固定于所述第一缸體內(nèi)，且所述第二缸體的側(cè)壁上設(shè)置有節(jié)流孔，所述電磁閥與所述球閥連接，且所述電磁閥與所述球閥設(shè)置于所述活塞上，所述推桿帶動所述活塞在所述第二缸體內(nèi)上下運(yùn)動，在所述球閥處于打開狀態(tài)的情況下，所述第一缸體與所述第二缸體連通。
[0009]可選地，所述推桿與所述柴油機(jī)連接，且所述第一缸體的底部固接于所述船體上。
[0010]可選地，所述系統(tǒng)還包括:懸置軟墊，安裝于所述柴油機(jī)與所述船體之間，用于隔離所述柴油機(jī)向所述船體傳遞的振動，從而降低由于振動產(chǎn)生的噪聲。
[0011]可選地，所述控制設(shè)備具體用于根據(jù)所述第一加速度和所述第二加速度計(jì)算得到所述柴油機(jī)的第一速度和所述船體的第二速度，在判斷所述第一速度與所述第二速度的差與所述第一速度的乘積大于零的情況下，控制所述阻尼器的電磁閥關(guān)閉，使得所述阻尼器產(chǎn)生的阻尼力對所述柴油機(jī)做負(fù)功，消耗所述柴油機(jī)的振動能量，從而抑制所述柴油機(jī)振動，在判斷所述第一速度與所述第二速度的差與所述第一速度的乘積小于零的情況下，控制所述阻尼器的電磁閥打開，使得所述阻尼器不產(chǎn)生阻尼力。
[0012]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于抑制船用柴油機(jī)振動的方法。所述方法包括:接收安裝于柴油機(jī)上的第一傳感器所發(fā)送的第一加速度信號和安裝于船體上的第二傳感器所發(fā)送的第二加速度信號;根據(jù)所述第一加速度信號和所述第二加速度信號控制阻尼器產(chǎn)生的阻尼力對所述柴油機(jī)做負(fù)功，消耗所述柴油機(jī)的振動能量，從而抑制所述柴油機(jī)振動。
[0013]可選地，所述阻尼器為單側(cè)桿壓縮型阻尼器。
[0014]可選地，所述根據(jù)所述第一加速度信號和所述第二加速度信號控制阻尼器產(chǎn)生的阻尼力對所述柴油機(jī)做負(fù)功，消耗所述柴油機(jī)的振動能量，從而抑制所述柴油機(jī)振動，具體包括:根據(jù)所述第一加速度信號和所述第二加速度信號計(jì)算得到所述柴油機(jī)的第一速度和所述船體的第二速度;根據(jù)所述第一速度和所述第二速度計(jì)算得到所述第一速度與所述第二速度的差與所述第一速度的乘積;在判斷所述乘積大于零的情況下，控制所述阻尼器的電磁閥關(guān)閉，使得所述阻尼器產(chǎn)生的阻尼力對所述柴油機(jī)做負(fù)功，消耗所述柴油機(jī)的振動能量，從而抑制所述柴油機(jī)振動，在判斷所述乘積小于零的情況下，控制所述阻尼器的電磁閥打開，使得所述阻尼器不產(chǎn)生阻尼力。
[0015]通過上述技術(shù)方案，測量柴油機(jī)的第一加速度和船體的第二加速度，根據(jù)第一加速度和第二加速度控制阻尼器產(chǎn)生的阻尼力對柴油機(jī)做負(fù)功，消耗柴油機(jī)的振動能量，從而抑制柴油機(jī)振動，不僅耗能成本低，而且控制方法簡單，容易實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明提供的用于抑制船用柴油機(jī)振動的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明提供的系統(tǒng)的阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是柴油機(jī)的半主動控制理論的分析示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明提供的用于抑制船用柴油機(jī)振動的方法的具體流程圖。
[0020]附圖標(biāo)記說明
[0021]10第一傳感器11柴油機(jī)12第二傳感器13船體
[0022]14阻尼器15控制設(shè)備16懸置軟墊17第一缸體
[0023]18第二缸體19活塞20電磁閥21球閥22推桿
[0024]23節(jié)流孔
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0026]圖1是本發(fā)明提供的用于抑制船用柴油機(jī)振動的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供的用于抑制船用柴油機(jī)振動的系統(tǒng)包括:第一傳感器10，安裝于柴油機(jī)11上，用于測量所述柴油機(jī)的第一加速度;第二傳感器12，安裝于船體13上，用于測量所述船體的第二加速度;阻尼器14，安裝于所述柴油機(jī)11與所述船體13之間；控制設(shè)備15，與所述第一傳感器10、第二傳感器12以及阻尼器14連接，用于根據(jù)所述第一加速度和所述第二加速度控制所述阻尼器產(chǎn)生的阻尼力對所述柴油機(jī)做負(fù)功，消耗所述柴油機(jī)的振動能量，從而抑制所述柴油機(jī)振動。藉此，不僅耗能成本低，而且控制方法簡單，容易實(shí)現(xiàn)。
[0027]在具體的實(shí)施方式中，所述第一傳感器10和所述第二傳感器12均為加速度傳感器，所述阻尼器14為單側(cè)桿壓縮型阻尼器。
[0028]圖2是本發(fā)明提供的系統(tǒng)的阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，在具體的應(yīng)用中，所述單側(cè)桿壓縮型阻尼器包括:第一缸體17、第二缸體18、活塞19、電磁閥20、球閥21以及推桿22，其中，所述第一缸體17內(nèi)充滿液體，所述第二缸體18固定于所述第一缸體17內(nèi)，且所述第二缸體18的側(cè)壁上設(shè)置有節(jié)流孔23，所述電磁閥20與所述球閥21連接，且所述電磁閥20與所述球閥21設(shè)置于所述活塞19上，所述推桿22帶動所述活塞19在所述第二缸體18內(nèi)上下運(yùn)動，在所述球閥21處于打開狀態(tài)的情況下，所述第一缸體17與所述第二缸體18連通。
[0029]在具體的實(shí)施方式中，當(dāng)電磁閥20處于關(guān)閉狀態(tài)時，與電磁閥20連接的球閥21也處于關(guān)閉狀態(tài)，第一缸體17與第二缸體18不連通。在推桿22推動活塞19壓縮的進(jìn)程中，油液通過節(jié)流孔23從第二缸體內(nèi)流向第二缸體外，產(chǎn)生阻尼力。由于阻尼器的第二缸18的側(cè)壁上設(shè)置有多個節(jié)流孔23，隨著推桿22向下運(yùn)動，起作用的阻尼節(jié)流孔數(shù)減少，在流量相同的情況下，阻尼力急劇增大，阻尼力呈現(xiàn)極強(qiáng)的非線性特征。通常來說，阻尼力隨推桿向下運(yùn)動的速度的增大而指數(shù)增大，可起到很好的緩沖效果，可有效抑制柴油機(jī)的沖擊振動。當(dāng)電磁閥20處于打開狀態(tài)時，與電磁閥20連接的球閥21也處于打開狀態(tài)，第一缸體17與第二缸體18連通，油液從球閥21流出，阻尼力很小，可忽略。
[0030]在具體的應(yīng)用中，所述阻尼器14的推桿22與所述柴油機(jī)11連接，且所述第一缸體17的底部固接于所述船體13上。
[0031