[发明专利]一种主动推力平衡式轴系纵向减振装置

说明书

本发明公开了一种主动推力平衡式轴系纵向减振装置，包括套装在推力轴上并与推力轴密封配置的壳体、安设在壳体内的推力块、与推力块相对设置的纵向减振结构、与减振结构相配置的液压管路、液压机、推力检测控制模块，所述推力块与推力轴相抵接，所述纵向减振结构包括活塞缸、活塞杆、减振元件、活塞缸端盖，所述活塞杆的一端伸出活塞缸外与推力块相抵接，另一端置入活塞缸内，所述减振元件的一端与活塞杆相抵接，另一端与活塞缸端盖相抵接。通过本装置在舱内提供反向的等效的静推力，补偿螺旋桨和深水压力给轴系带来的静推力，使得减振元件仅传递并衰减螺旋桨脉动激励力，对桨轴系统的纵向振动控制向大幅低频扩展。

技术领域

本发明涉及一种船舶主轴系设备，具体涉及一种主动推力平衡式轴系纵向减振装置。

背景技术

推进系统纵向振动是船舶艉部低频振动噪声的重要来源之一，这种振动以低频为主，其强弱与轴系动力学特性密切相关，欲改善船舶舒适性和声隐身性，须对主要由螺旋桨激励力引起的推进系统纵向振动及其与船体艉部结构的耦合振动进行控制。船舶轴系推力传递通道也是螺旋桨脉动激励力传递通道，轴系纵向振动控制一般是在推力传递通道上串联减振结构，在传递轴系静推力的同时，通过减振结构的设计控制轴系纵向刚度，调节轴系纵向固有频率，进而降低非共振区的振动响应。

轴系纵向振动模型可简化为单自由度系统，减振结构动刚度是该单自由度系统振动特性的决定因素。线性隔振理论表明，当系统固有频率低于激振频率1/√2时，系统才能发挥隔振效果。轴系纵向振动控制主要以低频段，一般以不超过100Hz范围为控制对象，理论上系统纵向动刚度越低，纵向第一阶固有频率也越低，对系统低频纵向减振越有利。这就需要桨轴系统具有较低的动刚度。

对于常规减振结构，如橡胶、碟形弹簧，因其在动载荷下存在一定的阻尼作用产生能量损耗，其动刚度一般大于静刚度(即刚度动静比大于1)，螺旋弹簧最优状态也仅能做到接近于1。桨轴系统的低动刚度需求就意味着系统必须具有更低静刚度。

但由于轴系推进载荷的存在，系统静刚度的降低将引起轴系纵向位移的增加，对密封装置、联轴器、齿轮箱等相关设备的正常使用极为不利，特别是对于潜器一类特殊船舶装备，其需承受舷外海水的静推力，且静水推力将随潜器深度逐渐增加，甚至数倍于推进器推力。该推力使得轴系纵向窜动位移可能会超出相关设备使用极限，因此需要设法减小轴系纵向窜动位移。

上述低动刚度和低纵向窜动位移之间的矛盾成为轴系被动隔振技术的瓶颈，限制了桨轴系统低频隔振控制范围和使用效果

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种主动推力平衡式轴系纵向减振装置，其能够提供轴系所承受反向等效的推力，平衡螺旋桨、水压等给轴系的静推力，使得减振元件仅承受螺旋桨激励脉动力，可有效分离静态载荷力和动态激励力，使得轴系纵向减振不再受减振元件承载能力的限制，可使得轴系纵向振动控制向低频甚至超低频大幅扩展。

发明所采用的技术方案为：一种主动推力平衡式轴系纵向减振装置，其特征在于：包括套装在推力轴上并与推力轴密封配置的壳体、安设在壳体内的推力块、与推力块相对设置的纵向减振结构、与减振结构相配置的液压管路、液压机、推力检测控制模块，所述推力块与推力轴固定连接，所述纵向减振结构包括活塞缸、与活塞缸相配置的活塞杆、与活塞杆相配置的减振元件、与活塞缸端部相配置的活塞缸端盖，所述活塞杆的一端伸出活塞缸外与推力块相抵接，另一端置入活塞缸内，所述减振元件的一端与活塞杆相抵接，另一端与活塞缸端盖相抵接，所述活塞缸端盖与壳体相连，所述液压管路与活塞缸内腔连通，所述推力检测控制模块采集轴系转速信号、潜器潜深信号，通过处理器换算成轴系所受的推力，并控制伺服液压机施加液压力，通过活塞杆向推力块主动施加反向推力，平衡轴系推力。

按上述技术方案，还设有蓄能器，所述蓄能器与液压管路相连接。

按上述技术方案，所述纵向减振结构安设在支撑套环内，所述支撑套环内部装有支撑轴瓦，所述的支撑轴瓦内部套装推力轴。