[发明专利]极地船舶轴系回旋振动智能控制装置

说明书

本发明提供了一种极地船舶轴系回旋振动智能控制装置，包括：永磁体、磁流变阻尼、线圈、铁芯、滚子、转子、定子。所述永磁体、磁流变阻尼位于转子的槽内部，且永磁体、磁流变阻尼和转子间无相对运动，即永磁体和磁流变阻尼固定于转子内部。所述线圈、铁芯位于定子内部开槽，同样所述线圈、铁芯固定于定子内部。转子外部和定子内部开有滚子槽，滚子5位于滚子槽内。本发明所提供的极地船舶轴系智能回旋振动控制装置，采用磁流变阻尼技术能够有效实现极地船舶轴系回旋振动的控制，避免由轴系回旋振动引发共振及结构上的破坏，确保船舶在冰区航行的安全可靠性。

技术领域

本发明涉及船舶轴系减振领域，具体涉及极地船舶轴系回旋振动智能控制装置。

背景技术

极地船舶在其航行过程中，受冰影响其激振力相比于敞水域更为突出，水动力性能也将受到很大影响。而轴系作为作用力传递的核心部分，其性能的优劣对船舶安全可靠性、航行性能、经济性能具有重要影响。船舶轴系在运行过程中存在三种振动形式：扭转振动、纵向振动和回旋振动。

航行主机曲轴以及螺旋桨运转时，产生较大的扭转激振力矩，引起扭转振动，严重的扭转振动可导致凸轮轴、曲轴及中间轴断裂，弹性元件碎裂，联轴器螺钉切断等事故；在螺旋桨上作用有较大的交变纵向激振力，使轴系产生纵向振动，会导致轴系、传动装置以及柴油机等的故障，并通过双层底或推力轴承诱发船体梁垂向振动，以及上层建筑的纵向振动；旋转质量的不平衡离心力以及偏心质量激振力造成了轴系的回旋振动，引起轴及轴系零部件的疲劳寿命减少、轴连接件疲劳及支撑零部件的破坏、艉管轴承破坏和密封装置的磨损。

回旋振动作为造成推进轴系故障的主要原因之一，其危害性主要表现在以下几个方面：引发轴系共振，导致支承轴承尤其是艉轴管轴承的严重发热和剧烈磨损；螺旋桨轴锥形大端处产生过大的弯曲应力，引发锥形大端的龟裂、折损等破坏；破坏轴承的润滑和密封性能，降低轴系传动效率，甚至发生轴裂、轴断、机损等事故；引起船体艉部结构振动，使舒适性降低。而传统船舶轴系被动减振结构过于简单缺乏跟踪和调节能力且依赖外部载荷的普特性和结构的动态特性，越来越难以适应大型化、复杂化的船舶发展趋势，更不能满足极地航行船舶的要求。本文将提供一种极地船舶轴系回旋振动智能控制装置，其具有实时性、追踪性和可预测性等特点，能够有效弥补传统轴系减振不足。

磁流变阻尼器技术为新兴智能减振技术，其具有结构简单、阻尼力连续逆顺可调并且可调范围大、响应快、良好的温度稳定性以及可与微机控制结合等优良特性，能有效控制高速运转轴系的振动，具有良好应用前景。

因此，针对船舶轴系传统被动减振技术的缺点，本发明采用磁流变阻尼技术能够达到智能减振的目的。

发明内容

1.所要解决的技术问题

极地船舶在复杂的海况下航行时，船舶轴系回旋振动受到激励力也更为复杂，传统轴系被动减振难以满足减振需求。

2.技术方案

为了解决以上问题，本发明提供了一种极地船舶轴系回旋振动智能控制装置，包括：永磁体、磁流变阻尼、线圈、铁芯、滚子、转子、定子。所述永磁体、磁流变阻尼位于转子的槽内部，且永磁体、磁流变阻尼和转子间无相对运动，即永磁体和磁流变阻尼固定于转子内部。所述线圈、铁芯位于定子内部开槽，同样所述线圈、铁芯固定于定子内部。转子外部和定子内部开有滚子槽，滚子5位于滚子槽内。

转子的内部设有开槽，开槽内有永磁体和磁流变阻尼，永磁体、磁流变阻尼和转子构成转子系统。

优选地，永磁体和磁流变阻尼为环形结构，完全360°包裹轴，有效保证横向任一方向扰动，都能有效得到控制。

优选地，永磁体采用钕铁硼永磁体，钕铁硼永磁体具有极高的磁能积和矫顽力，高能量密度使其具有良好的机械特性，且性价比高。