[发明专利]船体表面缓冲减振装置

说明书

技术领域

本发明属于振动控制领域，尤其涉及一种防止船体受水流冲击而产生振动的缓冲装置。

背景技术

随着航运事业的发展，船舶不断向体积大、高速、大功率方向发展，同时为了尽量减少船舶自重，船体用板及构件相对减薄或减少，导致船舶结构刚度降低，因此在船舶航行过程中，船体受到螺旋桨高速旋转搅起的水流冲击或风浪的冲击时，会产生较大振动，尤其是导致船尾振动过大。船体的振动在一定范围内是允许的，但振动过大就会影响船上设备和仪器的正常工作，降低工作精度，缩短使用寿命，严重时甚至会使船体结构产生疲劳破坏，导致船体断裂乃致沉没；同时船体振动还严重影响着船员和旅客的乘坐舒适性、船员的工作效率和身体健康。船体振动已成为航运界一个亟待解决的的问题。针对此问题有减小桨叶直径的方法，虽然可以在一定程度上降低振动强度，但改变了船的动力性能；直接在船体表面贴附橡胶层又磨蚀快、易损坏等缺点，因此一直没有找到行之有效又坚固耐用的缓冲减振方法和装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效隔离各种水力冲击及意外冲击，且使用寿命长的船体表面缓冲减振装置。

本发明是这样实现的，在船体与水接触的至少部分表面设置弹性元件和挡板，弹性元件位于挡板和对应船体之间，挡板通过弹性元件与船体相联。

此外，本发明还可以设置与船体固定连接的联接箱体，弹性元件位于挡板和联接箱体之间，弹性元件通过联接箱体同船体相联，这样便于生产安装和检修更换。挡板与对应船体或联接箱体之间还可以设置阻尼器或阻尼材料，或弹性元件本身集成带有阻尼。其中，弹性元件为弹簧、弹性材料或粘弹性材料，包括各种钢弹簧、橡胶弹簧及弹性聚氨酯弹簧等；挡板可以采用防腐金属板材、橡胶板材或用复合材料制作而成，为防止挡板在使用过程中意处脱落，损坏螺旋桨或对其他运动部分造成损伤，可以在挡板外侧设置防脱落挡块，必要时还可以利用该挡块对弹性元件进行预紧；阻尼器包括小孔节流型液压阻尼器、粘弹性材料阻尼器及粘滞阻尼器等。

应用时，可以利用密封元件将挡板与对应船体或联接箱体之间形成的腔室进行密闭，也可以将挡板与对应船体或联接箱体之间的腔室设置成开放的，并在腔室内设置密度小于水的弹性物料。当采用密封元件时，为防止密封部分受到冲刷磨蚀而造成损坏，在密封元件外侧设置防护板或防护材料，或直接选用耐磨材料。当挡板与对应船体之间的腔室设置成开放式时，为减轻挡板承受的冲击载荷，还可以在挡板上开设垂直于挡板表面的通孔来进行缓冲耗能。所述的弹性物料包括气囊、弹性发泡材料、弹性空心球或附带密闭空腔的各种弹性体。为了不影响船体原来的流线特性，优选的挡板表面与周围船体表面平齐形成连续平滑表面，或挡板在工作状态下的平均位置与周围船体表面平齐。

本发明船体表面缓冲减振装置利用挡板的惯性质量和弹性元件构成低调谐频率的缓冲减振系统，使该系统的固有频率小于或大大小于水流周期性激振力的频率，或该系统的固有周期大于或远大于冲击性激振力的脉冲作用时间。根据动力学原理，当挡板(作为质量)和弹簧构成减振系统的固有频率低于周期扰力频率的1.4倍或脉冲作用时间的倒数时，部分扰力或冲击力会被挡板的质量惯性所平衡，箱体或船体的振动幅值或峰值将小于扰力的幅值或冲击的峰值。而且，挡板的质量越大，弹簧越软，固有频率越低于扰力频率或脉冲作用时间的倒数，振动的衰减越大。由于振动扰力被挡板的质量惯性所吸收，传到船体的扰力将大大减少，船体的振动大大降低，在同样的振动限值下，可以提高螺旋桨的转速从而提高船速。

本发明通过在船体表面设置挡板及弹性元件构成的缓冲减振装置，使外部所产生的冲击与船体隔离，大部分由挡板惯性平衡并由弹性元件缓冲，因此减振效果更佳。由于设置了弹性元件进行绶冲，且挡板可以随意选用质量大的、耐冲击、耐磨损的材料而不必担心会传递振动，因此所述的缓冲减振装置更耐水体侵蚀冲击，使用寿命也大大延长。本发明船体表面缓冲减振装置，结构紧凑，造价低廉，维修便利，隔振效果好，可以广泛应用于各种船舶缓冲水流冲击船体的振动控制，既适用于缓冲桨叶水流等周期性激振力的场合，也适用于衰减风浪等形成的随机冲击(或水声)或其它突发性冲击，具有广阔的推广应用前景。

附图说明

图1为本发明的应用示意图之一。

图2为图1的A部放大图。

图3为本发明的结构示意图之二。

图4为本发明的结构示意图之三。

图5为本发明的结构示意图之四。

图6为本发明的结构示意图之五。

图7为本发明的结构示意图之六。

图8为本发明的结构示意图之七。