Вибродемпфирующее устройство для корпуса транспортного средства



Вибродемпфирующее устройство для корпуса транспортного средства
Вибродемпфирующее устройство для корпуса транспортного средства

 


Владельцы патента RU 2580595:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к средствам уменьшения интенсивности вибрации корпусных конструкций транспортных средств. Предложено вибродемпфирующее устройство для корпуса транспортного средства, преимущественно судна, содержащее расположенные симметрично относительно демпфируемой корпусной пластины вибропоглощающие и армирующие слои вибропоглощающего покрытия, причем в его состав введены пьезоэлектрические пластины, управление изгибными перемещениями которых производится с помощью внешних электрических цепей. Технический результат - существенное уменьшение амплитуды колебаний конструкции в широком диапазоне частот, в том числе и в области низких частот, где применение пассивных средств уменьшения вибрации малоэффективно. 2 ил.

 

Изобретение относится к средствам, применяемым для уменьшения интенсивности вибрации корпусных конструкций судов и других транспортных средств.

Известно большое количество средств поглощения вибрации. Наиболее распространенными из них являются вибропоглощающие покрытия. Вибропоглощающее покрытие присоединяется к демпфируемой конструкции, например к пластине судовой конструкции, и обычно состоит из одного или нескольких слоев различных материалов. Одним из наиболее распространенных типов является армированное вибропоглощающее покрытие, представляющее собой слой вязкоупругого материала, на который наносится тонкий армирующий слой из жесткого материала. Известно, что армированные покрытия и особенно конструкции типа «сэндвич» с внутренними вязкоупругими слоями обеспечивают значительный вибропоглощающий эффект ( А.В.Ионов. Средства снижения вибрации и шума на судах. СПб, ГНЦ «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова», 2000).

Сущность действия таких покрытий объясняется следующим образом: при изгибных колебаниях основной пластины армирующий слой смещается параллельно ее поверхности, вызывая деформацию сдвига вязкоупругого слоя. Симметричное расположение упругих обрамляющих слоев одинаковой изгибной жесткости относительно внутреннего вязкоупругого слоя позволяет реализовать максимальные деформации сдвига. Это обеспечивает значение коэффициента потерь в самих конструкциях (в том числе относительно толстых и сложного профиля) в диапазоне 0,1÷0,5.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является вибродемпфирующее устройство для корпуса транспортного средства, содержащее ребра жесткости, закрепленные на обшивке корпуса с вибропоглощающим покрытием и армирующим слоем (СССР, патент на изобретение, авторское свидетельство №965873, В.Ю. Кирпичников и др. Вибродемпфирующее устройство корпуса транспортного средства., 15.10.1982 г.) - прототип.

Сущность действия устройства прототипа сводится к следующему: изгибные колебания пластин корпуса вызывают изгибные колебания их ребер жесткости, вызывающие продольные и сдвиговые колебания армирующего слоя, функция которого заключается в увеличении величины деформации сдвига поглощающего слоя, расположенного под ним. Такие колебания армирующего слоя всегда имеют разность фаз с колебаниями основной пластины, что определяет сдвиговые деформации в вязкоупругом слое, эффективно поглощаемые из-за его демпфирующих свойств.

К недостаткам устройства-прототипа относятся обратная зависимость диапазона эффективной полосы частот уменьшения вибраций от расстояния между ребрами жесткости и незначительный демпфирующий эффект в области низких частот.

На современных судах применение известных мер для уменьшения интенсивности вибрации не позволяет эффективно снижать вибрационное поле, вызванное работой гребного винта. Такая вибрация передается через воду на обшивку кормовой оконечности судна. Причем частотный диапазон этих колебаний всегда достаточно низкий и лежит в пределах 6÷40 Гц. В этом частотном диапазоне современные пассивные средства уменьшения интенсивности вибрации не имеют достаточной эффективности.

Цель предлагаемого изобретения - улучшение демпфирующих свойств конструкции корпуса судна в более широком диапазоне частот. Поставленная цель достигается тем, что в армирующий слой конструкции введены пьезоэлектрические пластины, усиливающие деформации сдвига ее вязкоупругого слоя, рассеивающие часть колебательной энергии на активном электрическом сопротивлении. Сама конструкция выполнена симметричной относительно основной пластины, то есть слои вязкоупругого материала и армирующие находятся по обе стороны основной пластины.

Известно, что электрический заряд, образующийся в результате упругой деформации на обкладках пьезоэлектрического элемента, прямо пропорционален величине его механических напряжений (N.W. Hagood, A. Von Flotow, Damping of structural vibrations with piezoelectric materials and passive electrical networks. Journal of Sound and Vibration (1991) 146 (2), p. 243÷268).

Известно также, что движение любой колебательной системы (механической, электрической и т.д.) в установившемся режиме можно представить как сумму ее собственных колебаний. Это означает, что уменьшением амплитуды колебаний системы на собственной частоте можно добиваться общего уменьшения амплитуды ее колебаний на других нерезонансных частотах. Также известно, что сила переменного электрического тока, протекающего в цепи, тем больше, чем ближе его частота к собственной резонансной частоте цепи.

Исходя из этого для определения основных параметров импеданса электрической цепи и оптимального места размещения пьезоэлектрических элементов в армирующем слое, а также их количества и размеров, можно расчетным или опытным методом проводить модальный анализ частотных характеристик демпфируемой конструкции. Армирующий слой лучше всего изготавливать весь из пьезоэлектрического материала. Однако хрупкость пьезокерамических материалов не позволяет изготавливать армирующий слой таким образом, поэтому размеры и количество пьезокерамических пластин выбирают исходя из размеров демпфируемой конструкции и пьезоэлектрических свойств материала пластин.

Предлагаемая схема устройства представлена на фиг. 1. Устройство содержит пластину 1. Через диссипативный слой 2 пластина связана с армирующим слоем 3. С помощью клеевых соединений пьезоэлектрические пластины 4 закреплены на армирующем слое.

В предлагаемом устройстве при возникновении изгибных колебаний пластины под действием внешней возбуждающей силы w происходит генерация изгибных колебаний армирующего слоя и участвующих с ним в перемещении пьезоэлектрических пластин (фиг. 2). Колебания армирующего слоя всегда имеют разность фаз с колебаниями основной пластины, в результате чего в диссипативном слое создаются интенсивные сдвиговые колебания, приводящие к эффективному поглощению колебательной энергии вязкоупругим слоем. Часть энергии механических колебаний пьезоэлемента преобразуется в электрическую и рассеивается на активном сопротивлении внешней электрической цепи. Электрический импеданс цепи Z, с учетом внутреннего электрического импеданса пьезоэлемента Cp, выбирается таким образом, чтобы резонансная частота электрического контура совпадала с резонансной частотой механических колебаний демпфируемой конструкции при короткозамкнутых электродах пьезоэлектрических элементов. Тем самым достигается максимальные значения мощности электрического тока, рассеиваемого на активном сопротивлении электрической цепи. Управляющие электрические цепи содержат активные элементы и внешние источники питания Uc, управляемые пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором обратной связи по току Ip, сгенерированному пьезоэлектрическими элементами.

Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:

- позволяет уменьшать амплитуду колебаний корпусных конструкций в области низких частот, где не могут эффективно действовать пассивные средства поглощения вибрации;

- существует возможность частотной подстройки устройства за счет варьирования параметров управляющих цепей. Устройство обладает максимальной эффективностью, когда резонансы цепей настраиваются в окрестностях выбранных мод всей конструкции, что аналогично увеличению толщины диссипативного слоя или созданию резонансного поглотителя.

Использование предлагаемой схемы вибродемпфирующего устройства корпусной конструкции транспортного средства позволяет эффективно снижать интенсивность вибрации корпуса в гораздо более широком диапазоне частот, чем при использовании прототипа, что способствует созданию нормальной экологической обстановки и комфортных условий труда.

Вибродемпфирующее устройство для корпуса транспортного средства, преимущественно судна, содержащее закрепленное на обшивке корпуса вибропоглощающее покрытие с армирующим слоем, отличающееся тем, что в его состав введены пьезоэлектрические пластины, управление изгибными перемещениями которых производится с помощью внешних электрических цепей, вибропоглощающие и армирующие слои расположены симметрично относительно демпфируемой корпусной пластины, что позволяет существенно улучшить демпфирующие свойства корпуса в широком диапазоне частот.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения. Демпфирующее устройство (10) содержит первую секцию (20), содержащую опорный узел первой секции, выполненный с возможностью поддержания вибрационного оборудования (140).

Изобретение относится к области машиностроения. Амортизационная платформа содержит два кронштейна, сопряженных между собой посредством амортизаторов.

Изобретение относится к области машиностроения. Опора содержит корпус, подшипник и демпфер.

Изобретение относится к области машиностроения. Способ включает создание между смежными телами системы последовательно соединенных друг с другом посредством упругих элементов тел, одно из которых упруго связано с опорой.

Изобретение касается способа динамической амортизации вала для передачи мощности, в частности сверхкритического вала, а также амортизирующего устройства для осуществления этого способа.

Изобретение относится к машиностроению. Вибродемпфирующий механизм содержит множество утяжелительных элементов, расположенных в цилиндрическом полом участке.

Группа изобретений относится к машиностроению. Способ уменьшения естественных вибраций детали заключается в следующем.

Изобретение относится к машиностроению. Устройство для динамического гашения колебаний состоит из рычагов и упругих элементов.

Изобретение относится к машиностроению. Средство поглощения вибрации содержит корпус произвольной формы, например цилиндрической, герметично закрытый упругой мембраной.

Изобретение относится к машиностроению. Виброизоляцию объектов с переменной массой осуществляют посредством упругих элементов, имеющих внутреннее демпфирование.

Изобретение относится к области снижения динамических усилий, передаваемых от винта на корпус судна через валопровод, и касается вопросов снижения переменных гидродинамических усилий, передаваемых через валопровод на корпус судна.

Изобретение относится к судостроению, а именно к устройству для установки судового двигателя на фундаменте двигателя корабля. Устройство для установки судового двигателя (7) на фундаменте (8а, 8b) двигателя корабля содержит остановочное устройство, задерживающее устройство.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания систем вибрационной и шумовой защиты корпуса судна и судовых помещений от внутренних источников.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания систем вибрационной и шумовой защиты судового энергетического оборудования. .

Изобретение относится к области судовых силовых установок и трансмиссий. .

Изобретение относится к области защиты оборудования от внешних вибраций и ударов при ограниченном перемещении оборудования относительно фундамента. .

Изобретение относится к судостроению и может использоваться в конструкции судовых фундаментов и фундаментных рамах для снижения уровней вибрации, распространяющейся от виброактивного оборудования.

Изобретение относится к области механики движения и предназначено для упругого крепления оборудования и приборов на кораблях, а также в других отраслях техники, где предъявляются высокие требования к вибрационной противоударной эффективности защиты оборудования от внешних вибраций и ударов.

Изобретение относится к судостроению, а более конкретно к монтажу судового оборудования на амортизаторах. .

Изобретение относится к водному транспорту, в частности к креплению аккумуляторов на судах, и может быть использовано для крепления контейнеров и других емкостей. .

Изобретение относится к области судостроения и может использоваться в конструкции судовых промежуточных фундаментов для снижения уровней вибрации, распространяющейся от виброактивного оборудования. Предложена промежуточная опорная фундаментная конструкция, представляющая собой неоднородную двутавровую балку, подкрепленную бракетами, и состоящая из силовых элементов - нижней полки, верхней полки и стенки, соединяющей между собой полки, причем на наружные поверхности силовых элементов нанесен слой жесткого вибропоглощающего полимерного материала толщиной, составляющей 2-3 толщины соответствующего силового элемента. В качестве материала силовых элементов используется конструкционный полимерный композит: или стеклопластик, или углепластик, или органопластик. В качестве жесткого вибропоглощающего полимерного материала используется одна из композиций типа «Випоком», «Адем», «Антивибрит». Технический результат заключается в повышении вибропоглощающих свойств, снижении резонансных амплитуд колебаний промежуточной опорной фундаментной конструкции и в повышении ее надежности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх