一种基于带隙滤波和波形转换的具有周期结构的隔振装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于隔振减振技术领域，具体涉及一种适用于船舶的浮筏隔振装置。
【背景技术】
[0002]机械噪声是舰船、捕捞船、游轮等船舶或航行器低速航行时的主要噪声来源。低频噪声较高频噪声传播距离更远，容易成为目标特征信号，容易被鱼群感知到；对于机械噪声的控制不仅有益于仪器仪表的使用寿命和工作环境，还可以改善船员以及乘客的工作休闲环境。随着船上舒适性要求的不断提高，机械噪声控制作为改善舱室环境的关键技术，越来越受到各大造船企业的重视。
[0003]机械噪声主要是由于机械振动造成的，所以通过减振可以达到降噪的效果。
[0004]作为减振隔振平台，多级浮筏隔振是目前对安装的机械设备的振动进行隔离的非常有效的手段。浮筏隔振是将船内所有的机械设备弹性或者刚性的安装在一个公共的中间结构体体上，再通过隔振器将该结构联接到基座结构上而形成的隔振装置。它是多机组、多扰动源、多向隔振的装置，比通常的单层和双层隔振装置要复杂得多。
[0005]针对舰船上的机组设备的浮筏隔振装置，由于受到质量约束等原因制约，需要在小质量下实现尽量大的振动衰减。目前的浮筏隔振装置主要是简单的平板结构，这些装置没有充分利用浮筏各个结构之间的衰减机制，质量和刚度分布也不合理，无法形成宽频带的振动衰减。
【发明内容】
[0006]针对上述现在技术中存在的技术问题，本发明提供一种具有周期结构的隔振装置，其基于带隙滤波和波形转换原理，通过周期桁架结构的横杆、竖杆、斜杆及周期性排列工字钢梁在结构中对振动波的波形转换、多种散射以及周期结构的阻带特性来增强减振和隔振效果，实现较低频段内的宽频带隙，增加隔振装置的低频段和宽频带的隔振性能。
[0007]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0008]一种具有周期结构的隔振装置，用于实现对船舶上安装的设备的隔振降噪，其特征在于，该隔振装置包括:
[0009]两平行间隔布置的面板，其中一面板通过隔振器与待隔振的设备安装连接，另一面板通过隔振器与安装基座连接；
[0010]多个竖杆，其呈阵列布置并均垂直设置在两面板之间，以在两面板之间形成支撑并从而在两面板之间形成多个由在面板长度和宽度方向的相邻两竖杆组成的隔振区域，两面板之间的所述隔振区域在面板长度和宽度方向上呈阵列分布，且每个隔振区域的各竖杆与上面板和下面板的连接处均设置有加强筋板；
[0011]以及多个斜杆，每个所述隔振区域的呈对角布置的两加强筋之间设置一所述斜杆，且相邻两隔振区域的斜杆相对于其共有的竖杆呈对称分布，由此使得在所述在两面板之间的空间形成沿面板长度和宽度方向上均呈周期性布置的减振结构，从而形成周期结构的阻带特性而实现有效的隔振减噪。
[0012]作为本发明的改进，沿长度方向的每个所述隔振区域设置一个斜杆或设置两个斜杆，相应地，沿宽度方向布置的每个所述隔振区域设置每个所述隔振区域设置两个斜杆或设置一个斜杆。
[0013]作为本发明的改进，所述两面板之间还设置有垂直布置的竖板，其由钢板和其上周期排布的加强筋构成，从而形成周期性结构。
[0014]作为本发明的改进，所述上面板或下面板由钢板和周期性排列的工字梁焊接而成。
[0015]作为本发明的改进，上下面板采用6mm厚度船用钢板和25a号工字钢焊接而成。
[0016]本发明的空间隔振装置为改进的双层浮筏双层隔振系统，被隔振设备通过上层隔振器与中间体连接，中间体主要由上面板、中间的多个周期桁架式结构体以及下面板构成，中间体通过下层隔振器和舰船基座相连接；所述多个周期桁架式结构通过上下面板焊接成一体，多个周期桁架式结构并排设置在所述面板的长度和宽度方向上，在长度和宽度方向上形成周期性；所述上下面板是由钢板和周期性排列的工字梁焊接而成，振动沿着周期结构进行传播时，会发生波的传递和转换，并形成周期结构的阻带特性，使得振动得到极大的衰减。
[0017]本发明中，所述上下面板在各个周期结构之间焊接有加强筋，可以增加结构的强度，可以很大程度改善浮筏的刚性。
[0018]本发明中，所述上下面板采用6mm厚度船用钢板和25a号工字钢焊接而成。
[0019]本发明中，所述上下面板工字梁排列呈现周期性，属于双向周期排列，可以阻止特定频率下的振动波在该二维周期结构内的传播。
[0020]本发明中，所述机械设备与中间结构体采用刚性安装或者柔性安装的方式。刚性安装即机械设备的机脚通过螺栓与中间结构体联接，刚性安装有利于提高隔振装置的“质量效应”，柔性安装是根据机械设备类型选择隔振器与浮筏联接，有利于设备自身的减隔振。
[0021]本发明中，所述两层结构的中间结构体，上层安装平台不隔断，下层安装平台被分为四个腔室，可以用于布置各类辅助机械。
[0022]从波的传播理论可知，弹性波在周期性结构中传播时会形成特殊的阻带和通带结构。当弹性波的频率处于阻带范围内的时候，弹性波及振动是不允许传播的。周期结构的带隙特性与周期单元的结构尺寸和材料密度密切相关，调整周期结构的几何尺寸和选择合适的材料参数，可以得到不同的带隙特性。利用这个机理，本发明将隔振装置设计成沿着振动传播方向的多向周期结构，可以得到具有宽频隔振效果的隔振结构。机械设备弹性的安装在中间结构体上，中间结构体再弹性安装在船体上，桁架结构联接对梁中传播的纵波、扭转波和两种形式的弯曲波起到散射作用，使传播波形相互之间发生交叉变化，在较短的传播距离后，各种波的振动能量都趋于一致，达到平均分配振动能量的目的。同时，各种振型波在工字梁构成的多通道桁架结构中来回反射、透射和散射，使波的传播距离增加，再利用结构阻尼作用，有效地减小机械设备高频振动向船体的传递。
[0023]桁架结构减振装置的减振效果主要体现在高频段，在低频段振动衰减并不明显，这主要是因为在低频段弹性波波长较长，结构振动具有整体性，没有减振特性，而在高频段，波长较短，结构振动具有局部性，弹性波在结构的各个周期之间不断地得到反射和衰减，故具有较好的减振特性。本发明的隔振系统中，两级联接位置安装有隔振器，隔振器能够实现低频段的隔振，中间隔振结构体与隔振器联合作用，可以实现隔振装置在较宽频段内的减振作用。
[0024]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0025](I)本发明的装置采用多个竖杆在两面板之间形成阵列布置的结构，并结合加强筋以及斜杆形成多个周期性的减振单元，不但可以实现对振动波的波形转换、多种散射以及周期结构的阻带特性来增强减振和隔振效果，实现较低频段内的宽频带隙，增加隔振装置的低频段和宽频带的隔振性能，而且具有很高的支撑刚度。
[0026](2)本发明的装置两面板采用钢板和工字钢焊接而成，其中工字梁排列呈现双向周期性，可以阻止特定频率下的振动波在该二维周期结构内的传播，实现有效的隔振降噪。
[0027](3)本发明的隔振装置适用于船舶上各种主辅机械设备安装的装置，既可以提供足够的静刚度和动刚度，同时可以有效隔离主、辅机械设备产生的低频窄带线谱以及宽频带振动传递和抑制由振动传递导致的噪声辐射的功能。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0029]图1是按照本发明实施例所构建的隔振装置的三维结构示意图；
[0030]图2为图1的正视图；
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