一种无人船浮筏隔振装置及隔振方法制造方法及图纸

一种无人船浮筏隔振装置及隔振方法属于无人船隔振技术领域，目的在于解决现有技术存在的现有无人船浮筏隔振装置只能针对上下方向的振动进行被动隔离，无法实时智能化动态调整隔振频段等问题。本发明专利技术包括：固定平台；设置在固定平台上的基座；平行设置在基座上方的机组安装平台；设置在机组安装平台下方的浮筏；隔振调节单元，隔振调节单元至少包括作动器以及电磁铁，多个作动器均匀连接在浮筏和基座之间，多对电磁铁均匀分布在浮筏侧面和固定平台之间；以及电源模块和树莓派控制器，电源模块和树莓派控制器、作动器以及电磁铁连接供电，树莓派控制器和作动器连接提供电压，和电磁铁连接提供电流。

【技术实现步骤摘要】
一种无人船浮筏隔振装置及隔振方法
本专利技术属于无人船隔振
，尤其涉及一种无人船浮筏隔振装置及隔振方法。
技术介绍
浮筏隔振是一种应用于船舶上的隔振降噪装置，其能降低船舶动力系统中机组激励源传递至设备外壳上的机器振动，提高工作时稳定性，延长仪器设备使用寿命。随着第三次工业革命信息技术产业的大发展，无人装备制造领域取得了快速发展，无人船作为海洋技术发展的产物，可以执行相应高风险，复杂任务，广泛应用于各类水上作业，但现有无人船大多安装的浮筏隔振装置属于被动式隔振，将设备振动源和安装之间的刚性连接改为弹性连接，通过衰减振动能源传递，从而实现减震降噪的目的。这种隔振方式未实现智能化宽频段设计只能针对某一频段范围的振动产生良好的隔振效果，无法对全频段以及不同方向的振动进行隔振，若无人船的运行状况发生变化，系统的结构和参数无法随着外界环境以及激励的变化进行调节，隔振效果有可能会失效甚至恶化。目前浮筏隔振装置研究较多，但针对无人船平台研究较少，公开号CN102644694A的中国专利公开了一种船用机械设备弹性基础浮筏隔振系统，该专利所阐述的浮筏隔振系统利用机组隔振器、筏体隔振器和浮动筏体组成的隔振系统在一定程度上能降低船舶机械正常运行时的噪声，但系统无法针对环境扰动主动调整刚度，难以避免共振现象的产生；公开号CN103453068B的中国专利公开了一种调频式浮筏隔振装置，隔振器同浮筏之间、隔振器和安装平台之间、隔振器和基座之间都是球面配合，能够实现对各方向噪声的隔离，且通过人工手动调节弹簧圈来改变隔振弹簧的有效圈数实现隔振频段的调节，但实际操作过于繁琐且精度较差；公开号CN107061604A的中国专利公开了一种半主动控制浮筏隔振系统，通过计算机处理第一传感器和第二传感器的速度信号，实现可控阻尼器的开启和关闭，进一步提高了浮筏隔振系统的稳定性，但由于设备体积较大，实际安装空间有限，效果也不尽人意。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种无人船浮筏隔振装置及隔振方法，解决现有技术存在的现有无人船浮筏隔振装置只能针对上下方向的振动进行被动隔离，无法实时智能化动态调整隔振频段等问题。为实现上述目的，本专利技术的一种无人船浮筏隔振装置包括：固定平台；设置在所述固定平台上的基座；平行设置在所述基座上方的机组安装平台；设置在所述机组安装平台下方的浮筏；隔振调节单元，所述隔振调节单元至少包括作动器以及电磁铁，多个所述作动器均匀连接在所述浮筏和所述基座之间，多对所述电磁铁均匀分布在所述浮筏侧面和所述固定平台之间；以及电源模块和树莓派控制器，所述电源模块和所述树莓派控制器、作动器以及电磁铁连接供电，所述树莓派控制器和所述作动器连接提供电压，和所述电磁铁连接提供电流。所述机组安装平台包括：安装板，所述安装板上均匀分布多个孔洞；以及设置在所述安装板下端面的多个参考传感器。所述参考传感器为MPU6050加速度传感器或ADXL335加速度传感器；所述参考传感器的数量为两个。所述浮筏为一体式结构，包括和所述机组安装平台平行设置的主筏架以及设置在所述主筏架下端的副筏架；所述电磁铁位于所述副筏架侧面和所述固定平台之间，所述作动器上端和所述主筏架连接，下端和所述基座连接。所述隔振调节单元还包括：多个上层隔振器，多个所述上层隔振器均匀分布在所述机组安装平台的安装板和浮筏的主筏架之间；多个下层隔振器，多个所述下层隔振器均匀分布在所述主筏架和所述基座之间；以及多个误差传感器，多个所述误差传感器和多个所述作动器一一对应，每个所述误差传感器和对应的作动器之间的间隔小于等于1厘米。所述上层隔振器为BE-25橡胶金属隔振器；所述上层隔振器的数量为15个，三排五列排布。所述下层隔振器为YS-130-2V气囊隔振器；所述下层隔振器的数量为四个。所述作动器为压电陶瓷作动器。所述误差传感器为MPU6050加速度传感器或ADXL335加速度传感器。基于一种无人船浮筏隔振装置的隔振方法包括以下步骤：步骤一：通过参考传感器检测获得位于所述机组安装平台上方的无人船动力仓机组激励源的振动信号P(k)并传输至树莓派控制器；步骤二：树莓派控制器对步骤一中获得的振动信号P(k)进行处理提取振动信号特征，并判断振动信号P(k)的振动方向和振动频率；若振动方向为上下方向同时为低频信号时，执行步骤三；若振动方向为上下方向同时为高频信号时，执行步骤七；若振动方向为其他方向时，执行步骤八；步骤三：树莓派控制器根据PID控制算法输出电压Y(k)并施加在多个作动器上，使每个作动器得到与步骤一中获得的振动信号P(k)反向的振动信号；步骤四：通过多个误差传感器分别检测获取多个作动器对应位置的隔振振动信号S(k)，并计算获得每个作动器位置处的误差e(k)＝|S(k)-P(k)|；并将误差反馈至树莓派控制器；步骤五：树莓派控制器根据每个作动器对应位置处的误差输出对应作动器的电压值；步骤六：重复步骤四和步骤五，直到误差在设定的数值范围内，作动器停止运动；步骤七：采用下层隔振器被动隔振；步骤八：树莓派控制器通过调整电磁铁的通电电流使得多对电磁铁产生的电磁力与整体振动信号抵消，实现力的平衡，最大程度上保证装置的稳定。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术针对上下方向的振动噪声采用混合主被动隔振方案，被动气囊隔振器具有方便安装、承载大、结构尺寸小、固有频率低、高频隔振性能好等优点，能显著降低无人船的结构噪声，拓宽浮筏隔振系统的振动隔离频段，改善中高频的隔振效果；而主动压电作动器根据设定的控制规律能动态地调整系统的支撑特性参数，改善装置的低频以及谐振频率附近的减振问题，大幅度降低了无人船的机械噪声，提高了其水面作业的可靠性和鲁棒性。2、本专利技术通过引入非接触式电磁铁，使用时根据控制器反馈的传感器数据，可调节浮筏与基座之间的作用力大小，能够有效实现对不同方向的振动进行隔离，进一步提高本专利技术的吸能隔振效果。3、本专利技术采用树莓派控制器作为数据处理单元，体积小，成本低，处理速度快，能够实时根据传感器数据动态调整作动器的伸缩和电磁铁电磁力的大小，实现了装备智能化。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的主视图；图3为本专利技术的剖视图；图4为本专利技术中浮筏的爆炸图；图5为本专利技术中基座的结构示意图；图6为本专利技术中固定平台的结构示意图；图7为本专利技术的结构原理框图；图8为本专利技术控制方法流程图；其中：1、机组安装平台，101、安装板，102、参考传感器，2、浮筏，201、主筏架，202、副筏架，3、隔振调节单元，301、上层隔振器，302、作动器，303、下层隔振器，304、误差传感器，305、电磁铁，4、固定平台，5、电源模块，6、树莓派控制器，7、基座。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人船浮筏隔振装置，其特征在于，包括：/n固定平台(4)；/n设置在所述固定平台(4)上的基座(7)；/n平行设置在所述基座(7)上方的机组安装平台(1)；/n设置在所述机组安装平台(1)下方的浮筏(2)；/n隔振调节单元(3)，所述隔振调节单元(3)至少包括作动器(302)以及电磁铁(305)，多个所述作动器(302)均匀连接在所述浮筏(2)和所述基座(7)之间，多对所述电磁铁(305)均匀分布在所述浮筏(2)侧面和所述固定平台(4)之间；/n以及电源模块(5)和树莓派控制器(6)，所述电源模块(5)和所述树莓派控制器(6)、作动器(302)以及电磁铁(305)连接供电，所述树莓派控制器(6)和所述作动器(302)连接提供电压，和所述电磁铁(305)连接提供电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人船浮筏隔振装置，其特征在于，包括：
固定平台(4)；
设置在所述固定平台(4)上的基座(7)；
平行设置在所述基座(7)上方的机组安装平台(1)；
设置在所述机组安装平台(1)下方的浮筏(2)；
隔振调节单元(3)，所述隔振调节单元(3)至少包括作动器(302)以及电磁铁(305)，多个所述作动器(302)均匀连接在所述浮筏(2)和所述基座(7)之间，多对所述电磁铁(305)均匀分布在所述浮筏(2)侧面和所述固定平台(4)之间；
以及电源模块(5)和树莓派控制器(6)，所述电源模块(5)和所述树莓派控制器(6)、作动器(302)以及电磁铁(305)连接供电，所述树莓派控制器(6)和所述作动器(302)连接提供电压，和所述电磁铁(305)连接提供电流。


2.根据权利要求1所述的一种无人船浮筏隔振装置，其特征在于，所述机组安装平台(1)包括：
安装板(101)，所述安装板(101)上均匀分布多个孔洞；
以及设置在所述安装板(101)下端面的多个参考传感器(102)。


3.根据权利要求2所述的一种无人船浮筏隔振装置，其特征在于，所述参考传感器(102)为MPU6050加速度传感器或ADXL335加速度传感器；所述参考传感器(102)的数量为两个。


4.根据权利要求1所述的一种无人船浮筏隔振装置，其特征在于，所述浮筏(2)为一体式结构，包括和所述机组安装平台(1)平行设置的主筏架(201)以及设置在所述主筏架(201)下端的副筏架(202)；所述电磁铁(305)位于所述副筏架(202)侧面和所述固定平台(4)之间，所述作动器(302)上端和所述主筏架(201)连接，下端和所述基座(7)连接。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种无人船浮筏隔振装置，其特征在于，所述隔振调节单元(3)还包括：
多个上层隔振器(301)，多个所述上层隔振器(301)均匀分布在所述机组安装平台(1)的安装板(101)和浮筏(2)的主筏架(201)之间；
多个下层隔振器(303)，多个所述下层隔振器(303)均匀分布在所述主筏架(201)和所述基座(7)之间；
以及多个误差传感器(304)，多个所述误差传感器(304)和多个所述作动器(302)一一对应，每个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈延礼，姚金言，白桂强，胡鑫玉，沙永柏，周达，姜稳稳，陈欣然，彭宏泽，张国庆，张成，卫军，陈德平，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22