[发明专利]电磁式船舶轴系横向振动主动控制装置

说明书

一种电磁式船舶轴系横向振动主动控制装置，包括：两个永磁体，套在轴系上，其中一个永磁体的N极与另一个永磁体的S极相对；至少两个缠绕有线圈的铁芯，所述至少两个铁芯位于所述两个永磁体之间，并沿轴系的径向分布，相邻两铁芯之间呈90度，铁芯远离轴系的一端通过减震装置连接到环绕轴系的金属环；阻磁隔层，包围着轴系并将相邻的铁芯隔开；检测部件，用于检测轴系的横向振动；以及控制器，用于根据检测部件检测到的轴系横向振动信息，控制所述线圈电流的大小，实现对电磁力的控制，以抑制轴系振动。控制器根据轴系的加速度和转速，调整线圈电流的频率和大小，通过套在轴系上的永磁体，对轴系施加反作用力，达到抑制轴系振动的目的。

技术领域

本发明属于船舶振动与噪声振动控制领域，具体涉及电磁式船舶轴系横向振动主动控制装置。

背景技术

船舶的轴系是动力传送的主要设备，它将主机和螺旋桨有效连接，并且形成一套完整的动力体系，螺旋桨产生的轴向推力能够使船舶正常行驶。当轴系出现主机力传递不均匀、力矩和安装不能对中，材料加工不精确等现象时，就会使轴系产生不平衡的状态，出现回旋振动。此外，螺旋桨在不均匀的流场中工作，会引起船舶尾部的扰动，使船舶出现共振和局部振动。严重的回旋振动可能会引起轴系的弯曲应力过大，而使其断裂，危害人体生命。目前，大多采用以下方法来减小轴系的回转振动。

提高部件的加工工艺，减少部件的质量不均匀分布，降低不平衡质量引起地不平衡力或力矩。优化设备结构设计，比如旋转设备的振动往往优于往返运动设备。优化轴系运行区间，避免共振。

当外界激励频率与轴系的固有频率相同时，轴系将产生共振，严重时轴系会由于共振而失效损毁。因此，可以通过改变外界激励频率来避免共振，如果外界激励频率是固定不变的，则可以通过改变轴系中某项参数(如改变轴承支撑刚度、支撑位置)，改变系统的固有频率，避开共振区域，达到减小系统响应，控制设备振动的目的。

当共振现象不可避免时，可降低系统振动响应。例如轴稳定运行转速大于临界转速时，为了尽可能降低共振产生的破坏，就要快速越过共振区域，缩短在共振区域的运转时间，降低系统振动响应。也可以通过增加系统阻尼，消耗共振时产生的能量，实现减小振幅，降低共振影响的目标，例如安装轴承支撑时增大隔振器的阻尼等。

但是这些都是改善工艺或者被动控制，对于轴系主动减振控制研究相对较少。因此，尝试研究轴系横向振动是一个很有意义的话题。

发明内容

本发明提供一种电磁式船舶轴系横向振动主动控制装置，用于抑制轴系的横向振动。

根据本发明实施例的一方面，提供一种电磁式轴系横向振动主动控制装置，包括：

两个永磁体，套在轴系上，其中一个永磁体的N极与另一个永磁体的S极相对；

至少两个缠绕有线圈的铁芯，所述至少两个铁芯位于所述两个永磁体之间，并沿轴系的径向分布，相邻两铁芯之间呈90度，铁芯远离轴系的一端通过减震装置连接到环绕轴系的金属环；

阻磁隔层，包围着轴系并将相邻的铁芯隔开；

检测部件，用于检测轴系的横向振动；以及

控制器，用于根据检测部件检测到的轴系横向振动信息，控制所述线圈电流的大小，以抑制轴系振动。

可选地，所述铁芯具有四个。

可选地，所述减震装置包括：

连杆，位于所述金属环的腔体内，该腔体与金属环的圆周部分垂直交错，所述连杆的一端从所述腔体近端的开口伸出与所述铁芯连接，所述连杆的另一端具有凸台，所述腔体远端的开口安装有锁紧部件；以及

套在所述连杆上且分居于所述凸台两侧的第一弹簧和第二弹簧，其中，所述第一弹簧的两个端部分别与所述凸台和所述锁紧部件接触，所述第二弹簧的两个端部分别与所述凸台和所述金属环圆周部分的外表面接触。