船舶关键系统的隔振抗极限载荷限位系统及隔振限位方法与流程

本发明涉及一种隔振抗极限载荷限位系统及隔振限位方法，尤其涉及一种船舶关键系统的隔振抗极限载荷限位系统及隔振限位方法，属于减振安全控制。

背景技术：

1、船舶航行过程中容易因各种恶劣天气或其他因素，遭受极限载荷，该极限载荷（即冲击载荷）具有多方向、瞬时性、不可预测性等特点，易对船舶内部的关键系统造成严重损害，导致船舶无法正产航行，甚至危及船员生命安全。因此对船舶关键系统采取抗极限载荷限位措施至关重要。

2、低频大载荷隔振器的应用正是为了应对船舶在航行过程中遇到的各种振动和冲击问题。这类隔振器具有在低频段提供大阻尼和高承载能力的特点，能够有效地隔离和减少来自发动机、螺旋桨等动力系统的振动传递，保护舰艇上的精密设备和管路系统。然而，低频大载荷隔振器在受到强烈冲击时，可能会产生较大的位移，这种位移如果得不到有效控制，就可能导致与舰艇结构相连的管路等部件发生损坏。因此，限位装置的使用变得尤为关键。限位装置的主要作用是在隔振器位移超出一定范围时，提供必要的阻力或支撑，限制其进一步移动，从而保护舰艇结构和设备的安全。

3、非接触式限位装置相较于传统的接触式限位装置，具有不干扰隔振器正常工作的优点。这种设计既保证了隔振器在正常工作状态下的隔振效果不受影响，又能在冲击发生时有效限制舱筏的位移，实现了振动和冲击的双重控制。

4、经过检索，暂未发现与本技术技术方案相同或相似的专利文献。综上如何设计一种船舶关键系统的隔振抗极限载荷限位系统及隔振限位方法，使其在低频段能够提供大阻尼和高承载能力，对船舶关键系统进行隔振，在受到较大的极限载荷（即冲击载荷）时，能对船舶关键系统进行限位保护，从而能保护船舶关键系统的安全是急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种船舶关键系统的隔振抗极限载荷限位系统及隔振限位方法，其在低频段能够提供大阻尼和高承载能力，对船舶关键系统进行隔振，在受到较大的极限载荷时，能对船舶关键系统进行限位保护，从而保护了船舶关键系统的安全。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种船舶关键系统的隔振抗极限载荷限位系统，包括隔振器和限位装置，所述限位装置采用非接触式限位装置，其特征在于：所述限位装置包括限位装置一和限位装置二，所述隔振器和限位装置一的底部均与船体下方构架连接，所述隔振器和限位装置一的顶部均与需要保护的船舶关键系统的底部连接，所述限位装置二的底部与船舶关键系统的顶部连接，所述限位装置二的顶部与船体上方构架连接，船体下方构架与船体上方构架之间的间距l保持不变。

3、优选的，所述限位装置一和限位装置二均包括芯轴组件、外套和底座，所述外套设置在底座上形成壳体，所述芯轴组件伸入到外套中且所述芯轴组件与壳体之间在垂向和径向上具有间隙，形成非接触式连接结构，所述芯轴组件包括芯轴、设置在所述芯轴一端上的上安装板、设置在所述芯轴另外一端上的限位柱体和设置在所述限位柱体四周上的弹性体，所述芯轴、上安装板和限位柱体为一体结构，所述外套为分体结构，其由多个分体式外套围合而成；所述底座包括底座板和设置在所述底座板上的筒体；所述限位柱体位于分体结构外套的内腔中，芯轴的一端穿过分体结构外套且外露于所述分体结构外套，上安装板设置在所述外露于所述分体结构外套的芯轴的一端上；分体结构外套过盈安装在所述底座的筒体中后，利用连接件穿过底座板拧入到分体结构外套的底部中，从而将底座板和分体结构外套连接在一起。

4、本发明还公开一种根据如上所述的隔振抗极限载荷限位系统的隔振限位方法，其是当船舶关键系统受到极限载荷冲击产生位移时，利用所述隔振器进行隔振保护，此时，限位装置一和限位装置二为非接触式结构，不进行限位工作；当受到较大的极限载荷冲击产生较大位移时，此时，限位装置一和限位装置二形成接触式结构，对船舶关键系统进行限位保护。

5、优选的，所述限位装置一和限位装置二均包括芯轴组件、外套和底座，所述芯轴组件与需要保护的船舶关键系统连接，外套与底座连接形成壳体，所述底座与船体下方构件连接，所述芯轴组件的顶部与船舶关键系统连接，所述芯轴组件伸入到外套中且所述芯轴组件与壳体之间在垂向和径向上具有间隙，形成非接触式连接结构；

6、在位于限位装置一的芯轴组件的顶部与船舶关键系统之间设置了多个调整垫片；当隔振器中的隔振器橡胶体发生蠕变导致位限位装置一中的垂向间隙减小以及限位装置二中的垂向间隙增大时，通过将所述多个调整垫片中的一些调整垫片取出放置到安装到限位装置二的芯轴组件的顶部与船体上方构架之间的位置，从而使得垂向间隙恢复正常。

7、优选的，所述隔振器还包括上安装座和下安装座，所述上安装座包括上座板和设置在所述上座板底面上的向下凸出的锥形圆凸台，下安装座包括下座板和设置在所述下座板顶面上的锥套，所述锥形圆凸台插入到锥套中且利用隔振器橡胶体硫化粘接在锥形圆凸台的外锥面与锥套的内锥面之间，从而通过隔振器橡胶体将上安装座和下安装座连接起来，所述隔振器橡胶体呈锥套状，隔振器橡胶体的底部设置为内凹状，所述内凹状隔振器橡胶体底部形成的凹槽即为隔振器橡胶体的底部空间a；隔振器橡胶体顶面与上座板底面之间形成空间b；所述上座板的顶面与要保护的船舶关键系统连接，下座板的底面与船体下方构架连接；

8、通过减小橡胶体底部的底部空间a的空间体积，从而使得受到极限载荷时，橡胶体底部在上述减小后的底部空间a内膨胀变形接触以及通过减小橡胶体顶部的空间b的空间体积，从而使得受到极限载荷时，橡胶体顶部在上述减小后的空间b内膨胀变形接触，从而提高隔振器的径向刚度和垂向刚度，进而提高了隔振器的极限载荷刚度的。

9、优选的，所述减小橡胶体底部的底部空间a的空间体积是在锥形圆凸台的底端面上设置有延长部，使得所述延长部伸入到所述底部空间a中，从而减小了底部空间a的空间体积的；所述减小橡胶体顶部的空间b的空间体积是在上座板的底面上设置凸缘部，使得所述凸缘部伸入到所述空间b中，从而减小了空间b的空间体积的。

10、优选的，将内凹状橡胶体底部的内侧型面设计成三段斜线状结构，包括斜线段一型面、斜线段二型面和斜线段三型面，所述斜线段一型面、斜线段二型面和斜线段三型面依次首尾衔接在一起；当受到极限载荷作用时，是利用所述斜线段一型面与延长部的外周面相贴合接触以提供径向刚度以及利用所述斜线段二型面与延长部的底端面相贴合接触以提供垂向刚度的；

11、将橡胶体顶部的型面设计成两段斜线状结构，包括斜线段四型面和斜线段五型面，所述斜线段四型面和斜线段五型面依次首尾衔接在一起；当受到极限载荷作用时，是利用所述斜线段四型面与凸缘部的底端面相贴合接触以提供垂向刚度的。

12、优选的，所述芯轴组件包括芯轴、设置在所述芯轴一端上的上安装板、设置在所述芯轴另外一端上的限位柱体和设置在所述限位柱体四周上的弹性体，所述芯轴、上安装板和限位柱体为一体结构，所述外套为分体结构，其由多个分体式外套围合而成；所述底座包括底座板和设置在所述底座板上的筒体；

13、限位装置组装时，先将分体结构外套围合在芯轴组件的外部，使得限位柱体位于分体结构外套的内部，上安装板位于分体结构外套的外部，然后再将带有芯轴组件的分体结构外套过盈压装到底座的筒体中，再通过连接件将底座板和分体结构外套连接在一起。

14、优选的，所述限位柱体设置成大头端在上，小头端在下的倒锥形，包裹在倒锥形限位柱体上的弹性体的外侧面与壳体的内面之间的距离是固定不变的；

15、以靠近倒锥形限位柱体大头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点e，转动所述侧周面来调整垂向刚度和径向刚度或以靠近倒锥形限位柱体小头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点f，转动所述侧周面来调整垂向刚度和径向刚度。

16、优选的，所述以靠近倒锥形限位柱体大头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点e，转动所述侧周面来调整垂向刚度和径向刚度时，包括以下步骤：

17、当对垂向刚度进行调整时：以靠近倒锥形限位柱体大头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点e，将所述侧周面朝远离外套一侧转动，从而使得位于倒锥形限位柱体底面与底座的顶面之间的形变橡胶体面积减小，将垂向压缩刚度减小，从而使得垂向刚度减小；反之，以靠近倒锥形限位柱体大头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点e，将所述侧周面朝靠近外套一侧转动，从而使得位于倒锥形限位柱体底面与底座板的顶面之间的形变橡胶体面积增加，将垂向压缩刚度增加，从而使得垂向刚度增加；

18、当对径向刚度进行调整时：以靠近倒锥形限位柱体大头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点e，将所述侧周面朝远离外套一侧转动，从而使得位于倒锥形限位柱体侧周面与外套的内侧周面之间的形变橡胶体厚度增加，将径向刚度减小；反之，以靠近倒锥形限位柱体大头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点e，将所述侧周面朝靠近外套一侧转动，从而使得位于倒锥形限位柱体侧周面与外套的内侧周面之间的形变橡胶体厚度减小，将径向刚度增加；

19、所述以靠近倒锥形限位柱体小头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点f，转动所述侧周面来调整垂向刚度和径向刚度时，包括以下步骤：

20、当对垂向刚度进行调整时：以靠近倒锥形限位柱体小头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点f，将所述侧周面朝远离外套一侧转动，从而使得位于倒锥形限位柱体上表面与外套的内顶面之间的形变橡胶体面积减小，将垂向拉伸刚度减小，从而使得垂向刚度减小；反之，以靠近倒锥形限位柱体小头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点f，将所述侧周面朝靠近外套一侧转动，从而使得位于倒锥形限位柱体上表面与外套的内顶面之间的形变橡胶体面积增加，将垂向拉伸刚度增加，从而使得垂向刚度增加；

21、当对径向刚度进行调整时：以靠近倒锥形限位柱体小头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点f，将所述侧周面朝远离外套一侧转动，从而使得位于倒锥形限位柱体侧周面与外套的内侧周面之间的形变橡胶体厚度增加，将径向刚度减小；反之，以靠近倒锥形限位柱体小头端处的倒锥形限位柱体侧周面的端部为转动点f，将所述侧周面朝靠近外套一侧转动，从而使得位于倒锥形限位柱体侧周面与外套的内侧周面之间的形变橡胶体厚度减小，将径向刚度增加。

22、本发明的有益效果在于：本发明既能在低频段能够提供大阻尼和高承载能力，对船舶关键系统进行隔振，又能在受到较大的极限载荷时，能对船舶关键系统进行限位保护，从而保护了船舶关键系统的安全。将由芯轴、上安装板和限位柱体组成的芯轴组件设计成了一体结构，其部件之间无需像现有技术一样通过螺丝连接，当承受垂向向上的拉伸力时，一体结构的芯轴组件能够承受更大的作用力；但是将芯轴组件设计成一体结构后，其截面形成了两端大，中间小的工型状，在组装时无法放置到像现有技术中的整体式外壳中，从此，本发明将外套设计成了分体式结构，以便于一体结构的芯轴组件的组装；另外，将分体式结构外套通过过盈力装配到底座上，这样外套与底座之间的连接结构除了螺栓等连接件形成的连接结构外，还新增了外套与底座之间的过盈连接结构，当承受垂向向上的拉伸力时，由螺栓等连接件形成的连接结构和外套与底座之间的过盈连接结构共同承受向上的拉伸力，从而通过上述几个方面的共同改进，使得本发明中的限位装置的抗拉强度大幅增加，在进行垂向拉伸限位时，能够避免部件之间的连接件出现断裂等失效问题，从而保证了限位装置在工作时能正常发挥作用，进而保护了船舶关键系统的安全。通过调整限位柱体的侧周面的斜率从而调整弹性体与壳体相接触时的形变橡胶体面积和形变橡胶体厚度，以对垂向刚度和径向刚度进行调整，从而使得本发明能根据实际工况，对限位装置在垂向和径向上的刚度进行调整，提高了实用性，满足了各种应用工况的需求。