曹進一

摘要：隨著我國社會的不斷發(fā)展與進步，我國船用隔振器也進行了創(chuàng)新與改革。新型隔振器運用蜂窩結構的受力優(yōu)點及抗沖擊力的特征，將面內承載力低進行了全方位的改進，設計出了擁有宏觀正、負泊松比效應的最新船用蜂窩隔振器，此隔振器還可作為蜂窩基座使用。本文通過全方位的探討新型蜂窩隔振器的減震效果，從而也研究了其內部橡膠隔振器等一些隔震元器件的性能。

Abstract： With the continuous development and progress of our society， the innovation and reform of the ship vibration isolator are also carried out in China. With the characteristics of the force and impact resistance of the honeycomb structure， a full range of low bearing capacity is improved， and a new honeycomb vibration isolator with macroscopic positive and negative Poissons ratio effect is designed， and the isolator can also be used as a cellular base. In this paper， the vibration isolation effect of a new type of cellular isolator is discussed， and the performance of some isolated components such as rubber vibration isolator is also studied.

關鍵詞：船舶；新型蜂窩隔振器；減震效果

Key words： ship；new cellular vibration isolator；vibration reduction effect

中圖分類號：U661.44 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）32-0129-02

1 研究背景

在船舶的隔振系統(tǒng)中，主要有三種不同的系統(tǒng)類型，分別是單層、雙層隔振系統(tǒng)及浮筏隔振系統(tǒng)。在隔振系統(tǒng)中，隔振器是最常規(guī)也是最基礎的結構，在隔振器的隔振效果、抗沖擊能力及降噪效果中已經很難有大的突破，所以必須采用全新的設計理念和全新的設計結構、材料來進行創(chuàng)新設計。通過對于新型隔振器的深入研究，得出蜂窩隔振器及其中隔振元器件比如橡膠隔振器及鋼絲隔振器等的性能，本文就主要對此進行研究分析。

2 新型蜂窩隔振器中正、負泊松比的性能比較

2.1 蜂窩隔振器的結構分析

蜂窩隔振器主要是由上面板、蜂窩中間組及下面板三部分所構成。其中隔振器的結構尺寸的構建主要是由其設備的震動頻率及強度、要求、空間等所控制的。船舶隔振器主要是安裝在船底的板架上，其正上方則是震源。

2.2 新型蜂窩隔振器中正、負泊松比的性能分析

如圖1所示，這兩者在一定程度上存在著減振性能的差異，由此也可得知鋼面板在于復合面板的蜂窩隔振器存在19db的差異，正波動比的差異達到17db，這也就說明了在低頻段新型蜂窩隔振器有著非常好的隔振效果。在高頻段雖然有些許波動，但是并不影響整體的隔振效果，其隔振效果還是非常好的。

2.3 鋼面板與蜂窩隔振器之間的性能對比

在對新型蜂窩隔振器研究中得出以下兩個表（表1與表2），由其中的數(shù)值可得知，蜂窩隔振器能夠使頻率降低，其機器也能夠完美的避開共振點。

由此可推斷蜂窩隔振器具有良好的隔振性能，蜂窩隔振器負泊松比的性能也能達到最佳狀態(tài)。這是由于新型隔振器中的元周期是由蜂窩胞所組合，其也具備最好的變形能力，將動能轉化為變能，使減振見過達到最佳狀態(tài)。通過改善蜂窩胞元在其中的分布層數(shù)，還有其的長、寬及內壁的厚度，也可以一定程度的改善蜂窩隔振器中的頻率及其他物理特征，從而使蜂窩隔振器更能符合船舶使用。

上文主要分析了新型蜂窩隔振器的性能及減振效果，下文就隔振元器件進行全方位的分析，比如橡膠隔振器及鋼絲隔振器等其中的性能進行探討。

3 橡膠隔振器的性能研究

橡膠隔振器主要是由多層的橡膠及鋼面板所組成，他的特點就是可以根據機器的需要調整期承受力及豎向剛度，還可以與傳統(tǒng)隔振器保持相同的水平，所以在船舶及一些大型及其進行隔振的時候使用此類隔振器是最為合適的。橡膠隔振器近年來在我國各大行業(yè)中都有廣泛的運用，比如在礦石的開采中及建筑物抗震中。

由于船舶在戰(zhàn)斗中極有可能會遭到各種武器的攻擊，使得船舶受到強烈沖擊，對于船舶的本身結構會造成變形及強烈的震動，為了減少船舶中儀器設備的破壞及船舶的破壞、人員的傷亡等，改造其抗振及抗沖擊力是設計船舶最重要的一個步驟。要想使船舶的抗沖擊力進一步的提高，那么就要在船的基座上設計抗振較好的元器件。上文說道橡膠隔振器的種種優(yōu)點，那么采用其作為船舶中的抗沖擊元器件也是一種較好的辦法。采用橡膠隔振器，可以將較大的沖擊性轉變?yōu)閯菽?，并且利用橡膠的優(yōu)點將其緩緩的釋放出來，防止船舶中的設備及船舶自身受到破壞。橡膠隔振器還有以下幾個優(yōu)點：①其具有較好的彈性，可以承受較大的交變應力；②其可以自由的變換形狀，并且可以自主調整自身的硬度，滿足及其對于強度和剛度的不同要求；③其自身的阻尼度數(shù)大，能夠有效的抗振及共振；④其有滯后的功能，本身可存儲大量的能力來抵抗沖擊；⑤其體積小，安裝、拆除更加方便。

橡膠隔振器用于船舶中是由于其自身結構簡單，由橡膠及其他金屬元器件所構成，但是橡膠隔振器的性能確實很高的。在進行橡膠隔振器的研制過程中，要通過不停的實驗、優(yōu)化及改進，才能保障其性能。

橡膠隔振器的力學性能主要包括了動、靜剛度及沖擊度等。在研究中得知同一個隔振器中的這三個指標變化是一致的，比如在橡膠隔振器中增加其硬度或者內壁厚度，那么動、靜剛度和沖擊度也會在一定程度上增大，這三者之間存在著一定的聯(lián)系。

其中動剛度是橡膠隔振器衡量其動態(tài)特征的有效指標，其與沖擊剛度的比值定義中存在一定的聯(lián)系，那就是沖動比；靜剛度是橡膠隔振器在增加或者減少負荷的基礎上測量其與變形增量關系的一個比率，橡膠隔離器在使用的過程中就會用靜剛度來衡量其變形量；沖擊剛度是衡量橡膠隔振器中沖擊性能的重要指標，它是在橡膠隔振器計算其性能的參數(shù)，沖擊剛度的大小值影響了橡膠隔振器的抗振及抗沖擊效果，它主要是在橡膠隔振器受到超負荷的沖擊時，其與變形增量之間的對比概率。通過對橡膠隔振器的動態(tài)試驗及沖擊試驗中可以看出其特性，從中得出其的沖擊剛度。

橡膠隔振器的性能及抗沖擊性能直接影響到了船舶本身及船舶中設備的安全，它的性能參數(shù)在某種程度上具有重大意義，這也就是為什么橡膠隔振器可以運用到船舶上作為主要減振、抗噪音設備的原因。

4 鋼絲繩隔振器的性能研究

在船舶的建造上面，通常是使用橡膠隔振器作為主要隔振設備，而鋼絲繩隔振器主要主機隔振。在船舶主機隔振中一直是我國難以解決的問題，尤其是以柴油機為主的船舶主機。在中速柴油及低速柴油主機的隔振中，對于彈性的頻率設計要求非常低，這點并非那么容易實現(xiàn)的。另外船舶在航行的過程中與其主機存在穩(wěn)定性的矛盾，所以在此還要考慮其中的動力輸出問題。隨著我國社會經濟、技術的發(fā)展，此項技術也逐漸成熟，但是船舶中的彈性元件還是以橡膠隔離器為主，鋼絲繩隔離器作為船舶中隔振，此類報道在國外很是少見。

4.1 鋼絲繩隔振器工作的原理

當機器受到外界的影響時，就會引起其震動和沖擊，此時鋼絲繩隔離器也會發(fā)生位移，在此過程中鋼絲繩之間的鋼絲會產生摩擦和扭曲，將動能轉換為熱能，由于震動和沖擊所帶來的能量被此過程所消耗。另外在鋼絲繩隔振器受到外界沖擊的時候，其形體還會發(fā)生變化這一特性，就有效的避免了隔振器碰到底部這一現(xiàn)象，避免了由于隔振器碰到底所產生的震動，使機器能夠正常運轉，保障了機器在運行中的安全性。

4.2 鋼絲繩隔振器的廣泛應用

由于鋼絲繩隔振器的特性被我國各行各業(yè)廣泛應用，包括空調、水壩、風機等一些中小型機器中的隔振；還有汽車中的減振抗噪、船舶設備、導航設備系統(tǒng)、導彈的運輸及發(fā)射系統(tǒng)、核電站及軍用加固器等一些抗震設備等領域。

4.3 鋼絲繩隔振器的性能

鋼絲繩隔振器主要有以下性能：①鋼絲繩隔振器中的剛度可軟可硬，具有非線性，可以使機器在正常運作的過程中變形小，使機器工作穩(wěn)定；②鋼絲繩隔振器的承載能力也較大，分為為0.45千克到1000千克，其中諧振點因子的放大倍數(shù)不超過3；③鋼絲繩隔振器的結構密集，其設備精小，占據空間也較小，可以在多種場合中使用，其安裝和卸載也比較方便；④鋼絲繩隔振器可以承受的溫度范圍也比較大，包括零下75℃到175℃；⑤鋼絲繩隔振器在受到強烈撞擊的時候，只會短時間的彈性變形，而不會永久變形；⑥鋼絲繩隔振器的傳遞率也比較低，和橡膠隔振器相比，它的加速度值最大為1.76g，傳遞率為97.7%，而鋼絲繩隔振器的加速度值最大為0.3g，其傳遞率為16.6%；⑦鋼絲繩隔振器還具有耐高溫的性能，還可抗腐蝕，并且也會受到煙霧、油及一些有機溶液的影響；⑧鋼絲繩隔振器可在多種受力狀態(tài)下使用，還具備三維隔振效果；⑨鋼絲繩隔振器還有非線性這一性能，在抗沖擊和隔振方面都比其他隔振器有優(yōu)勢。

5 結束語

本文對新型蜂窩隔振器及橡膠隔振器、鋼絲繩隔振器等都做了性能分析。在對蜂窩隔振器性能分析的時候了解到其具有較好的變形特性，可以使機器達到良好的減振效果；橡膠隔振器及鋼絲繩隔振器在船舶主機上也可達到良好的減震效果，這個結果無疑是令人欣慰的。這說明了我國在此技術方面得到了較好的成果，減振性能方面存在的問題也將會得到進一步的解決，也將為我國隔振器研究中創(chuàng)下了良好的基礎。

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