技术摘要：
本发明提供一种带高静低动刚度振子周期结构的船舶推进轴系，涉及船舶推进轴系减振技术领域。该带高静低动刚度振子周期结构的船舶推进轴系，包括推进轴系，所述推进轴系内设置有若干个纵向周期排列的内孔，所述内孔包含高静低动刚度质量振子，当质量振子在静平衡位置时  全部
背景技术：
螺旋桨是水面船舶的主要推进装置，船舶在水中航行，不可避免地在艉部形成不 均匀的伴流场，螺旋桨在不均匀伴流场中旋转会产生脉动推力，经推进轴系、艉轴承、中间 轴承、推力轴承及其基座传递到船体，引起船体产生振动，进而形成水下声辐射，而船舶推 进轴系是螺旋桨工作时引起的激振力向壳体传播的主要途径，因此，对轴系振动采取有效 的控制措施显得尤为重要，是船舶艉部激励引起低频振动噪声控制的关键所在，对于船舶 推进轴系而言，其纵向振动控制的重点是减小经推力轴承基座传递至船体的二次脉动激励 力，由于纵向力传递路径为螺旋桨、传动轴、推力轴承、推力轴承基座、船体之间，因此只能 在此路径上对振源进行隔离或者消减，推进轴系的纵向静推力一般较大，隔振器需承受较 大的静载荷，因此隔振具有一定的难度，所以轴系纵向振动控制技术的研究大多安装动力 吸振器，但仍缺乏对低频纵振控制的有效措施，带高静低动刚度振子周期结构的低频带隙 特性应用于推进轴系减振具有很大的潜力，可以避免传统的动力吸振技术对低频段或超低 频段吸振效果差的不足。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题 针对现有技术的不足，本发明提供了一种带高静低动刚度振子周期结构的船舶推 进轴系，解决了现有技术中船舶推进轴系低频或超低频纵向振动控制难的问题。 (二)技术方案 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种带高静低动刚度振子 周期结构的船舶推进轴系，包括推进轴系，所述推进轴系内设置有若干个纵向周期排列的 内孔，所述内孔内均设置有质量振子，所述质量振子一侧的顶部固定连接在第一粘性阻尼 器的一端且质量振子同侧的底部固定连接在第一线性弹簧的一端，所述质量振子另一侧的 顶部固定连接在第二粘性阻尼器的一端且质量振子同侧的底部固定连接在第二线性弹簧 的一端，所述质量振子顶端固定连接有第一凸轮，所述第一凸轮顶部设置有第一滚轮，所述 第一滚轮转动连接在第一机架的中间位置，所述第一机架顶部一侧固定连接在第三线性弹 簧的底端且第一机架顶部另一侧固定连接在第三粘性阻尼器的底端，所述质量振子底端固 定连接有第二凸轮，所述第二凸轮底部设置有第二滚轮，所述第二滚轮转动连接在第二机 架的中间位置，所述第二机架底部一侧固定连接在第四线性弹簧的顶端且第二机架底部另 一侧固定连接在第四粘性阻尼器的顶端。 优选的，所述第一粘性阻尼器和第一线性弹簧的另一端均固定连接在内孔内的一 边侧壁。 3 CN 111550522 A 说　明　书 2/4 页 优选的，所述第二粘性阻尼器和第二线性弹簧的另一端均固定连接在内孔内的另 一边侧壁。 优选的，所述第三线性弹簧和第三粘性阻尼器的顶端均固定连接在内孔内的顶部 侧壁。 优选的，所述第四线性弹簧和第四粘性阻尼器的底端均固定连接在内孔内的底部 侧壁。 优选的，所述第一机架和第二机架的两侧均固定连接有滑块，所述滑块与内孔的 内壁之间均为滑动连接。 工作原理：由第一滚轮9与第一凸轮8、第二滚轮15与第二凸轮14共同构成负刚度 机构，由第一线性弹簧5与第二线性弹簧7构成正刚度机构；当质量振子3在静平衡位置时， 负刚度机构与正刚度机构并联叠加组成高静低动刚度机构。对高静低动刚度机构进行静力 分析(参见图2)；质量为m的质量振子3；第一粘性阻尼器4和第二粘性阻尼器6为阻尼系数ch 的水平方向阻尼器；第一线性弹簧5与第二线性弹簧7为刚度kh的水平弹簧；第一凸轮8与第 二凸轮14为半径为R的半圆形凸轮；第一滚轮9与第二滚轮15为半径为r的圆形滚轮；第三线 性弹簧12与第四线性弹簧17为刚度为kv的竖直弹簧；第三粘性阻尼器13与第四粘性阻尼器 18为阻尼系数为cv的竖直方向阻尼器；当系统处于静力平衡时，第四线性弹簧17的压缩量 为δ1，第三线性弹簧12的压缩量为δ2，考虑到重力的影响，则： kv(δ1-δ2)＝mg    (1) 水平方向的刚度和为2kh，当水平方向产生x位移，相应的弹性回复力为: 此时， 若 则凸轮滚轮脱离，相应的弹性回复力为f＝ 2khx。对弹性力进行求导，可得系统的动刚度位移表达式为： 当系统处于静平衡位置时， 当结构参数满足 时，系统具有准零动刚度特性即高静低动刚度特 性；这时质量振子具有低频或超低频的特征，当这种具有超低固有频率的质量振子沿着轴 系纵向周期布置就构成了推进轴系周期结构，周期结构能够表现出对弹性波的衰减域特 性，称为带隙特性。当弹性波的频率落在带隙范围内时，弹性波的传播将大大衰减，减振效 果明显提高。因此，周期结构具备对某些低频段或超低频弹性波的隔离能力。当螺旋桨在不 4 CN 111550522 A 说　明　书 3/4 页 均匀伴流场中工作时，会承受纵向脉动激励力的作用，该纵向脉动激励力的特征频率为低 频或超低频，一旦此低频纵向弹性波落入推进轴系的纵振抑制频率带隙，纵向振动即可被 抑制住，从而实现推进轴系纵向振动的控制。 (三)有益效果 本发明提供了一种带高静低动刚度振子周期结构的船舶推进轴系。具备以下有益 效果： 1、本发明通过第一线性弹簧、第二线性弹簧、第一凸轮、第一滚轮、第二凸轮、第二 滚轮构成高静低动刚度机构，使质量振子具有低频的特性，并沿着轴系周期排列组成推进 轴系周期结构，从而可以通过具有高静低动刚度振子实现船舶推进轴系的低频或超低频的 纵向振动带隙减振。 2、本发明通过将质量振子设置在船舶推进轴系的内孔中，可以节省空间，使结构 更紧凑，稳定性更好，极大的减少了推进轴系旋转时对质量振子的不利影响，具有较好的工 程应用推广前景。 附图说明 图1为本发明的整体结构示意图； 图2为本发明的质量振子单元结构示意图。 其中，1、推进轴系；2、内孔；3、质量振子；4、第一粘性阻尼器；5、第一线性弹簧；6、 第二粘性阻尼器；7、第二线性弹簧；8、第一凸轮；9、第一滚轮；10、第一机架；11、滑块；12、第 三线性弹簧；13、第三粘性阻尼器；14、第二凸轮；15、第二滚轮；16、第二机架；17、第四线性 弹簧；18、第四粘性阻尼器。