本发明公开一种用于抑制船用柴油机振动的系统以及方法。其中，所述系统包括：第一传感器，安装于柴油机上，用于测量所述柴油机的第一加速度；第二传感器，安装于船体上，用于测量所述船体的第二加速度；阻尼器，安装于所述柴油机与所述船体之间；控制设备，与所述第一传感器、第二传感器以及阻尼器连接，用于根据所述第一加速度和所述第二加速度控制所述阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动。本发明利用可控阻尼力的阻尼器实现柴油机振动的半主动控制，不需要额外的作动器，耗能成本低，并且系统只需根据柴油机的振动情况控制阻尼器的开关状态，控制方法简单，容易实现。
1.一种用于抑制船用柴油机振动的系统，其特征在于，所述系统包括：第一传感器，安装于柴油机上，用于测量所述柴油机的第一加速度；
第二传感器，安装于船体上，用于测量所述船体的第二加速度；
控制设备，与所述第一传感器、第二传感器以及阻尼器连接，用于根据所述第一加速度和所述第二加速度控制所述阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动；
其中，所述第一缸体内充满液体，所述第二缸体固定于所述第一缸体内，且所述第二缸体的侧壁上设置有节流孔，所述电磁阀与所述球阀连接，且所述电磁阀与所述球阀设置于所述活塞上，所述推杆带动所述活塞在所述第二缸体内上下运动，在所述球阀处于打开状态的情况下，所述第一缸体与所述第二缸体连通。
2.根据权利要求1所述的用于抑制船用柴油机振动的系统，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器均为加速度传感器。
3.根据权利要求1所述的用于抑制船用柴油机振动的系统，其特征在于，所述推杆与所述柴油机连接，且所述第一缸体的底部固接于所述船体上。
4.根据权利要求1所述的用于抑制船用柴油机振动的系统，其特征在于，所述系统还包括：悬置软垫，安装于所述柴油机与所述船体之间，用于隔离所述 柴油机向所述船体传递的振动，从而降低由于振动产生的噪声。
5.根据权利要求1所述的用于抑制船用柴油机振动的系统，其特征在于，所述控制设备具体用于根据所述第一加速度和所述第二加速度计算得到所述柴油机的第一速度和所述船体的第二速度，在判断所述第一速度与所述第二速度的差与所述第一速度的乘积大于零的情况下，控制所述阻尼器的电磁阀关闭，使得所述阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动，在判断所述第一速度与所述第二速度的差与所述第一速度的乘积小于零的情况下，控制所述阻尼器的电磁阀打开，使得所述阻尼器不产生阻尼力。
6.一种用于抑制船用柴油机振动的方法，其特征在于，所述方法包括：接收安装于柴油机上的第一传感器所发送的第一加速度信号和安装于船体上的第二传感器所发送的第二加速度信号；
根据所述第一加速度信号和所述第二加速度信号控制阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动；
其中，所述第一缸体内充满液体，所述第二缸体固定于所述第一缸体内，且所述第二缸体的侧壁上设置有节流孔，所述电磁阀与所述球阀连接，且所述电磁阀与所述球阀设置于所述活塞上，所述推杆带动所述活塞在所述第二缸体内上下运动，在所述球阀处于打开状态的情况下，所述第一缸体与所述第二缸体连通。
7.根据权利要求6所述的用于抑制船用柴油机振动的方法，其特征在于，所述根据所述第一加速度信号和所述第二加速度信号控制阻尼器产生的 阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动，具体包括：根据所述第一加速度信号和所述第二加速度信号计算得到所述柴油机的第一速度和所述船体的第二速度；
根据所述第一速度和所述第二速度计算得到所述第一速度与所述第二速度的差与所述第一速度的乘积；
在判断所述乘积大于零的情况下，控制所述阻尼器的电磁阀关闭，使得所述阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动，在判断所述乘积小于零的情况下，控制所述阻尼器的电磁阀打开，使得所述阻尼器不产生阻尼力。
一种用于抑制船用柴油机振动的系统以及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及船用柴油机，具体地，涉及一种用于抑制船用柴油机振动的系统以及方法。
背景技术
[0002] 随着全球经济一体化的高速增长，海洋运输业得到了持续快速的发展。海洋运输业已成为推进全球经济一体化的重要因素。海洋运输业的发展离不开船舶的发展，柴油机是船舶领域的主要动力源。船用柴油机振动过大会降低柴油机本身的可靠性和使用寿命，甚至导致隔振胶垫撕裂，其传递到船体的振动以及由振动产生的噪声严重影响用户的舒适性。随着柴油机向高速、大功率方向发展，其振动还会进一步加剧。传统的被动隔振技术越来越难以满足目前对柴油机高可靠性和高舒适性的要求。因此，研究适用于船用柴油机的振动控制新技术、新装置具有重要的应用价值。
[0003] 以胶垫悬置隔振被动控制装置的结构确定后，隔振特性也确定，无法适应突发的干扰频率的变化。主动控制技术需要额外能源，控制系统包括状态监测器、控制系统、执行器，控制系统需要合理稳定的控制算法，而且对状态监测器和执行器的实时性要求非常高，制造、运行和维护成本都非常高，在船舶实际应用中受到很大限制。主动控制技术由于耗能成本高、控制系统算法复杂很难应用于实际的船用柴油机的振动控制。因此，研究适用于船用柴油机的振动控制的半主动控制技术具有重要的应用价值。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种于抑制船用柴油机振动的系统以及方法。其中，所述系统利用可控阻尼力的阻尼器实现柴油机振动的半主动控制，不需要额外的作动器，耗能成本低，并且只需根据柴油机的振动情况控制阻尼器的开关状态，控制方法简单，容易实现。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供一种用于抑制船用柴油机振动的系统。所述系统包括：第一传感器，安装于柴油机上，用于测量所述柴油机的第一加速度；第二传感器，安装于船体上，用于测量所述船体的第二加速度；阻尼器，安装于所述柴油机与所述船体之间；控制设备，与所述第一传感器、第二传感器以及阻尼器连接，用于根据所述第一加速度和所述第二加速度控制所述阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动。
[0006] 可选地，所述第一传感器和所述第二传感器均为加速度传感器。
[0007] 可选地，所述阻尼器为单侧杆压缩型阻尼器。
[0008] 可选地，所述单侧杆压缩型阻尼器包括：第一缸体、第二缸体、活塞、电磁阀、球阀以及推杆，其中，所述第一缸体内充满液体，所述第二缸体固定于所述第一缸体内，且所述第二缸体的侧壁上设置有节流孔，所述电磁阀与所述球阀连接，且所述电磁阀与所述球阀设置于所述活塞上，所述推杆带动所述活塞在所述第二缸体内上下运动，在所述球阀处于打开状态的情况下，所述第一缸体与所述第二缸体连通。
[0009] 可选地，所述推杆与所述柴油机连接，且所述第一缸体的底部固接于所述船体上。
[0010] 可选地，所述系统还包括：悬置软垫，安装于所述柴油机与所述船体之间，用于隔离所述柴油机向所述船体传递的振动，从而降低由于振动产生的噪声。
[0011] 可选地，所述控制设备具体用于根据所述第一加速度和所述第二加速度计算得到所述柴油机的第一速度和所述船体的第二速度，在判断所述第一速度与所述第二速度的差与所述第一速度的乘积大于零的情况下，控制所述阻尼器的电磁阀关闭，使得所述阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动，在判断所述第一速度与所述第二速度的差与所述第一速度的乘积小于零的情况下，控制所述阻尼器的电磁阀打开，使得所述阻尼器不产生阻尼力。
[0012] 相应地，本发明还提供一种用于抑制船用柴油机振动的方法。所述方法包括：接收安装于柴油机上的第一传感器所发送的第一加速度信号和安装于船体上的第二传感器所发送的第二加速度信号；根据所述第一加速度信号和所述第二加速度信号控制阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动。
[0013] 可选地，所述阻尼器为单侧杆压缩型阻尼器。
[0014] 可选地，所述根据所述第一加速度信号和所述第二加速度信号控制阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动，具体包括：根据所述第一加速度信号和所述第二加速度信号计算得到所述柴油机的第一速度和所述船体的第二速度；根据所述第一速度和所述第二速度计算得到所述第一速度与所述第二速度的差与所述第一速度的乘积；在判断所述乘积大于零的情况下，控制所述阻尼器的电磁阀关闭，使得所述阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动，在判断所述乘积小于零的情况下，控制所述阻尼器的电磁阀打开，使得所述阻尼器不产生阻尼力。
[0015] 通过上述技术方案，测量柴油机的第一加速度和船体的第二加速度，根据第一加速度和第二加速度控制阻尼器产生的阻尼力对柴油机做负功，消耗柴油机的振动能量，从而抑制柴油机振动，不仅耗能成本低，而且控制方法简单，容易实现。
附图说明
[0016] 图1是本发明提供的用于抑制船用柴油机振动的系统的结构示意图；
[0017] 图2是本发明提供的系统的阻尼器的结构示意图；
[0018] 图3是柴油机的半主动控制理论的分析示意图；
[0019] 图4是本发明提供的用于抑制船用柴油机振动的方法的具体流程图。
[0020] 附图标记说明
[0021] 10第一传感器 11柴油机 12第二传感器 13船体
[0022] 14阻尼器 15控制设备 16悬置软垫 17第一缸体
[0023] 18第二缸体 19活塞 20电磁阀 21球阀 22推杆
[0024] 23节流孔
具体实施方式
[0025] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0026] 图1是本发明提供的用于抑制船用柴油机振动的系统的结构示意图。如图1所示，本发明提供的用于抑制船用柴油机振动的系统包括：第一传感器10，安装于柴油机11上，用于测量所述柴油机的第一加速度；第二传感器12，安装于船体13上，用于测量所述船体的第二加速度；阻尼器14，安装于所述柴油机11与所述船体13之间；控制设备15，与所述第一传感器10、第二传感器12以及阻尼器14连接，用于根据所述第一加速度和所述第二加速度控制所述阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动。藉此，不仅耗能成本低，而且控制方法简单，容易实现。
[0027] 在具体的实施方式中，所述第一传感器10和所述第二传感器12均为加速度传感器，所述阻尼器14为单侧杆压缩型阻尼器。
[0028] 图2是本发明提供的系统的阻尼器的结构示意图。如图2所示，在具体的应用中，所述单侧杆压缩型阻尼器包括：第一缸体17、第二缸体18、活塞19、电磁阀20、球阀21以及推杆22，其中，所述第一缸体17内充满液体，所述第二缸体18固定于所述第一缸体17内，且所述第二缸体18的侧壁上设置有节流孔23，所述电磁阀20与所述球阀21连接，且所述电磁阀20与所述球阀21设置于所述活塞19上，所述推杆22带动所述活塞19在所述第二缸体18内上下运动，在所述球阀21处于打开状态的情况下，所述第一缸体17与所述第二缸体18连通。
[0029] 在具体的实施方式中，当电磁阀20处于关闭状态时，与电磁阀20连接的球阀21也处于关闭状态，第一缸体17与第二缸体18不连通。在推杆22推动活塞19压缩的进程中，油液通过节流孔23从第二缸体内流向第二缸体外，产生阻尼力。由于阻尼器的第二缸18的侧壁上设置有多个节流孔23，随着推杆22向下运动，起作用的阻尼节流孔数减少，在流量相同的情况下，阻尼力急剧增大，阻尼力呈现极强的非线性特征。通常来说，阻尼力随推杆向下运动的速度的增大而指数增大，可起到很好的缓冲效果，可有效抑制柴油机的冲击振动。当电磁阀20处于打开状态时，与电磁阀20连接的球阀21也处于打开状态，第一缸体17与第二缸体18连通，油液从球阀21流出，阻尼力很小，可忽略。
[0030] 在具体的应用中，所述阻尼器14的推杆22与所述柴油机11连接，且所述第一缸体17的底部固接于所述船体13上。
[0031] 优选地，所述系统还包括：悬置软垫16，安装于所述柴油机11与所述船体13之间，用于隔离所述柴油机向所述船体传递的振动，从而降低由于振动产生的噪声。
[0032] 具体地，所述控制设备15用于根据所述第一加速度和所述第二加速度计算得到所述柴油机的第一速度和所述船体的第二速度，在判断所述第一速度与所述第二速度的差与所述第一速度的乘积大于零的情况下，控制所述阻尼器的电磁阀关闭，使得所述阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动，在判断所述第一速度与所述第二速度的差与所述第一速度的乘积小于零的情况下，控制所述阻尼器的电磁阀打开，使得所述阻尼器不产生阻尼力。
[0033] 图3是柴油机的半主动控制理论的分析示意图。如图3所示，柴油机11本体作为激励源使自身产生速度为v1的振动，柴油机11的振动通过悬置胶垫16传递到船体13上，引起船体的振动速度为v2，柴油机11对船体13的相对运动速度为△v＝v1-v2，阻尼器始终产生与柴油机相对运动速度△v的方向相反的阻尼力，保证阻尼力始终克服悬置胶垫16的变形力。当v1>0，△v>0，也即是柴油机的振动方向向上，相对运动速度大于零，阻尼器对柴油机做负功；当v1<0，△v<0，也即是柴油机的振动方向向下，相对运动速度小于零，阻尼器对柴油机做负功；当v1>0，△v<0，阻尼器对柴油机做正功；当v1<0，△v>0，阻尼器对柴油机做正功。如果始终存在克服胶垫变形的阻尼力，那么会存在对柴油机做正功的情况。因此，为了保证阻尼力一直对柴油机做负功，当v1*△v<0，控制设备15控制阻尼器14的阻尼力为0。
[0034] 相应地，本发明还提供一种用于抑制船用柴油机振动的方法。图4是本发明提供的用于抑制船用柴油机振动的方法的具体流程图。如图4所示，本发明提供的用于抑制船用柴油机振动的方法具体包括：在步骤S101中，接收安装于柴油机上的第一传感器所发送的第一加速度信号和安装于船体上的第二传感器所发送的第二加速度信号。接着，在步骤S102中，根据所述第一加速度信号和所述第二加速度信号计算得到所述柴油机的第一速度和所述船体的第二速度。紧接着，在步骤S103中，根据所述第一速度和所述第二速度计算得到所述第一速度与所述第二速度的差与所述第一速度的乘积。然后，在步骤S104中，判断所述乘积是否大于零。在判断所述乘积大于零的情况下，则执行步骤S105，控制所述阻尼器的电磁阀关闭，使得所述阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动。在判断所述乘积小于零的情况下，则执行步骤S106，控制所述阻尼器的电磁阀打开，使得所述阻尼器不产生阻尼力。
[0035] 其中，步骤S102、步骤S103、步骤S104、步骤S105以及步骤S106可概括总结为：根据所述第一加速度和所述第二加速度控制所述阻尼器产生的阻尼力对所述柴油机做负功，消耗所述柴油机的振动能量，从而抑制所述柴油机振动。
[0036] 本发明利用可控阻尼力的阻尼器实现柴油机振动的半主动控制，针对柴油机实际振动状态实现主动控制，不需要额外的作动器，耗能成本低，系统只需根据柴油机的振动情况控制阻尼器的开关状态，控制算法简单、容易实现。
[0037] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0038] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0039] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
