一种管路弹性穿舱双层隔振装置

技术领域

本发明涉及舰船减振降噪技术领域，具体涉及一种管路弹性穿舱双层隔振装置。

背景技术

机械噪声是舰艇隐蔽航行水声辐射的主要噪声源。机械噪声主要由辅机系统振动引起，管路系统作为辅机系统振动传递的重要通道，是机械噪声控制的薄弱点。管路系统在穿舱壁处由于涉及到隔舱密封和隔舱承压等边界条件，目前管路主要采取刚性穿舱件或基于单层隔振的弹性穿舱件，在管路穿舱部位的减振效能难以满足低噪声舰船的设计要求。

中国专利201910041120.9公开了一种密封式管路弹性穿舱隔振装置，包括支撑管体和隔振组件，支撑管体与舱体为刚性的固定连接，支撑管体与隔振组件通过弹性隔振元件实现弹性连接。在隔振组件产生振动时，弹性隔振元件吸收部分振动，使得振动产生一层降级后再传导至舱体，能够降低舱体承受的机械振动和由此产生的机械噪声。但是，该案的技术方案中与管体11刚性连接的挡环6与外部支撑管体13之间只有一道弹性减震部件-一级弹性隔振元件8实现密封和隔振。该方案由于缺少足够的中间质量体，实质上仍为单层隔振技术方案。这种两种单层隔振系统的减振效果难以满足低噪声潜艇等装备的应用需求。

双层隔振系统相对于单层隔振系统在隔振效能上有明显优势，针对低噪声潜艇等装备的现实需求，需要一种基于双层隔振设计的弹性穿舱隔振装置解决管路穿舱部位的减振问题。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种管路弹性穿舱双层隔振装置，相对于单层隔振系统，可有效提升管路穿舱部位的减振性能。

本发明的技术方案为：

一种管路弹性穿舱双层隔振装置，包括同轴装配的一个焊接垫筒、一对下层减振体、一个上层减振体、一对螺纹管和一对压紧螺盘；所述下层减振体安装于所述焊接垫筒的两端口；

所述上层减振体和所述下层减振体通过所述螺纹管和所述压紧螺盘安装在一起。

所述下层减振体包括内层钢结构、橡胶层一和外层钢结构，所述外层钢结构与所述内层钢结构通过所述橡胶层一硫化相连；

所述上层减振体包括芯管、一对橡胶层二、一对基环和分瓣法兰；所述基环通过所述橡胶层二硫化固定在所述芯管上；所述基环的内端设有法兰结构、外端设有内螺纹，所述分瓣法兰的两端分别连接一对所述基环的法兰结构；所述螺纹管的一端连接所述基环的内螺纹、另一端连接所述压紧螺盘；所述分瓣法兰的内径大于所述芯管的外径；

所述基环的外端还设有台阶圆，所述下层减振体具有中孔，所述外层钢结构通过所述中孔套设在所述上层减振体的基环的台阶圆上，且所述外层钢结构的外端面贴合所述压紧螺盘的内端面、外层钢结构的内端面贴合所述基环的台阶圆的台肩；

所述下层减振体通过所述内层钢结构连接所述焊接垫筒的端口（一是法兰结构，二是螺纹结构）。

所述焊接垫筒与所述内层钢结构之间设有下层减振体密封圈。

所述下层减振体的外层钢结构与所述上层减振体的基环之间设有上层减振体密封圈。

所述压紧螺盘与所述下层减振体的内层钢结构之间留有空隙一。

所述芯管上设有两圈凸台，所述橡胶层二连接在所述凸台上，所述凸台与所述分瓣法兰之间设有空隙二。

所述凸台与所述基环之间、所述外层钢结构与所述基环之间均具有空隙。

工作原理：

本发明通过装配设计，在所述上层减振体的芯管和所述焊接垫筒之间形成双层隔振系统。所述上层减振体的芯管为该双层隔振系统的激励端。所述焊接垫筒为该双层隔振系统的基座。所述上层减振体的橡胶层构成该双层隔振系统的上层弹簧单元，所述下层减振体的橡胶层构成该双层隔振系统的下层弹簧单元。所述上层减振体的一对基环、一对分瓣法兰连接件，所述下层减振体的外层钢结构以及所述螺纹管和压紧螺盘构成该双层减振系统的中间质量体，该中间质量体大小可通过压紧螺盘尺寸进行灵活调整。所述上层减振体的芯管为穿舱管路的流体通道，与舱壁两侧管路连接，管路系统振动通过双层系统衰减后，可有效降低传递至焊接垫筒的振动。

本发明通过所述上层减振体密封圈、所述下层减振体密封圈、所述上层减振体的橡胶层二、所述下层减振体的橡胶层一实现隔舱密封。密封圈采用相关工业规范设计，破舱状态密封圈可有效保证密封强度。所述上层减振体的橡胶层二、所述下层减振体的橡胶层一为破舱压力下的强度的薄弱点。破舱压力状态，管路弹性穿舱双层隔振装置承受单侧压力，所述上层减振体的分瓣法兰连接件与所述上层减振体的芯管上的凸台接触，所述压紧螺盘与下层减振体的内层钢结构接触，可限制所述上层减振体的橡胶层和所述下层减振体的橡胶层的轴向位移，防止橡胶层轴向大变形引起破裂。所述上层减振体的橡胶层二、所述下层减振体的橡胶层一，承受破舱压力后产生径向变形并与所述上层减振体的基环接触，限制橡胶层的径向位移，防止橡胶层径向大变形引起破裂。对承压状态的橡胶层进行轴向和径向变形限位以后，可有效保证本发明的隔舱密封强度。

本发明的有益效果：

本发明通过合理的装配设计，在所述上层减振体的芯管和所述焊接垫筒之间实现了双层隔振设计，该双层隔振系统的中间质量体可达1米通液管质量的30%以上，可有效形成双层隔振系统，经实测，该设计方案在模拟实船工况下，隔振效果不低于35dB（10Hz~10kHz总级）。

本发明通过限位设计，橡胶层结构优化设计，在保证隔振效果的情况下，可实现不小于3MPa的隔舱密封。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图中：1-1、焊接垫筒，1-2、下层减振体，1-3、上层减振体，1-4、螺纹管，1-5、压紧螺盘，1-6、上层减振体密封圈，1-7、下层减振体密封圈，1-8、法兰盘，1-9、防松螺钉，a-空隙一。

图2是本发明中下层减振体结构示意图；图中：2-1、内层钢结构，2-2、橡胶层一，2-3、外层钢结构。

图3是本发明中上层减振体的结构示意图；图中：3-1、芯管，3-2、基环，3-3、橡胶层二，3-4、分瓣法兰连接件，b-空隙二。

图4是本发明中分瓣法兰连接件的结构示意图。

图5是本发明中焊接垫筒的结构示意图。

具体实施方式

以下结合图1-5，进一步说明本发明。

一种管路弹性穿舱双层隔振装置，参见图1，包括同轴装配的一个焊接垫筒1-1、一对下层减振体1-2、一个上层减振体1-3，一对螺纹管1-4，一对压紧螺盘1-5和一对法兰盘1-8；下层减振体1-2安装于焊接垫筒1-1的两端口；

上层减振体1-3和下层减振体1-2通过螺纹管1-4和压紧螺盘1-5安装在一起。

下层减振体1-2包括内层钢结构2-1、橡胶层一2-2和外层钢结构2-3，外层钢结构2-3与内层钢结构2-1通过橡胶层一2-2硫化相连；

上层减振体1-3包括芯管3-1、一对橡胶层二3-3、一对基环3-2和分瓣法兰；基环3-2通过橡胶层二3-3硫化固定在芯管3-1上，基环3-2的顶面还可设置顶面橡胶层，该顶面橡胶层还可通过基环3-2上周向布置的通孔与橡胶层二3-3连为一体，参见图3；基环3-2的内端设有法兰结构、外端设有内螺纹，分瓣法兰的两端分别连接一对基环3-2的法兰结构；螺纹管1-4的一端连接基环3-2的内螺纹、另一端连接压紧螺盘1-5，压紧螺盘1-5设有与螺纹管1-4另一端外部螺纹适配的螺纹孔；分瓣法兰的内径大于芯管3-1的外径，分瓣法兰优选由一对半环形的分瓣法兰连接件3-4围合形成，其两端面均设置法兰结构，用于将一对基环3-2连接在一起；芯管3-1的两端设有外螺纹，外螺纹的端头设有限位台阶，限位台阶用于确保法兰盘1-8安装后，法兰盘1-8端面与芯管3-1端面平齐；

基环3-2的外端还设有台阶圆，下层减振体1-2具有中孔，外层钢结构2-3通过中孔套设在上层减振体1-3的基环3-2的台阶圆上，且外层钢结构2-3的外端面贴合压紧螺盘1-5的内端面、外层钢结构2-3的内端面贴合基环3-2的台阶圆的台肩；

下层减振体1-2通过内层钢结构2-1连接焊接垫筒1-1的端口；内层钢结构2-1与焊接垫筒1-1的连接端设有外螺纹，内层钢结构2-1与焊接垫筒1-1通过螺纹连接，二者还可通过防松螺钉1-9进行加固。

焊接垫筒1-1与内层钢结构2-1之间设有一对下层减振体密封圈1-7；优选地，参见图5，焊接垫筒1-1的两端设置内螺纹，两端面设置密封圈安装槽，优选地，该密封圈安装槽为O形密封圈安装槽。

下层减振体1-2的外层钢结构2-3与上层减振体1-3的基环3-2之间设有一对上层减振体密封圈1-6，优选地，参见图1，密封圈安装槽设置在基环3-2上。优选地，上层减振体密封圈1-6、下层减振体密封圈1-7采用O形密封圈。

压紧螺盘1-5与下层减振体1-2的内层钢结构2-1之间留有空隙一a。由于橡胶层一2-2具有弹性，压紧螺盘1-5在轴/径向力作用下，压紧螺盘1-5会与下层减振体1-2的内层钢结构2-1抵接，实现对压紧螺盘1-5极限运动范围的限制。

芯管3-1上设有两圈凸台，橡胶层二3-3连接在凸台上，凸台与分瓣法兰之间设有空隙二b。在轴/径向力作用下，凸台与分瓣法兰抵接，用于轴向限位。

凸台与基环3-2之间、外层钢结构2-3与基环3-2之间均具有空隙。

本发明的管路弹性穿舱双层隔振装置在实艇安装时的步骤如下：

1）将焊接垫筒1-1焊接在舱壁上；

2）将一对下层减振体密封圈1-7分别安装在焊接垫筒1-1两端面的密封圈安装槽内；

3）将上层减振体1-3插入焊接垫筒1-1；

4）将一对上层减振体密封圈1-6分别安装在上层减振体1-3的一对基环3-2的密封圈安装槽内；

5）将一对下层减振体1-2分别从上层减振体1-3两端穿入，将下层减振体1-2的外层钢结构2-3套入上层减振体1-3的基环3-2上，并将下层减振体1-2的内层钢结构2-1旋入焊接垫筒1-1两端的内螺纹，预紧后，在焊接垫筒1-1上配铰并安装防松螺钉1-9；

6）将一对螺纹管1-4分别旋入上层减振体1-3两端的基环3-2内；

7）将一对压紧螺盘1-8分别安装在一对螺纹管1-4上并预紧；

8）在芯管3-1两端螺纹上涂满环氧胶后，将一对法兰盘1-8分别安装在上层减振体1-3的芯管3-1两端，待胶水固化后，即完成安装。

实艇安装后，通过法兰盘1-8与舱壁两端的管路系统连接。在上层减振体1-3的芯管3-1与焊接垫筒1-1之间形成一个双层隔振系统。该双层隔振系统的上层弹簧单元、下层弹簧单元分别由上层减振体1-3的橡胶层二3-3和下层减振体1-2的橡胶层一2-2构成；中间质量体由上层减振体1-3的基环3-2、分瓣法兰连接件3-4，下层减振体1-2的外层钢结构2-3，螺纹管1-4，压紧螺盘1-5组成。

参见图1，实艇安装后，由上层减振体密封圈1-6、上层减振体1-3的橡胶层二3-3、下层减振体密封圈1-7、下层减振体1-2的橡胶层一2-2形成隔舱密封层。破舱后，本发明承受舱外向舱内的单侧压力，上层减振体1-3的橡胶层二3-3和下层减振体1-2的橡胶层一2-2是强度薄弱点。破舱后，单侧压力会使上层减振体1-3的芯管3-1上的凸台与上层减振体1-3的分瓣法兰连接件3-4接触，压紧螺盘1-5与下层减振体1-2的内侧钢结构2-1接触，形成两处薄弱点的轴向限位，避免橡胶层轴向大变形导致的破裂。

通过优化橡胶层形状，使得上层减振体1-3的橡胶层二3-3和下层减振体1-2的橡胶层一2-2变形后与上层减振体1-3的基环3-2接触，形成对橡胶层的径向限位，防止橡胶层径向大变形后出现破裂。通过对橡胶变形的限位设计有效保证了本发明破舱压力下的隔舱密封强度。

对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：

（1）、本案所公开的实施例图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；

（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；

以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本领域技术人员根据本案所公开的内容，对其中某些技术特征作出的变换均应在本案保护范围内。