一种用于波浪自适应船舶三自由度液压互联悬架

1.本发明涉及液压互联悬架技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于波浪自适应船舶三自由度液压互联悬架。


背景技术：

2.液压互联悬架最早应用于汽车上，综合提升车辆性能，改善驾驶体验。对于救助船舶而言，面对恶劣海况冲击时，船体纵摇幅度大，易产生高应力且乘坐舒适性差。船舶具有波浪适应效果的关键在于船舶具有缓冲减振的能力，现有的波浪适应救助船舶安装单独的螺旋弹簧提供刚性力或安装弹簧减振器综合改善救助船减振性能，但这样的方式只能将救助船刚度、阻尼值改善至另一固定值，一定程度上改善救助船减振特性，无法做到灵活调整，而液压悬架系统作为另一种减振方式，可以很好的满足这一特性。
3.液压悬架系统应用在船舶中，是由安装于上、下船体之间的单向或双向作用液压缸、连接各液压缸之间的油管以及安装于油路中的阻尼阀和蓄能器组成。悬架系统从控制力的角度可分为被动式悬架、主动式悬架和半主动式悬架。被动式悬架一般由桁架结构和弹簧减振器组成，结构简单、可靠性高，但系统刚度和阻尼系数无法调整，只能被动地适应外界激励；主动式悬架系统内部具有力发生器，可以实时控制系统的刚度、阻尼系数及悬架的高度。其调节范围广泛、控制力精准，能兼顾船舶的行驶平顺性和操纵稳定性，但系统整体体积大、质量大、能耗高，极端情况可能失效等缺点；半主动式悬架主要由可变弹性元件和可调阻尼器组成，可依据悬架系统的状态对刚度和阻尼进行连续调节，通过简单的控制系统便可使系统始终处于最佳刚度和阻尼。救助船舶在面对复杂海况冲击时，上船体会无时无刻产生多自由度的运动，在现有的应用研究中，多针对某一自由度的运动进行缓冲减振，并以此进行回路设计，对其他自由度的运动的减振效果不佳。所以，悬架系统在应用于救助船舶时，对船舶综合减振能力以及操纵性、舒适性都提出了更高的要求。


技术实现要素：

4.根据上述提出的技术问题，提供一种用于波浪自适应船舶三自由度液压互联减振悬架，将四个液压缸通过液压管路的连接形式，设计了一种液压互联悬架，其中，在液压回路中加入蓄能器、可调阻尼阀、两段对称液压缸等元件，通过特定的悬架回路中的连接方式将液压缸相连接，以满足船舶横摇、纵摇、垂荡三自由度运动补偿，提高船舶综合减振能力以及操纵性、乘坐舒适性。
5.本发明采用的技术手段如下：
6.一种用于波浪自适应船舶三自由度液压互联悬架，包括：双船体船舶、液压互联悬架、液压互联回路，其中：
7.双船体船舶，包括上船体和下船体，下船体包括左船体和右船体；
8.液压互联悬架设置在上船体和下船体之间，使得上船体悬置于左船体和右船体上方，用于提供上船体、左船体以及右船体的相对运动；
9.液压互联回路设置在上船体与左船体、右船体之间，提供上船体横摇、纵摇、垂荡三自由度运动补偿。
10.进一步地，所述液压互联悬架包括左上液压缸、右上液压缸、左下液压缸、右上液压缸；其中：
11.每个液压缸都能往复运动，即左上液压缸杆、右上液压缸杆、左下液压缸杆、右上液压缸杆与左上液压缸活塞、右上液压缸活塞、左下液压缸活塞、右上液压缸活塞连接；通过活塞和杆将左上液压缸、右上液压缸、左下液压缸以及右上液压缸分隔成左上液压缸有杆腔、右上液压缸有杆腔、左下液压缸有杆腔、右上液压缸有杆腔和左上液压缸无杆腔、右上液压缸无杆腔、左下液压缸无杆腔、右上液压缸无杆腔。
12.进一步地，所述左上液压缸杆、右上液压缸杆、左下液压缸杆、右上液压缸杆与上船体相连接，所述左上液压缸、右上液压缸、左下液压缸、右上液压缸的底架与所述左船体和右船体相连接。
13.进一步地，所述液压互联回路包括第一两段对称液压缸、第二两段对称液压缸、四个蓄能器、四个可调阻尼阀以及连接装置；其中：
14.每个两段对称液压缸都能往复运动，即第一两段对称液压缸杆、第二两段对称液压缸杆与第一两段对称液压缸活塞、第二两段对称液压缸活塞连接，第一两段对称液压缸、第二两段对称液压缸通过杆和活塞分隔成第一两段对称液压缸左有杆腔、第一两段对称液压缸右有杆腔、第二两段对称液压缸左有杆腔、第二两段对称液压缸右有杆腔和第一两段对称液压缸左无杆腔、第一两段对称液压缸右无杆腔、第二两段对称液压缸左无杆腔、第二两段对称液压缸右无杆腔；
15.可调阻尼阀与两段对称液压缸无杆腔回路相连，以完成可调阻尼阀的回路连接；
16.蓄能器与可调阻尼阀相连，以完成蓄能器的回路连接；
17.连接装置均为液压管路，以用来连接整体回路。
18.进一步地，所述第一两段对称液压缸左有杆腔与所述左上液压缸无杆腔相连，所述第二两段对称液压缸左无杆腔与所述左上液压缸有杆腔相连，以完成所述左上液压缸的回路连接；
19.所述第一两段对称液压缸左无杆腔与所述左下液压缸有杆腔相连，所述第二两段对称液压缸左有杆腔与所述左下液压缸有杆腔相连，以完成所述左下液压缸的回路连接；
20.所述第一两段对称液压缸右无杆腔与所述右上液压缸无杆腔相连，所述第二两段对称液压缸右有杆腔与所述右上液压缸有杆腔相连，以完成所述右上液压缸的回路连接；
21.所述第一两段对称液压缸右有杆腔与所述右下液压缸有杆腔相连，所述第二两段对称液压缸右无杆腔与所述右下液压缸无杆腔相连，以完成所述右下液压缸的回路连接。
22.进一步地，所述可调阻尼阀设置在管路中或液压缸出口处，所述可调阻尼阀改变所述蓄能器的开度，从而调整所述液压互联悬架的减振特性。
23.进一步地，所述上船体在左船体与右船体之上以及不接触水面，所述左船体与右船体接触水面的布置形式。
24.进一步地，所述左上液压缸、所述右上液压缸、所述左下液压缸、所述右上液压、所述第一两段对称液压缸以及所述第二两段对称液压缸均为单伸出液压缸。
25.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
26.1、本发明利用液压互联悬架设计了一种波浪自适应船舶三自由度液压互联减振悬架。现有的液压互联悬架多为应用于汽车领域中，其多针对于横摇与纵摇运动进行减振，导致用于船舶领域时，面对复杂海况的冲击，船体运动模态复杂，波动较大，其减振能力较差。本发明设计一种特定互联回路将元件相连，能够至少满足船体船舶横摇、纵摇、垂荡三自由度运动补偿，有效改善的船舶的减振能力。
27.2、本发明在液压互联悬架回路中添加了一种两段对称液压缸。现有的液压互联悬架回路，由于固定的互联形式，因此其应对不同工作环境的适应性较差，提供的刚度特性有限。本发明则是在回路中添加了一种两段对称液压缸，使得船舶的整体刚度特性增加，提升船舶的操纵性与乘坐舒适性。
28.3、本发明提供的用于波浪自适应船舶三自由度液压互联悬架，凭借其特定的互联回路在工作过程中能够满足船体船舶横摇、纵摇、垂荡三自由度运动补偿，有效改善的船舶的减振能力；在面对强烈冲击时，回路中添加的两段对称液压缸能够提供更大的刚度特性，并且回路中的蓄能器与可调阻尼阀在面对冲击时，能够起很好的缓冲作用，提供良好的阻尼特性，能够更好的满足船舶的作业环境，减小了上船体的横摇角、纵摇角与垂向加速度，提升船舶的操纵性与乘坐舒适性。
29.基于上述理由本发明可在波浪自适应船舶等领域广泛推广。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例提供的双船体船舶侧视图。
32.图2为本发明液压互联悬架回路图。
33.图中：1、双船体船舶；2、上船体；3、推进器；4、液压互联悬架；5、下船体；6、左上液压缸；6a、左上液压缸杆；6b、左上液压缸活塞；6c、左上液压缸有杆腔；6d、左上液压缸无杆腔；7、右上液压缸；7a、右上液压缸杆；7b、右上液压缸活塞；7c、右上液压缸有杆腔；7d、右上液压缸无杆腔；8、左下液压缸；8a、左下液压缸杆；8b、左下液压缸活塞；8c、左下液压缸有杆腔；8d、左下液压缸无杆腔；9、右下液压缸；9a、右下液压缸杆；9b、右下液压缸活塞；9c、右下液压缸有杆腔；9d、右下液压缸无杆腔；10、第一两段对称液压缸；10a、第一两段对称液压缸杆；10b、第一两段对称液压缸活塞；10c、第一两段对称液压缸左无杆腔；10d、第一两段对称液压缸左有杆腔；10e、第一两段对称液压缸右有杆腔；10f、第一两段对称液压缸右无杆腔；11、第二两段对称液压缸；11a、第二两段对称液压缸杆；11b、第二两段对称液压缸活塞；11c、第二两段对称液压缸左无杆腔；11d、第二两段对称液压缸左有杆腔、11e、第二两段对称液压缸右有杆腔；11f、第二两段对称液压缸右无杆腔；12、第一皮囊式蓄能器；13、第一可调阻尼阀；14、第二皮囊式蓄能器；15、第二可调阻尼阀；16、第三皮囊式蓄能器；17、第三可调阻尼阀；18、第四皮囊式蓄能器；19、第四可调阻尼阀；20、第一液压管路；21、第二液压管路；22、第三液压管路；23、第四液压管路；24、第五液压管路；25、第六液压管路；26、第七液压管路；27、第八液压管路。
具体实施方式
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
37.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
39.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
40.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
41.本发明提供了一种用于波浪自适应船舶三自由度液压互联悬架，包括：双船体船舶、液压互联悬架、液压互联回路，其中：
42.如图1所示，双船体船舶1，包括上船体2和下船体5，下船体包括左船体和右船体；在本实施例中，上船体2不与水面接触，位于左、右船体上方，还包括设置在左、右船体后方的推进器3。
43.液压互联悬架4设置在上船体2和下船体5之间，使得上船体2悬置于左船体和右船体上方，用于提供上船体2、左船体以及右船体的相对运动；具体实施时，作为本发明优选的实施方式，如图2所示，液压互联悬架包括左上液压缸6、右上液压缸7、左下液压缸8、右上液压缸9；其中：
44.每个液压缸都能往复运动，即左上液压缸杆6a、右上液压缸杆7a、左下液压缸杆8a、右上液压缸杆9a与左上液压缸活塞6b、右上液压缸活塞7b、左下液压缸活塞8b、右上液压缸活塞9b连接；通过活塞和杆将左上液压缸6、右上液压缸7、左下液压缸8以及右上液压缸9分隔成左上液压缸有杆腔6c、右上液压缸有杆腔7c、左下液压缸有杆腔8c、右上液压缸有杆腔9c和左上液压缸无杆腔6d、右上液压缸无杆腔7d、左下液压缸无杆腔8d、右上液压缸无杆腔9d。
45.具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述左上液压缸杆6a、右上液压缸杆7a、左下液压缸杆8a、右上液压缸杆9a与上船体2相连接，所述左上液压缸6、右上液压缸7、左下液压缸8、右上液压缸9的底架与所述左船体和右船体相连接。
46.液压互联回路设置在上船体与左船体、右船体之间，提供上船体横摇、纵摇、垂荡三自由度运动补偿。
47.具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述液压互联回路包括第一两段对称液压缸10、第二两段对称液压缸11、四个蓄能器、四个可调阻尼阀以及连接装置；其中：
48.每个两段对称液压缸都能往复运动，即第一两段对称液压缸杆10a、第二两段对称液压缸杆11a与第一两段对称液压缸活塞10b、第二两段对称液压缸活塞11b连接，第一两段对称液压缸10、第二两段对称液压缸11通过杆和活塞分隔成第一两段对称液压缸左有杆腔10d、第一两段对称液压缸右有杆腔10e、第二两段对称液压缸左有杆腔11d、第二两段对称液压缸右有杆腔11e和第一两段对称液压缸左无杆腔10c、第一两段对称液压缸右无杆腔10f、第二两段对称液压缸左无杆腔11c、第二两段对称液压缸右无杆腔11f；优选的，第一两段对称液压缸10和第二两段对称液压缸11水平固定放置。
49.可调阻尼阀与两段对称液压缸无杆腔回路相连，以完成可调阻尼阀的回路连接；
50.蓄能器与可调阻尼阀相连，以完成蓄能器的回路连接；
51.连接装置均为液压管路，以用来连接整体回路。具体的，左上液压缸无杆腔6d、左下液压缸无杆腔8d通过相应的第二液压管路21、第六液压管路25与第一两段对称液压缸左有杆腔10d、第二两段对称液压缸左有杆腔11d连接，左上液压缸有杆腔6c、左下液压缸有杆腔8c通过相应的第一液压管路20、第五液压管路24与第二两段对称液压缸左无杆腔11c、第一两段对称液压缸左无杆腔10c连接；右上液压缸无杆腔7d、右上液压缸无杆腔9d)通过相应的第四液压管路23、第八液压管路27与第一两段对称液压缸右无杆腔10f、第二两段对称液压缸右无杆腔11f连接，右上液压缸有杆腔7c、右下液压缸有杆腔9c通过相应的第三液压管路22、第七液压管路26与第一两段对称液压缸右有杆腔10e、第二两段对称液压缸右有杆腔11e连接，以形成相应的压缩容腔，每个压缩容腔需要一定的弹性装置用于缓冲系统，因此在每个回路上示出了相应的第一皮囊式蓄能器12、第二皮囊式蓄能器14、第三皮囊式蓄
能器16、第四皮囊式蓄能器18。在各蓄能器与相应的压缩容腔之间示出有第一可调阻尼阀13、第二可调阻尼阀15、第三可调阻尼阀17、第四可调阻尼阀19，可调阻尼阀可设置在管路中或液压缸出口处。可调阻尼阀改变所述蓄能器的开度，从而调整所述液压互联悬架的减振特性。所述蓄能器提供所述液压互联悬架4的“弹性力”。所述两段对称液压缸通过与所述液压缸腔室的连接，增加了所述上船体2与所述左、右船体的横摇、纵摇、垂荡刚度，减小了所述上船体2的横摇角、纵摇角。
52.具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述左上液压缸、所述右上液压缸、所述左下液压缸、所述右上液压、所述第一两段对称液压缸以及所述第二两段对称液压缸均为单伸出液压缸。
53.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。