屈馳 曾云翔 賈輝

摘? 要：根據(jù)船載設(shè)備的安裝與使用環(huán)境，采用新型減振器對(duì)船載放射性污染檢測(cè)裝置進(jìn)行了整體減振設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)設(shè)備整體減振系統(tǒng)的載荷計(jì)算，并依據(jù)艦船振動(dòng)試驗(yàn)條件對(duì)減振系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，分析結(jié)果表明，船載放射性污染檢測(cè)裝置減振系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案滿足抗振動(dòng)及可靠性指標(biāo)要求，能為相關(guān)設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：檢測(cè)裝置;船載;減振;分析

中圖分類號(hào)：U664? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）30-0102-02

Abstract： According to the installation and use environment of shipborne equipment， a new type of shock absorber is used to reduce the vibration of shipborne radioactive pollution detection device. Through the load calculation of the integral damping system of the equipment， and according to the vibration test conditions of the warship， the simulation analysis of the damping system is carried out. The design scheme of vibration damping system of shipborne radioactive pollution detection device meets the requirements of anti-vibration and reliability index， and can provide reference for related design.

Keywords： detection device; shipborne; vibration reduction; analysis

引言

船載放射性污染檢測(cè)裝置配置于船艙內(nèi)，專門(mén)用于人員沾染全覆蓋、高精度、一體化復(fù)合檢測(cè)的專業(yè)級(jí)固定式艦船核輻射醫(yī)學(xué)檢測(cè)設(shè)備。該裝備的研制有助于我國(guó)建立健全輻射健康防護(hù)管理體系，符合我國(guó)核檢測(cè)裝備國(guó)產(chǎn)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)用前景廣闊[1]。

現(xiàn)有的放射性污染檢測(cè)設(shè)備主要固定于室內(nèi)廠房地面上，空間寬敞，抗振需求不高，且采用常規(guī)的膠墊進(jìn)行減振。但海上環(huán)境嚴(yán)苛，振動(dòng)環(huán)境復(fù)雜，且空氣中濕度大、鹽度高，容易腐蝕膠墊;針對(duì)以上問(wèn)題，須對(duì)船載放射性污染檢測(cè)裝置采用諸如APN鋼絲繩減振器等具備不老化、耐腐蝕、高內(nèi)在阻尼、低共振放大、強(qiáng)沖擊衰減、寬溫度范圍等特點(diǎn)的新型減振器材，并進(jìn)行減振結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析，以保障設(shè)備在復(fù)雜海況下的安全使用。

1 設(shè)備的整體參數(shù)

船載放射性污染檢測(cè)裝置由設(shè)備主體及減振系統(tǒng)組成如圖1所示。

根據(jù)船艙內(nèi)的安裝使用空間要求，設(shè)備主體外形設(shè)計(jì)尺寸為1000mm×800mm×2200mm。

同時(shí)基于結(jié)構(gòu)三維模型和元器件理論重量，計(jì)算設(shè)備重量，計(jì)算結(jié)果誤差在±8%范圍內(nèi)。設(shè)備計(jì)算總重：258kg，設(shè)備實(shí)際總重：238～278kg。

2 設(shè)備的減振系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為保障設(shè)備整體減振效果及可靠性，整體減振系統(tǒng)由8個(gè)鋼絲繩減振器及附件組成。特選艦船用APN鋼絲繩減振器，該減振器具有不老化、耐腐蝕、高內(nèi)在阻尼、低共振放大、強(qiáng)沖擊衰減、寬溫度范圍等特點(diǎn)。

該型號(hào)鋼絲繩減振器承載參數(shù)：

（1）最大靜態(tài)承載：77kg。

（2）最大動(dòng)態(tài)承載：31mm。

根據(jù)設(shè)備的重心及艦船振動(dòng)環(huán)境將減振器在設(shè)備上進(jìn)行安裝布局[2]如圖2所示。

（1）設(shè)備底部設(shè)置6個(gè)減振器與艙內(nèi)地面甲板用螺栓固定。

（2）設(shè)備背面靠近頂面2個(gè)減振器與艙內(nèi)墻面甲板用螺栓固定。

3 設(shè)備整體振動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算、仿真

3.1 設(shè)備整體振動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算

（1）靜態(tài)承載計(jì)算：

本設(shè)備底部安裝6個(gè)減振器，頂部側(cè)面安裝2個(gè)減振器，整體減振系統(tǒng)最大靜態(tài)承載為462kg（77kg×6個(gè)）。

本設(shè)備靜態(tài)重量≤280kg，人員重量≤100kg，總計(jì)靜態(tài)重量≤380kg。

結(jié)論：整體減振系統(tǒng)最大靜態(tài)承載462kg≥設(shè)備最大靜態(tài)重量380kg，因此整體減振系統(tǒng)滿足設(shè)備靜態(tài)承載技術(shù)要求。

（2）動(dòng)態(tài)承載計(jì)算：

a.根據(jù)艦船設(shè)備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法：振動(dòng)試驗(yàn)部分[3]，試驗(yàn)環(huán)境要求：振動(dòng)頻率1～16Hz，位移1mm。

結(jié)論：振動(dòng)試驗(yàn)位移1mm<整體減振系統(tǒng)最大動(dòng)態(tài)承載31mm，因此整體減振系統(tǒng)滿足設(shè)備動(dòng)態(tài)承載技術(shù)要求。

b.根據(jù)可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)要求：水面艦船振動(dòng)頻譜，運(yùn)輸時(shí)頻率范圍10～200Hz。改設(shè)備用于水面艦船，振動(dòng)頻率1～16Hz，實(shí)際適用振動(dòng)頻率10～16Hz，對(duì)應(yīng)加速度功率譜密度為0.5～0.8（m/s2）2/Hz。

10Hz振動(dòng)頻率條件下：a2=0.5（m/s2）2/Hz ×10Hz，得a=2.24m/s2

16Hz振動(dòng)頻率條件下：a2=0.8（m/s2）2/Hz ×16Hz，得a=3.58m/s2

根據(jù)公式2L=（1/2）×at2，L為位移，2L為一個(gè)周期內(nèi)2倍位移，a為加速度，t為1個(gè)周期時(shí)間[4]，既：

10Hz振動(dòng)頻率條件下：2L=2.24×（1/10）2×1/2，得L=0.0056m=5.6mm

16Hz振動(dòng)頻率條件下：2L=3.58×（1/16）2×1/2，得L=0.0035m=3.5mm

結(jié)論：本設(shè)備動(dòng)態(tài)載荷為3.5mm～5.6mm，小于整體減振系統(tǒng)最大動(dòng)態(tài)承載31mm，因此整體減振系統(tǒng)滿足設(shè)備動(dòng)態(tài)承載技術(shù)要求。

3.2 設(shè)備整體振動(dòng)系統(tǒng)仿真

本設(shè)備整體振動(dòng)系統(tǒng)仿真如下：

（1）仿真輸入

10Hz振動(dòng)頻率，加速度2.24m/s2，振幅5.6mm

16Hz振動(dòng)頻率，加速度3.58m/s2，振幅3.5mm

（2）仿真結(jié)果

減振器靜態(tài)撓度：2～2.3mm

減振器動(dòng)態(tài)撓度：

10Hz偏轉(zhuǎn)1.2mm（見(jiàn)圖3）

16Hz偏轉(zhuǎn)0.12mm（見(jiàn)圖4）

（3）仿真結(jié)論

10Hz時(shí)，輸入振幅5.6mm通過(guò)減振系統(tǒng)衰減后，設(shè)備振幅變?yōu)?.2mm。

16Hz時(shí)，輸入振幅3.5mm通過(guò)減振系統(tǒng)衰減后，設(shè)備振幅變?yōu)?.12mm。

以上對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)設(shè)備振幅大幅衰減至較小數(shù)值，具有較好的安全性和可靠性[5]，因此整體減振系統(tǒng)滿足設(shè)備抗振技術(shù)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)船載放射性污染檢測(cè)裝置減振系統(tǒng)方案的載荷計(jì)算及仿真分析，該減振設(shè)計(jì)方案滿足艦船環(huán)境抗振動(dòng)及可靠性指標(biāo)要求，不會(huì)對(duì)設(shè)備探測(cè)器的測(cè)量結(jié)果造成影響。通過(guò)樣機(jī)驗(yàn)證，船載放射性污染檢測(cè)裝置的檢測(cè)效果良好。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李慧，馬正先.機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例與典型設(shè)備裝配工藝性[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2015，3.

[3]聞邦椿，劉樹(shù)英，張純宇.機(jī)械振動(dòng)學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

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