專利名稱：振動阻尼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無源振動阻尼裝置，該裝置可用在地面上，水上，架空索道上或戶外的任何結(jié)構(gòu)中，如房屋，建筑，橋梁，小船，大船，艇以及架空索道車。
一種振動阻尼裝置公開在日本專利申請公告No.62-62036上，其簡要布置如附圖中的圖29所示。參照圖29，一個導(dǎo)軌(b)放在結(jié)構(gòu)(a)例如建筑物的頂部，該導(dǎo)軌沿建筑物可能振動的方向延伸。一個帶有輪(d)的重物或阻尼塊(c)支持在導(dǎo)軌上運動。在重物(c)的一個端面與距重物(c)一空距離的安放在建筑物(a)上的一個支架(e)之間，設(shè)有一個彈簧(f)，用于將重物的固有周期調(diào)整到建筑物(a)的固有周期，還設(shè)有一個液壓阻尼器(h)，用于防止重物(c)過多的運動。這個阻尼裝置利用導(dǎo)軌(b)上的重物(c)的往復(fù)運動來減小建筑物(a)的振動。擋塊(i)設(shè)置在導(dǎo)軌(b)的縱向端部以防止重物(c)跳離導(dǎo)軌(b)。擋塊(i)還限制了重物(c)的往復(fù)運動的行程。重物(c)隨著建筑物(a)的振動而左右移動。通常，具有一個阻尼塊的，該阻尼塊不是在一個單獨的機械裝置的作用下而移動的振動阻尼裝置屬于無源振動阻尼裝置。
這種振動阻尼裝置的作用通常是令人滿意的。但是，由于圖29中示出的振動阻尼裝置使用了一個機械零件(即，彈簧(f))使重物(c)的固有周期與建筑物(a)的固有周期一致，設(shè)定空振動阻尼裝置的固有周期是困難的。另外，重物(c)的往復(fù)運動的最大行程是由彈簧(f)和緩沖器(h)限定的，因此，該振動阻尼裝置不能應(yīng)付大行程的振動。如果結(jié)構(gòu)的振動是大行程的，則減振器應(yīng)當(dāng)作大行程振動。換言之，當(dāng)建筑物(a)以大振幅振動時，振動不能充分衰減。而且，由于緩沖器(h)的阻尼系數(shù)是恒定的，當(dāng)建筑物(a)以大振幅振動時，重物(c)可能撞擊擋塊(i)。這導(dǎo)致了振動阻尼效率的大大降低。而且，由于緩沖器(h)的阻尼系數(shù)是不可改變的，因此不可能把最合適的阻尼力加到重物(c)上。并且，該裝置的維修也不容易。
另一種振動阻尼裝置公開在美國專利No.5,182887上，該專利的兩個圖如附圖中的圖30和31所示。參照圖30和31，一個平臺4放置在一個結(jié)構(gòu)例如一個建筑物1的頂部，平臺4上安放有多個滾子6。滾子6上放置一個弓形重物5，該重物可以沿建筑物1可能振動的方向移動。當(dāng)建筑物1振動時，重物5被迫在滾子6上左右移動。重物5的移動是由控制單元99及其附屬單元進行控制的，使得重物進行單一的諧振。當(dāng)單一的諧振發(fā)生時，建筑物1的振動轉(zhuǎn)化為重物5的動能。結(jié)果，建筑物1的振動得到衰減。重物5的振動比建筑物1的振動延遲90度，以達到有效的減振。重物5的上表面有一個齒條10與一個小齒輪13嚙合。該小齒輪13與一個電機11的軸12相連?？刂破?9接收到來自振動傳感器3的信號以后，驅(qū)動電機11，并且電機11使重物5進行單一的諧振。具有一個振動阻尼重物，該重物是被迫移動的，這樣的振動阻尼裝置屬于主動型的。標(biāo)號8和9分別表示緩沖器，標(biāo)號14表示用于調(diào)整振動周期的一個重物。這種振動阻尼裝置2需要復(fù)雜的控制器99和單獨的驅(qū)動裝置11，12和13來驅(qū)動重物5。因此，該裝置價錢高，維修不容易。
本發(fā)明的目的是提供一種無源振動阻尼裝置，其固有周期容易調(diào)整。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可以大振幅擺動的無源振動阻尼裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種無源振動阻尼裝置，它能防止一個阻尼重物與擋塊相撞，從而減少振動阻尼效率的損失。
本發(fā)明的又一目的是提供一種無源振動阻尼裝置，它能給阻尼重物施加一個合適的制動力。
本發(fā)明的又一目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的無源振動阻尼裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種花費不多的無源振動阻尼裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種無源振動阻尼裝置，它能根據(jù)標(biāo)的結(jié)構(gòu)的振動方向而改變其姿態(tài)或方向。
本發(fā)明的又一目的是提供一種無源振動阻尼裝置，它能將阻尼重物固定在一個特定位置，即使阻尼重物正在擺動。
按照本發(fā)明第一方面，提供一種振動阻尼裝置包括一個框架具有一個向下的弓形導(dǎo)軌和加在導(dǎo)軌板兩端的兩個端板；一個阻尼使可移動地置于導(dǎo)軌板上；第一和第二磁鐵分別加在端板上；第三和第四磁鐵加在阻尼體相對的兩端?？蚣軋怨痰胤胖迷谡駝咏Y(jié)構(gòu)上，使得它沿結(jié)構(gòu)可能振動的方向延伸。導(dǎo)軌板以相同的方向延伸。在一個端板上的第一磁鐵與在阻尼體一端的第三磁鐵具有相同的極性，在另一個端板上的第二磁鐵與在阻尼體另一端的第四磁鐵具有相同的極性。應(yīng)當(dāng)注意，只有第一和第二緩沖或振動吸收件可以安裝在端板上，磁鐵上不能加任何東西，或者只有第三和第四緩沖件可以加在磁鐵的相對的端面，沒有這種件加在端板上。
當(dāng)結(jié)構(gòu)振動時，固定在結(jié)構(gòu)上的框架也振動。這個振動能量轉(zhuǎn)換成在導(dǎo)軌上移動的阻尼體的功能。結(jié)果，結(jié)構(gòu)的振動得到衰減。通過適合確定弓形導(dǎo)軌的曲率半徑，阻尼體的固有周期設(shè)置成與結(jié)構(gòu)的固有周期相同。固有周期T由等式T＝2π(R/g)1/2給出，其中R代表導(dǎo)軌的曲率半徑。因此，由于固有周期是由半徑R決定，所以固有周期T很容易確定。如果結(jié)構(gòu)的固有周期是已知的，半徑R可以確定，并且阻尼體將進行一個固有周期由上述R決定的單一的諧振。由于結(jié)構(gòu)和阻尼體互相共振，可以實現(xiàn)擺動的大行程。如果結(jié)構(gòu)大行程振動，則阻尼體應(yīng)當(dāng)大行程振動。如果阻尼體超大行程擺動，逼近端板，兩個同極性的相對磁鐵施加排斥力阻止阻尼體碰撞端板。本發(fā)明的振動阻尼裝置不需機械元件調(diào)整其固有周期，結(jié)構(gòu)簡單并且能對付結(jié)構(gòu)的大行程振動。另外，防止阻尼體撞擊端板減少了阻尼效率的降低。這樣一個磁力碰撞避免裝置比機械裝置使用壽命長且易于保養(yǎng)。如果吸震件只安裝在端板上或阻尼體上，阻尼體可能與端板碰撞。但是，碰撞震動由吸震件減小，因此，振動阻尼效率不會有影響地降低。
按照本發(fā)明的第二點，提供一種振動阻尼裝置包括一個基礎(chǔ)框架堅固地置于振動結(jié)構(gòu)上；一對平行導(dǎo)軌堅固地加在框架上，每個導(dǎo)軌在其中心區(qū)域向下彎曲；一個阻尼體具有至少兩個輪子可移動地放在導(dǎo)軌上；一個磁力產(chǎn)生件(如一個磁鐵)加在阻尼體上或框架上；一個件(如，一個鐵氧體板)加在框架上或阻尼體上受到磁力產(chǎn)生件的磁力的吸引。磁件和相配件結(jié)合形成一個磁阻尼件或一個磁制動單元。磁阻尼件可以由磁輪和鐵氧體導(dǎo)軌構(gòu)成。在此情況下，阻尼體的輪子用作磁力產(chǎn)生件，導(dǎo)軌用作被吸引件。一個空氣阻力件可以安裝在阻尼體上，代替這樣一個磁阻尼。例如一個板從阻尼體上沿垂直于阻尼體移動的方向延伸?？諝庾枇Π蹇梢杂陕菪凉{取代。空氣阻力板和螺旋漿都能防止阻尼體擺動過大。還應(yīng)注意，一對導(dǎo)軌可以由一個單軌取代。
當(dāng)結(jié)構(gòu)振動時，導(dǎo)軌也振動。然后這個振動的能量轉(zhuǎn)化為阻尼體的功能使結(jié)構(gòu)的振動減小。通過選取導(dǎo)軌合適的曲率半徑使阻尼體的固有周期與結(jié)構(gòu)的固有周期一致。磁阻尼件抑制阻尼體過大的擺動。如果阻尼體具有磁輪的導(dǎo)軌由鐵氧體制成，取代在阻尼體底面設(shè)置磁鐵和在框架上設(shè)置鐵氧化板，則振動阻尼裝置的整個結(jié)構(gòu)得到簡化。如果用單軌取代一對導(dǎo)軌，則振動阻尼裝置變得緊湊。這種振動阻尼裝置不需機械元件調(diào)整其固有周期，具有簡單的結(jié)構(gòu)并且達到大行程擺動和大的阻尼效果。由于磁阻尼件施加的磁力是可調(diào)的，因此一個適當(dāng)?shù)闹苿恿拥阶枘狍w上。磁阻尼件壽命較長，易于改變制動力且其維護較機械阻尼容易。
按照本發(fā)明的第三方面，提供一種固定一種振動阻尼裝置阻尼體的布置，該振動阻尼裝置具有一個中空的向下彎曲的殼體，并且阻尼體可移動地空位在該殼體的內(nèi)部。殼體通常包括一個在其中部向下彎曲的底板，沿底板前后縱向邊立起的側(cè)板和一個頂板。阻尼體可以在底板上或放在底板的導(dǎo)軌上象鐘擺一樣左右擺動。阻尼體固定裝置包括一個加在阻尼體側(cè)面，頂面或底面上的凸起，凸起沿垂直于阻尼體擺動的方向延伸并且具有兩個沿阻尼體擺動方向延伸的斜面。側(cè)凸起的水平剖面或頂、底凸起的垂直剖面呈接近三角形，一個凹口形成在三角形的頂點。一個圓筒件沿水平方向穿入殼體的一個側(cè)壁或沿垂直方向穿入殼體的頂、底壁。一個鎖銷和一個彈簧置于圓筒件中，使銷由彈簧向內(nèi)偏置，鎖的頂尖通常存在于殼體的內(nèi)部。當(dāng)阻尼體應(yīng)當(dāng)在殼體內(nèi)部移動時，一個使用者或維修人員將銷拉出殼體。一個鎖定機構(gòu)設(shè)在圓筒件內(nèi)部將銷固定在殼體外面。一個滾動元件可以加在銷的自由端以防止銷的端部磨損和/或保證銷的自由端與阻尼體之間的平滑接觸。如果罩住鎖銷和偏置彈簧的圓筒體安裝在殼體的側(cè)壁或底壁，則可以不設(shè)頂壁。凸起可以是一個分離元件或是阻尼體的一體件。
例如當(dāng)振動阻尼裝置應(yīng)當(dāng)停下維護時，殼體內(nèi)部的阻尼體也應(yīng)停下。傳統(tǒng)的作法是，一個振動阻尼裝置的使用者或者維修人員應(yīng)該等到阻尼體自然停下。但是，這花費時間，并且如果振動阻尼裝置安裝在漂浮在水中的船上阻尼體永遠不會停止。本發(fā)明提供一種停下阻尼體的簡單裝置。為了停下阻尼體，松開鎖銷使之進入殼體中。由于阻尼體擺動，鎖銷接觸凸起的斜面并爬斜面。最后鎖銷到達凸起的頂點并陷入凸起的凹口中鎖銷被彈簧壓入凹口。當(dāng)鎖銷陷入阻尼體凸起上形成的凹口時，阻尼體不再能移動。因此，阻尼體被自動捕捉。在本發(fā)明中不需要檢測阻尼體位置的裝置和/或供使用者或維修人員觀察阻尼體的裝置。因此，阻尼體捕捉機構(gòu)的制造費用不高。并且其結(jié)構(gòu)簡單，易于保養(yǎng)。
按照本發(fā)明的第四方面，提供一種固定一種振動阻尼裝置的阻尼體的布置，該振動阻尼裝置具有一個中空的向下彎的導(dǎo)軌件，并且阻尼體可移動地空位在導(dǎo)軌件上。一個阻尼體的振動導(dǎo)軌由導(dǎo)軌件限定。阻尼體固定裝置包括一個凸起加在阻尼體的外表面。凸起是一個三角形元件沿垂直于阻尼體擺的方向延伸。一個凹口在三角形凸起的峰處形成，三角形凸起的兩個斜面沿阻尼體擺動方向延伸。一個板或角塊設(shè)在導(dǎo)軌件上，一個中空的圓筒件沿垂直于阻尼體擺動的方向穿入此件。一個鎖銷和一個彈簧設(shè)在圓筒件中，使銷由彈簧向內(nèi)偏置，銷的端部通常存在于導(dǎo)軌的上方。當(dāng)阻尼體應(yīng)當(dāng)在阻尼重物軌道上移動時，一個使用者或維修人員將銷拉出軌道。一個鎖定機構(gòu)安裝在圓筒件上將銷固定在軌道外面。一個滾動元件可以加在銷的自由端以防止銷的端部磨損和/或保證銷的自由端與阻尼體之間的平滑接觸。凸起可以是一個分離件或是阻尼體的一體件。如果用于罩住鎖銷和偏置彈簧的圓筒件安裝在導(dǎo)軌件上，則不需要板或角件。在此情況下，導(dǎo)軌件還用作板件。這種阻尼重物固定裝置的操作與第三方面的方式相似。


圖1是本發(fā)明的第一實施例的振動阻尼裝置的局部剖主視圖；圖2是圖1所示振動阻尼裝置的沿圖1A-A線的橫剖圖；圖3是本發(fā)明的另一實施例的振動阻尼裝置的放大圖；圖4表明本發(fā)明的另一實施例；圖5A表示振動阻尼裝置的底板或?qū)к壈宓母倪M；圖5B表示振動阻尼裝置的導(dǎo)軌板的另一個改進；圖5C表示本發(fā)明另一實施例的橫截面；圖6A表示本發(fā)明另一實施例的振動阻尼裝置的主視圖；圖6B表示圖6A中所示的振動阻尼裝置的橫剖圖；圖7A至7G分別表示磁阻尼裝置的改進的剖視圖；圖7H表示當(dāng)一個圓柱形阻尼體在一個圓柱形框架中移動時使用的另一個磁阻尼裝置的剖面簡圖；圖8表示本發(fā)明另一個實施例的振動阻尼裝置的橫剖圖；圖9表示本發(fā)明另一個實施例的剖視圖；圖10A表示本發(fā)明另一個實施例的振動阻尼裝置的主視圖；圖10B表示圖10A中所示的振動阻尼裝置的橫剖圖；圖11A表示本發(fā)明另一實施例的振動阻尼裝置的主視圖；圖11B表示圖11A中所示的振動阻尼裝置的橫剖圖；圖12A表示振動阻尼裝置的導(dǎo)軌板的改進；圖12B表示導(dǎo)軌板的另一個改進；圖13A和13B表示磁阻尼裝置的改進；圖14A是一個裝備有本發(fā)明的振動阻尼裝置的小船的俯視簡圖；圖14B是圖14A所示的裝備有振動阻尼裝置的小船的側(cè)視圖；圖15A是與圖14B相似的船的側(cè)視圖，表示旋轉(zhuǎn)90度的振動阻尼裝置；圖15B表示使振動阻尼裝置旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺的立體圖；圖16表示振動阻尼裝置在船上安裝的改進；圖17表示阻尼體，船和一個外力之間的關(guān)系；圖18A表示一個響應(yīng)放大(放大比)與一個沒有振動阻尼裝置的船的振動周期之間的關(guān)系；圖18B表示響應(yīng)放大與有振動阻尼裝置的船的振動周期之間的關(guān)系；圖18C表示當(dāng)設(shè)定振動阻尼裝置的固有周期與船的固有周期相同時，并且振動阻尼裝置起作用時，響應(yīng)放大與具有振動阻尼裝置的船的振動周期之間的關(guān)系；
圖18D表示當(dāng)振動阻尼裝置的固有周期正偏離船的固有周期時，響應(yīng)放大與船的振動周期之間的關(guān)系；圖19是試驗結(jié)果，表明如果船上裝備有本發(fā)明的振動阻尼裝置，船的搖擺減少了多少；圖20是本發(fā)明振動阻尼裝置的阻尼體固定機構(gòu)的局部剖主視圖；圖21是圖20所示的阻尼體固定機構(gòu)的局部剖俯視圖；圖22是沿圖20III-III線的剖視圖；圖23A和23B分別是圖21所示的阻尼體固定裝置的部件ID的放大的剖視圖圖23A表示一個鎖銷伸出將阻尼體固定住，圖24B表示鎖銷在縮回位置；圖24A至24C是一組示意圖表示阻尼體是怎樣被固定裝置捉到的圖24A表示阻尼體正在接近鎖銷，圖24B表示阻尼體接觸到鎖銷；圖24C表示阻尼體被鎖銷止?。粓D25表示阻尼體固定裝置的改進的俯視圖；圖26表示阻尼體固定裝置的另一種改進的局部剖視圖；圖27A表示阻體固定裝置的另一種改進的俯視圖；圖27B表示圖27A表示的阻尼體固定裝置的端視圖；圖28A和28B分別表示阻尼體固定裝置的鎖銷的改進圖28A表示一個球加在鎖銷的自由端，圖28B表示一個滾子加裝在鎖銷的自由端；圖29表示傳統(tǒng)的振動阻尼裝置的一個例子；圖30表示另一個傳統(tǒng)的振動阻尼裝置的主視圖；圖31是圖30所示的振動阻尼裝置的俯視圖。
現(xiàn)在，結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述。
圖1和2表示本發(fā)明振動阻尼裝置的第一實施例。在一個振動結(jié)構(gòu)101例如一個建筑物的頂部，堅固地設(shè)置了一個有預(yù)定曲率半徑R的弓形導(dǎo)軌板102。半徑R的中心0位于建筑物101的上方。導(dǎo)軌板102沿建筑物101最可能振動的方向延伸(圖1中的“X”方向)。導(dǎo)軌板102有支座103，該支座固定在建筑物101的頂部。導(dǎo)軌板102上裝備有帶輪子105的阻尼體(即阻尼重物或阻尼塊)104。阻尼使104能夠在導(dǎo)軌板102上象鐘擺一樣自由地左右移動。當(dāng)阻尼體104在導(dǎo)軌板102上移動時，它的輪子105在導(dǎo)軌板102上滾動。端板106垂直地立在導(dǎo)軌板102的縱向端(或圖1中的右端和左端)。這些端板106是阻尼體104的擋板。側(cè)板107垂直地立在導(dǎo)軌板102的前邊和后邊(圖2)。由導(dǎo)軌板102，端板106和側(cè)板107限定的空間由一個頂板108封閉。結(jié)果，形成一個中空的盒狀的或者中空的矩形平行六面體框架109。阻尼體104在這個框架109中往復(fù)移動。阻尼體104還有側(cè)滾110如圖2所示。當(dāng)阻尼體104在框架109中擺動時，側(cè)滾110在側(cè)板107上滾動。本發(fā)明的振動衰減裝置是一個具有阻尼體104的無源減振裝置，該阻尼體隨著結(jié)構(gòu)101的振動在導(dǎo)軌板102上象鐘擺一樣自然地移動。
每個端板106的內(nèi)面安裝有一個磁鐵111a，阻尼體104的每個端面安裝著另一個磁鐵111b。一塊非磁板可以安插在磁鐵與端板之間以及磁鐵與阻尼體之間。在圖1中，左端板106上的磁鐵111a與阻尼體104左端面上的磁鐵111b有相同的極性，右端板106上的磁鐵111a與阻尼體106右端面上的磁鐵111b有相同的極性。繼而，如果阻尼體104作大振幅擺動并且接近框架109的一個端板106時，一個斥力在兩個相對的磁鐵(一個在端板上，一個在阻尼體上)之間產(chǎn)生。因此防止了阻尼體對端板106的撞擊。磁鐵111a和111b結(jié)合形成一個避免撞擊單元。
磁鐵111a和111b可以是永久磁鐵或者是電磁鐵。端板和阻尼體上可以安裝一個以上的磁鐵。
當(dāng)結(jié)構(gòu)101在一個外力例如風(fēng)或者地震作用下發(fā)生振動時，框架109也振動，因為這些是由支座103連為一體的。因此，框架109的擺動的導(dǎo)軌板102的能量傳遞給阻尼體104，并且阻一104自然地形成一個單一的諧振。阻尼體104的這個擺動的相位相對于振動結(jié)構(gòu)101的相位延遲90度，阻尼體的固有周期與建筑物101的固有周期相同。因此，阻尼體104在導(dǎo)軌板102上沿導(dǎo)軌板102的長度方向作大行程往復(fù)移動，并且結(jié)構(gòu)101的振動很快衰減。
結(jié)構(gòu)101振動相位相對于外力延遲90度，阻尼體104振動相位相對于結(jié)構(gòu)101延遲90度。因此在阻尼體104與外力之間有一個180度的相位差，外力被阻尼體104的擺動抵消(見圖17)。
適當(dāng)?shù)卮_定導(dǎo)軌板102的曲率半徑R可以使阻尼體104的固有周期等于結(jié)構(gòu)101的固有周期。阻尼重物的固有周期T由等式T＝2π(R/g)1/2給出，因此固有周期T由導(dǎo)軌板102的半徑R決定。如果結(jié)構(gòu)101的固有周期是已知的，則R可得出。阻尼體104進行的是由R確定了固有周期的單一的諧振。結(jié)構(gòu)101和阻尼體104互相諧振，從而阻尼體104以足夠大的行程擺動。
如果阻尼體104擺動的行程過大，它可能撞擊端板106。由于阻尼體104非線性移動以及其擺動不是以相對于結(jié)構(gòu)101的擺動所需的關(guān)系進行，這種撞擊大大降低阻尼效率。然而，本發(fā)明的振動阻尼裝置采用了碰撞避免裝置(即安裝在端板106和阻尼體104上的磁鐵111a和111b)，使得在阻尼體104的端面和端板106之間產(chǎn)生一個適當(dāng)?shù)某饬?，從而避免撞擊。于是振動阻尼效果不會減弱。斥力的調(diào)整是通過改變磁鐵111a和111b產(chǎn)生的磁通量進行的。如果磁鐵是永久磁鐵，可增加或減少磁鐵的數(shù)量。如果是電磁鐵，可改變加在磁鐵上的勵磁電流。撞擊避免單元111a和111b是一個磁鐵單元，不是機械單元，因此，不會發(fā)生單元的損傷，并且易于維護。
應(yīng)當(dāng)注意，磁鐵111b可以安裝在阻尼體104的頂面或底面。同樣，磁鐵111a可以安裝在導(dǎo)軌板102上，側(cè)板107或頂板108上。還應(yīng)注意，振動阻尼裝置的安放位置不限于振動結(jié)構(gòu)101的頂部，只要偏離結(jié)構(gòu)101的重心。
圖3表示本發(fā)明的另一個實施例。本實施例的振動阻尼裝置的布置與圖1和圖2所示的相似。緩沖元件112只安裝在端板106上，或只安裝在阻尼體104上，以代替分別安裝在端板106和阻尼體104上的磁鐵111a和111b。圖3表示安裝在阻尼體104上的緩沖元件112。每個緩沖元件112包括一個埋入阻尼體104的一個端面的圓柱形彈簧罩114，在端面形成一個開口或空間113、一個固定的中心桿115大概水平地沿彈簧罩114的中心軸延伸、一個柱塞116滑動地安裝在中心桿115上，一個螺形彈簧118置于柱塞116的法蘭117與彈簧罩114的底板之間。螺形彈簧118可以是線性的或非線性的。由于螺形彈簧118施加的彈力柱塞116是向外偏置的。標(biāo)號119代表安裝在柱塞116外面上的橡膠。橡膠119減輕撞擊并且降低金屬件接觸產(chǎn)生的噪音。應(yīng)當(dāng)注意，此橡膠119根據(jù)其應(yīng)用可改變。
如圖3所示的實施例，在阻尼體104撞擊端板之前不會有斥力產(chǎn)生，因此如果阻尼體大行程擺動時可能撞擊端板(或擋板)106。但是，緩沖元件112使撞擊引起的震動降低，從而振動阻尼裝置的阻尼效果不會大大降低(或保持在可接受的水平)。
圖4表示緩沖元件的改進。將橡膠緩沖件或膠質(zhì)件緩沖120安裝在阻尼體104的端面上，以代替彈簧緩沖112。可以獲得的類似于圖3的振動阻尼效果。
應(yīng)當(dāng)注意，緩沖元件112可以安裝在端板106上也可以安裝在阻尼體104的端面上。
應(yīng)當(dāng)注意，導(dǎo)軌板102不限于圖1所示的具有完全光滑的表面的一個板，只要其中心區(qū)域低于其兩端并且保證阻尼體104進行適宜的擺動。例如，圖5A所示的導(dǎo)軌102a由幾個直段組成，圖5B所示的V形導(dǎo)軌102b由兩端彎曲導(dǎo)軌組成，該兩種導(dǎo)軌都是令人滿意的。另外，振動阻尼裝置可以適用于在結(jié)構(gòu)101上可以繞垂直的Y軸轉(zhuǎn)動(圖1)。在這種情況下，一個轉(zhuǎn)給可以置于結(jié)構(gòu)101與振動阻尼裝置之間(圖15B)。如果振動阻尼裝置可繞其軸Y旋轉(zhuǎn)，則該裝置能對付任何方面的振動。還應(yīng)注意，框架可以是圓筒形的，見圖5C。這個筒形框架109A有類似于圖1的主視圖，但是其橫向剖視圖是如圖5C所示的圓形。阻尼體104A置于框架109A的內(nèi)部，其橫剖圖也是圓形。阻尼體104A可以在其平面上有多個滾子105A，使得阻尼體能沿框架109A的縱向移動(一個垂直于圖紙面的方向)。
本發(fā)明可應(yīng)用于任何振動結(jié)構(gòu)。不離開本發(fā)明的精神和范圍可以得出各種改變和改進。
圖6A和6B表示了本發(fā)明振動阻尼裝置的第二實施例。
一個基礎(chǔ)框架202固定在結(jié)構(gòu)例如建筑物201的頂部，一對具有支座204平行導(dǎo)軌203放置在基礎(chǔ)框架202上。每個導(dǎo)軌203都是弓形的并且具有一個曲率半徑R。曲率半徑的中心0在導(dǎo)軌203的上方。導(dǎo)軌203的縱向與建筑物201最有可能振動的方向一致。一個具有輪子206的阻尼使205置于導(dǎo)軌203上。當(dāng)阻尼體205移動時，這些輪子206在導(dǎo)軌203上滾動。最好見圖6B，一個板207立在基礎(chǔ)框架202上，立于支座204之間。參見圖6A，板207有一個弓形的上部，適合于導(dǎo)軌203的曲率。再參見圖6B，兩個安裝板209從阻尼體205的下表面懸下，磁鐵208安裝在安裝板209的內(nèi)表面上。板207以一定間隙夾在磁鐵208之間。磁鐵208是磁力固定件。磁鐵208和板207結(jié)合形成一個磁阻尼體I。在圖6B中，一個倒置的L形件210與每一個導(dǎo)軌203的外邊相連，定義一個C形空間包圍住每個輪子206。這兩個件210由一個頂件211連接起來。見圖6A所示，每個蓋板210在其主視圖中與導(dǎo)軌203長度相同。振動阻尼裝置是一種無源型的隨著建筑物201的振動重物205在導(dǎo)軌203上自然地左右移動。
磁鐵208可以是永久磁鐵或電磁鐵。磁鐵208的數(shù)目可根據(jù)環(huán)境而改變。板207可以是一塊銅板或者鐵氧體板。
如果建筑201在一個外力作用下發(fā)生振動，導(dǎo)軌203和支座204也振動，因為它們是通過基礎(chǔ)框架202連成一體的。因此，導(dǎo)軌203的擺動能量傳給阻尼重物205，并且重物205自然形成與建筑物201的固有周期相同的單一的諧振。阻尼重物205象鐘擺一樣在導(dǎo)軌203上大行程擺動，使得建筑物201的振動很快衰減。
結(jié)構(gòu)201的振動相位相對于外力相位延遲90度。阻尼重物205的振動相對于結(jié)構(gòu)201相位延遲90度。因此，在阻尼重物205和外力之間有一個180度的相位差。結(jié)果，外力的振動被重物205的擺動抵消(圖17)。
適合地確定導(dǎo)軌203的曲率半徑R可以設(shè)定阻尼重物205的固有周期與結(jié)構(gòu)201的固有周期相同。阻尼體的固有周期由等式T＝2π(R/9)1/2給出，因此，固有周期由導(dǎo)軌203的半徑R決定。如果結(jié)構(gòu)201的固有周期是已知的，則R可以得出。阻尼使104進行的是一個單一的諧振，具有一個由R決定的固有周期。結(jié)構(gòu)201和阻尼重物205相互諧振，使得阻尼重物205以足夠大的行程擺動。
阻尼重物205可能以特別大的行程擺動，因為它與建筑物201共振。但是，本發(fā)明的振動阻尼裝置安裝有磁阻I以防止阻尼重物205擺動過大。特別是，如果磁鐵208產(chǎn)生一個磁力線并且重物205擺動，則固定在重物205底面的板207穿過磁力線。這個運動在板207上產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致一個電磁力(制動力)指向板207運動的相反方向(弗來明右手定則)。因此，重物205的擺動受到制動并且重物205不會超過行程運動。本發(fā)明的振動阻尼裝置不僅降低了建筑物201的振動，而且限制了重物205的超行程擺動。加到阻尼重物205上的制動力是通過調(diào)整磁鐵208的磁通來控制的。如果磁鐵208是永久磁鐵，則可增加或減少磁鐵的數(shù)目和/或改變板207與磁鐵208的相對相位置。相對位置是板207怎樣暴露在磁力線中。圖13A表示板207較多地暴露在磁力線中，而圖13B表示板207較少地暴露在磁力線中。特別是，與圖13A相比，在圖13B中板207較柢，板207的較少的區(qū)域面對磁鐵208。在圖13A中加到板207(即阻尼重物205)的制動力比圖13B中的大。標(biāo)號250代表板207的一個支板，標(biāo)號252代表一個銷釘把板207固定在一個所需高度。板207的位置或高度可以由支板250和銷釘252進行調(diào)整。圖13A和圖13B表示了與圖2中所示的重物104相似的一個重物(輪105和側(cè)滾110略去)。如果磁鐵208是電磁鐵，則調(diào)整加到磁鐵上的勵磁電流來控制對阻尼重物的制動力。因此一個合適的制動力加到阻尼重物205上。這個制動單元I是一個磁單元，不是一個機械單元，并且其結(jié)構(gòu)簡單，維護容易。
應(yīng)當(dāng)注意，磁阻I的磁鐵208和板207及209的位置不限于圖6A和6B所示的情況。圖7A至7G表示了磁阻I的各種改進。在圖7A中，兩個磁鐵208安裝在重物205下面垂下的單一板209的前面和后面并且面對立在基礎(chǔ)框架202上的兩個板207。在圖7B中，一個單一的磁鐵208直接貼在阻尼重物205下面，一個單一的板207在磁鐵208的下面立在基礎(chǔ)框架202上，使得磁鐵208和板207垂直面對面。在圖7C中，磁鐵208和板207交換在圖7B中的位置。在圖7D中，兩個板209從阻尼重物205的底面懸下，并且每個板209夾在一對磁鐵208中，磁鐵208固定在基本框困202上的支板207上。兩套磁阻I間隔安放。在圖7E中，兩套如圖7A所示的磁阻I間隔安放。在圖7F中，一塊板207從阻尼重物205懸下，一個磁鐵208面對板207，磁鐵208安裝在從基本框架202垂直延伸的支板209上。圖7G中表示圖7F的一個改進磁鐵208和板207的位置是相反的。
圖7H表示框架和阻尼重物的一個改進。如圖所示，框架200在其橫剖圖中是圓形的，阻尼重物205A在其橫剖圖中也是圓形的。也有一個磁阻I。應(yīng)當(dāng)注意，圖6B中所示框架的橫剖圖基本上是矩形。這個矩形是由基礎(chǔ)框架202，支座204，導(dǎo)軌203，蓋板210和頂板211限定的。在各圖6B中阻尼重物205也有一個矩形橫剖面。在圖7H中，使用的是圓筒形框架，并且重物205A具有與框架200相同的形狀。例如，阻尼重物205A在其周壁上有9個滾子206A(在圖7H中只示出了3個)。這些滾子206A接觸圓筒形框架200的內(nèi)壁，并且允許阻尼重物205A在圓圓形框架200中沿框架200的長度方向往復(fù)移動(與圖7H的圖面垂直的方向)。磁阻I可以是圖6B至圖7G中表示的任何一個。在圖7H中，使用的磁阻與圖6B中的類似兩個磁鐵從重物205A懸下，一個單一的板207B位于兩個磁鐵之間。這里應(yīng)當(dāng)注意，板207B安裝在固定于框架200的另一板207A上，并且板207A和207B由一個銷207C連接。在此實施例中，板207B可以從板207A上分離，使得板207B相對于磁鐵208的高度或位置可以調(diào)整。改變板207B的相對位置導(dǎo)致產(chǎn)生在板207B上的渦流的變化，并且依次改變磁阻I產(chǎn)生的阻尼力。圖7H所示的實施例的主視圖與圖6A相似。框架200具有一個中間區(qū)域比兩端低的弧形。圓筒形框架200使振動阻尼裝置緊湊。
圖7A至7H所示的所有實施例的操作方式與圖6A和6B的實施例類似。
應(yīng)當(dāng)注意，在振動阻尼裝置的主視圖中，磁鐵208的數(shù)目只有1個，如圖6A所示。但是，在導(dǎo)軌203的縱向上可以安裝多個磁鐵208。
圖8表示圖6A和6B所示實施例的另一個改進。和圖6B一樣，這個振動阻尼裝置具有一個固定在建筑物201上的基礎(chǔ)框架202，一個側(cè)板210，一個頂板211，一對平行導(dǎo)軌203，它具有固定在基礎(chǔ)框架202上支座，一個阻尼重物205具有輪子206A，并且可移動地安放在導(dǎo)軌203上。不同之處在于沒有單一的磁鐵208和板207輪206a用作磁鐵，導(dǎo)軌203用作板207。換言之，在圖8中磁阻I是由輪206a和導(dǎo)軌203組成的。此結(jié)構(gòu)不需要分離的磁鐵208和板207，因此振動阻尼裝置的結(jié)構(gòu)變得更簡單。
圖9表示的是圖6A和6B所示實施例的又一個改進。圖6B中的一對導(dǎo)軌203由單軌203a代替。有多個輪206的重物205騎在單軌203a上，一個磁阻I設(shè)在重物205底面。所示的磁阻I與圖7A中所示的磁阻相似(磁鐵和板的位置顛倒)。應(yīng)當(dāng)注意，圖9所示的實施例可以象圖8所示的一樣進行簡化。特別地，可以使用磁輪206，單軌203a可用作板207。在圖6A，6B和9中，類似的元件采用相同的數(shù)字標(biāo)號。單軌203a使振動阻尼裝置緊湊。
圖10A和10B表示圖6A和6B所示實施例的又一改進。取代由磁鐵208和板207組成的磁阻I，采用一個空氣阻力板213固定到阻尼重物205底面懸下的支持元件212上。空氣阻力板213延伸的方向垂直于阻尼重物205移動的方向。總之，一個航空物理學(xué)阻尼用在此實施例中?？諝庾枘岚宸乐棺枘嶂匚?05超行程擺動。由板213施加的空氣阻力可以通過改變板213的形狀，增/減板213的數(shù)目和/或在板213上開孔來調(diào)整。因此，一個適當(dāng)?shù)淖枘崃δ軌蚣拥阶枘嶂匚?05上。
圖11A和11B表示圖10A和10B中所示實施例的一個改進。將一個螺旋漿或風(fēng)扇211裝在支持元件212上，代替空氣阻力板213。當(dāng)重物205移動時，螺旋漿214產(chǎn)生一股風(fēng)防止重物205超行程擺動。螺旋漿214的數(shù)目和/或其形狀可以改變以控制加到重物205上的阻尼力。螺旋漿214可以安裝在重物205的一個任意部分上(例如，在重物的上面)，只要不影響重物205在導(dǎo)軌203上的適當(dāng)?shù)倪\動。螺旋漿214可以是一種可變的樹脂螺旋漿。在此情況下，螺旋漿214的漿葉方向是可變的使得阻尼力是可變的。
圖12A和12B所示導(dǎo)軌203的改進。以前的實施例中所示的各導(dǎo)軌203是由單一元件制成，并且限定一個完全光滑的弧，但是它可以如圖12A所示由多個直的部分組成或者如圖12B所示由一對弓形部分組成，只要重物205能夠在導(dǎo)軌203上適當(dāng)?shù)匾苿印?br> 應(yīng)當(dāng)注意，圖9中所示的單軌203a可以用在圖10A和10B和圖11A和11B所示的實施例中。
還應(yīng)注意，振動阻尼裝置可以適合繞其垂直軸Y旋轉(zhuǎn)(圖6A)。如果要求這樣，可以在建筑物201和振動阻尼裝置的基礎(chǔ)框架202之間設(shè)一個轉(zhuǎn)臺(圖15B)。借助于轉(zhuǎn)臺，振動阻尼裝置通過繞其垂直的軸Y轉(zhuǎn)動能夠?qū)Ω度魏畏矫娴恼駝印?br> 應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的振動阻尼裝置能應(yīng)用于建筑物以外的任何結(jié)構(gòu)。還應(yīng)注意，不離開本發(fā)明的精神和范圍可得到進一步的改變和改進。
圖14A和14B表示一個船300裝有本發(fā)明的振動阻尼裝置302。該振動阻尼裝置302可以是圖1至圖13B中的一種。在圖14A和14B中，振動阻尼裝置302安裝在船300的船艙304頂上。應(yīng)當(dāng)注意，振動阻尼裝置302的位置是任意的，只要它不在船的重心G上。例如，船首、船尾、甲板306或船底。一般地，如果阻尼重物是恒定的，振動阻尼裝置的位置離船的重心G越遠，減振效果越好。并且，振動阻尼裝置不必須定位在船300的縱向中心線上。特別地，裝置302可以在左舷側(cè)或右舷側(cè)。如果振動阻尼裝置裝在船上左舷側(cè)，則一個配重應(yīng)放置在右舷側(cè)。平衡在確定瞬時平衡，因此可能比振動阻尼裝置輕一些或重一些或相同。
振動阻尼裝置302可以繞其垂直軸Y轉(zhuǎn)動。如果可以轉(zhuǎn)動，圖14B所示的沿船的縱向延伸的振動阻尼裝置302中以有如圖15A所示的情形。為了改變振動阻尼裝置302的方向，將一個轉(zhuǎn)臺310(圖15B)置于船艙304的頂部和振動阻尼裝置302之間。振動阻尼裝置302固定在轉(zhuǎn)臺310上，轉(zhuǎn)臺310可以相對于艙頂304轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)臺310使振動阻尼裝置302可以對付任何方向的振動(波浪)。振動阻尼裝置302的轉(zhuǎn)動可以由手動完成或者由一個已知的驅(qū)動機構(gòu)(如液壓驅(qū)動單元)實現(xiàn)。如果轉(zhuǎn)臺310由手動轉(zhuǎn)動，一個單一的孔可以在轉(zhuǎn)臺310上形成，多個配孔可以在頂304上形成。頂304的孔可以在相對于船300的縱向的0°，15°，30°，45°，60°，75°，90°的位置上作出。船上的一個船員將一個銷子插入轉(zhuǎn)臺310的孔和頂304的一個配孔中以確定振動阻尼裝置302的方向。
應(yīng)當(dāng)注意，振動阻尼裝置302可以直接放在船300上。例如，如圖16所示，該裝置可放在立于甲板306的塔308上。
圖17表示振動阻尼裝置(阻尼重物)，船(結(jié)構(gòu)件)和波浪(外力)之間的運動(或擺動相位)關(guān)系。在此圖中，實線表示波浪，虛線表示船，雙點劃線表示振動阻尼裝置。從圖17中可知，船300的振動相對于波浪延遲90度相位，振動阻尼裝置302的振動相對于船延遲90度相位。因此，在波浪和振動阻尼裝置之間有180度相位差。這意味著振動阻尼裝置302振動在抵消波浪(外力)的相位上。結(jié)果，船的振動得到衰減。
在前面，振動阻尼裝置302的固有周期與船300的固有周期相同。但是，若考慮船300上的人數(shù)，振動阻尼裝置302的固有周期可以相對于船的固有周期上浮百分之幾至百分之幾十。參照圖18A至18D對其原因進行描述。圖18A至18D所示的曲線表示船的響應(yīng)放大(放大比)“mμ”和船的振動的周期“T”之間的關(guān)系。縱軸表示響應(yīng)放大，橫軸表示振動周期?！癟0”代表船的固有周期。響應(yīng)放大率是一個具有一定周期的外力(波浪)推船產(chǎn)生的傾斜與一個非周期的同樣的力推船產(chǎn)生的傾斜之比(即，放大率)。圖18A表示當(dāng)船沒安裝本發(fā)明的振動阻尼裝置時響應(yīng)放大與船的振動周期之間的關(guān)系。換言之圖18A表示當(dāng)振動自由度是1時結(jié)構(gòu)的響應(yīng)放大。這樣，響應(yīng)放大曲線只有一個波峰。圖18B表示當(dāng)船裝有振動阻尼裝置時的響應(yīng)放大曲線。如果振動阻尼裝置安裝到船上，則根據(jù)物理定律整個系統(tǒng)的自由度數(shù)目變?yōu)?。因此，如圖18B所示，船的響應(yīng)放大有兩個峰。進而，如果船的固有周期和振動阻尼裝置的固有周期相同，則船的響應(yīng)放大曲線如圖18C所示。特別地，如果船上裝有振動阻尼裝置，并且被驅(qū)動的振動阻尼裝置具有與船相同的固有周期，則船的響應(yīng)放大在T0附近有足夠低的區(qū)域如斜線所示。響應(yīng)放大在T0處有一最小值，這意味著船的振動在斜線區(qū)域得到足夠的抑制，振動阻尼裝置在此區(qū)域作用有效。在T0附近的±ΔT(或曲線的兩個峰值)，響應(yīng)放大有兩個最大值，振動阻尼裝置不能顯示有效的阻尼效果。如果振動阻尼裝置的固有周期增加，則響應(yīng)放大曲線改變其形狀如圖18D所示。特別地，如圖18D所示的曲線與圖18C相比，其右峰是平的，其斜線區(qū)域(即振動阻尼裝置的有效區(qū)域)是寬的。因此，振動阻尼裝置的固有周期的側(cè)增加導(dǎo)致振動阻尼裝置的有效范圍變寬。圖18D表示當(dāng)人登上空船時的曲線。因為人登上船，船的固有周期增加，船的響應(yīng)放大由圖18C變?yōu)閳D18D的情形。從圖18D可知，響應(yīng)放大在點“a”和“b”之間變化。因此，即使船上的人數(shù)改變，振動阻尼裝置的有效范圍不會變得比圖18C所示的小。因此，優(yōu)選通過預(yù)先將船的固有周期增加百分之幾至百分之幾十將振動阻尼裝置的固有周期增加。
事實上，推薦振動阻尼裝置的重量是船的排水量的大約1.5％至大約2.0％。例如，船的排水量是兩噸，則振動阻尼裝置重約30至40Kg。
圖19表示安裝有本發(fā)明振動阻尼裝置的船的波動實驗結(jié)果。實線表示振動阻尼裝置被驅(qū)動時的波動，點劃線表示振動阻尼裝置被驅(qū)動時的波動。在此實驗中，船的排水量是2.5噸，其長度是25英尺，振動阻尼裝置重76Kg，其長度是1280毫米，其寬度是340毫米，其高度是360毫米。
圖20至23B表示具有一個擺動重物的振動阻尼裝置的阻尼重物固定機構(gòu)的一個實施例。
根據(jù)本發(fā)明上面描述的振動阻尼裝置使用一個阻尼重物形成一個單一的諧振。為了例如止動啟動結(jié)構(gòu)的(例如，船)振動阻尼裝置或者為了對振動阻尼裝置進行維護，應(yīng)當(dāng)將阻尼重物止動。傳統(tǒng)是阻尼重物按下面方法固定在阻尼重物罩壁上接近中心處開一個通孔，在阻尼重物的表面開一個配合凹槽，一個維修人員或船員等到重物自然停在罩的中心(在罩上的重物軌跡的最低點)，然后維修人員將一個銷子插入凹槽。由于阻尼重物罩是一個一般為封閉的罩，因此，提供一個阻尼重物觀察窗或用來探測阻尼重物位置的裝置。但是，使用這種傳統(tǒng)機構(gòu)，維修人員要等到結(jié)構(gòu)自然地變?yōu)殪o止。事實上向正在移動的阻尼重物插入停銷是不可能的或者是很危險的。但是，裝備有振動阻尼裝置的結(jié)構(gòu)可能由于風(fēng)和/或浪而移動。特別地，如果結(jié)構(gòu)是一個海上的船，則重物幾乎不會自已停住。在航行期間，船上的重物應(yīng)當(dāng)固定住以保證船的正常的航行。
本發(fā)明提供一種自動的重物固定機構(gòu)，它甚至能夠捕捉擺動著的重物。
參見圖20和21，一個振動阻尼裝置安裝在結(jié)構(gòu)401的頂部。振動阻尼裝置有一個向下的弓形罩409，一個阻尼重物404在罩409的內(nèi)部放置，可以移動。罩409包括一個向下的弓形底板或?qū)к壈?02，前板和后板407，一個頂板408和端板406。當(dāng)結(jié)構(gòu)401振動時，在圖20中，阻尼重物404象鐘擺一樣左右擺動。罩409的縱向與結(jié)構(gòu)401最可能振動的方向一致。底板402有一個預(yù)定的曲率半徑。罩409有支架403固定在結(jié)構(gòu)401上。端板406用作擋板。應(yīng)當(dāng)注意，如果底板402和側(cè)板407足夠長，則端板406可以不設(shè)。阻尼體404的底面有輪405，在底板402上滾動。阻尼體404在其側(cè)面還有側(cè)輪410，在罩409的側(cè)板407上滾動。
進一步參見圖22，23A和23B，在罩409的前板407上接近板407中心處開一通孔412，一個鎖銷411與孔412配合，使得鎖銷411的內(nèi)自由端通常在罩409的內(nèi)部。鎖銷411沿垂直于側(cè)板407的方向延伸，并且可以在該方向上移動。一個圓柱形殼體414安裝在側(cè)板407的外表面，銷411延伸通過圓柱形殼體414。一個彈簧415(圖23A)置于銷子殼體414中，使得鎖銷411通常偏置進入阻尼重物罩409。銷子殼體414有一個端板414a，鎖銷穿過端板414a的一個開孔。這個開孔有一個缺口或切除部分416。鎖銷411有一個相配的凸出417，有效地與缺口416配合。當(dāng)鎖銷411應(yīng)當(dāng)從罩409縮回以允許阻尼重物404在罩409中擺動時，維修人員拉動鎖銷411抵抗彈簧施加的偏力直至鎖銷411的尖從罩409中出來。在這個操作過程中，鎖銷411上的凸起417通過缺口416移動。凸起417在鎖銷411的根部形成。當(dāng)維修人員拉鎖銷411時，他繞其縱軸轉(zhuǎn)動鎖銷使得鎖銷停在圓柱形殼體414的端板416的外表面上(圖23B)。在縮回位置上，由于彈簧415施加一個束縛力，鎖銷411得到堅固的束縛。因此，鎖銷411不壓入阻尼重物罩409直至有意地加到鎖銷411上一個松開力。凸起417，缺口416和端板結(jié)合形成一個銷釘鎖定機構(gòu)。如果阻尼重物404應(yīng)該被止動時則松開鎖銷411(圖23A)。
參見圖23A，阻尼重物罩409的側(cè)板407有開孔412，阻尼重物404的這側(cè)有一個塊元件或凸起419向著鎖銷411水平地凸出。從圖23A獲悉凸起419的水平剖面通常是三角形。凸起419有傾斜表面419a沿阻尼重物404的擺動方向延伸。在三角形凸起的頂部或尖峰形成一個凹口418，用來接受鎖銷411。當(dāng)鎖銷411進入凹口418時，阻尼重物404被固定。鎖銷411陷入凹口418將參照圖24A至24C描述。
當(dāng)振動阻尼裝置應(yīng)當(dāng)操作，阻尼重物404應(yīng)能自由移動時，鎖銷411拉出罩409，鎖在縮回位置(圖23B)。
例如當(dāng)阻尼重物404應(yīng)當(dāng)停下維護時，鎖銷411松開，伸入罩409。鎖銷411由彈簧415壓入罩中。如果阻尼重物404由于其重力已經(jīng)靜止，鎖銷411被凹口418接受，使得阻尼重物404不能移動。如果阻尼重物404正在擺動并且移向罩409的中心如圖24A所示，阻尼重物404的側(cè)面的凸起419的斜面419a最后接觸鎖銷411的自由端(圖24B)。然后，當(dāng)阻尼重物404進一步移動時，鎖銷411的尖在斜面419a上滑動(或在斜面419a上爬向凹口418)。在此操作過程中，鎖銷411沿其縱向抵抗偏力有彈性地推回，如圖24B中向下箭頭所示。當(dāng)鎖銷411到達凸起419的頂部時，鎖銷411由彈簧415的力壓入凹口418，如圖24C或24A所示。在此位置，阻尼重物404被鎖銷411停住。
如此，簡單地使鎖銷411突出進入阻重物罩409中，使得正在擺動的阻尼重物404自動鎖住。因此不需要觀看或探測阻尼重物位置的裝置。
應(yīng)當(dāng)注意，固定阻尼重物404的位置不限于底板402的中心。例如阻尼重物404可以停在靠近罩409的一個端板406的位置，如圖25所示。特別地，擺動中的阻尼重物404可以在其行程終點被捕捉。在這種情況下，開孔412設(shè)在罩409的前板407靠近端板406處，而且在阻尼重物404的前表面安裝只有一個斜面419a的突起419。由于內(nèi)斜面是不必要的，斜面419a設(shè)在端板406側(cè)或凹口418的外側(cè)。圖25中所示實施例操作和固定阻尼重物404與圖20至24C所示實施例一樣。
如果應(yīng)用到相對小的船此實施例可以特別優(yōu)越。通常由于小船的體積小不能將振動阻尼裝置安裝在其中心線上(即振動阻尼裝置固定在左舷或右舷側(cè))。如果振動阻尼裝置定位在左舷側(cè)，則阻尼重物404可以固定在其右行程端或右舷側(cè)。這使得振動阻尼裝置的重心盡可能靠近船的中心線，從而使航行中的船有較好的平衡。凸起419可以是一個分離塊，阻尼重物制成后安裝在阻尼重物上，也可以是阻尼重物上的一體件，與阻尼重物一起形成。罩409可以不設(shè)頂板408。
圖26表示本發(fā)明阻尼重物固定機構(gòu)的一個改進。三角塊419頂部有凹口418，有兩個斜面419a，安裝在阻尼重物404的上表面(或底面)，鎖銷411連同其鎖定機構(gòu)設(shè)在相應(yīng)的位置上。此改進的操作同前面的實施例。
圖27表示阻尼重物固定機構(gòu)的另一個改進。這個重物固定機構(gòu)應(yīng)用在振動阻尼裝置上，與圖20或26相比有不同的設(shè)置。一對向下的弓形平行導(dǎo)軌423定位在一個向下的弓形底板422上，一個有輪子的阻尼重物404定位在導(dǎo)軌423上。阻尼重物404在導(dǎo)軌423上沿導(dǎo)軌的縱向擺動。端件424設(shè)在導(dǎo)軌423的縱向端以防止阻尼重物脫離導(dǎo)軌423。如果導(dǎo)軌423足夠長，這些擋塊424可以不設(shè)。阻尼重物404在其前面有一個塊419。塊419有一個凹口418和兩個斜面419a。一個支座425設(shè)在肩板422的前邊中心從底板422往上。一個鎖銷411及其鎖定機構(gòu)安裝在支座425上。鎖銷411，其鎖定機構(gòu)以及怎樣通過鎖銷停住阻尼重物404與圖20所示實施例相同。如果塊419安裝在阻尼重物404的上表面，則可以使用L形或U形的支座。如果塊419安裝在阻尼重物404的底面，則不設(shè)支座，并且銷411設(shè)在底板422上。代替一對導(dǎo)軌423可以使用一個單軌。
圖28A和28B分別表示鎖銷411的自由端的例子。一個球軸承420可以加在鎖銷411的自由端如圖28A所示或者一個滾子421可以加在鎖銷411的自由端。一個滾動元件例如球軸承420和滾子421可以防止鎖銷411的自由端子阻尼重物404上的凸起419的斜面419a接觸產(chǎn)生的磨損，保證鎖銷411的自由端光滑地滑動。
應(yīng)當(dāng)注意，阻尼重物404的捕捉位置可以任意確定，凸起419的水平斷面不限于三角形(即它可以是五邊形或半圓)，凹口418可以不在凸起的頂面，可以在斜面419a上，并且斜面419a可以有一個彎曲表面。而且，鎖銷411的鎖定機構(gòu)可以由銷411上形成的開口和一個鎖銷構(gòu)成，鎖銷插入到這個開口中。
權(quán)利要求
1.一種振動阻尼裝置包括限定一個向下的弓形擺動導(dǎo)軌的裝置，擺動導(dǎo)軌限定裝置具有第一和第二縱向端并且定位在一個振動結(jié)構(gòu)上，擺動導(dǎo)軌具有一個縱方向；第一和第二端板分別設(shè)在擺動導(dǎo)軌限定裝置的縱向第一端和第二端；一個振動阻尼體可移動地定位在擺動導(dǎo)軌上，使得它能夠依據(jù)結(jié)構(gòu)的振動在擺動導(dǎo)軌上沿擺動導(dǎo)軌的縱向自由地擺動，阻尼體具有第一和第二端面在擺動導(dǎo)軌的縱向，并且第一端面指向第一端板，第二端面指向第二端板；第一磁鐵和第二磁鐵分別安裝在第一端板和第二端板上；第三磁鐵和第四磁鐵分別安裝在阻尼體的第一端面和第二端面上，第一和第三磁鐵具有相同的極性并且第二和第四磁鐵具有相同的極性。
2.一種振動阻尼裝置包括限定一個向下的弓形擺動導(dǎo)軌的裝置，導(dǎo)軌限定裝置具有縱向端并且定位在一個振動的結(jié)構(gòu)上，擺動導(dǎo)軌具有一個縱向；端板分別設(shè)在擺動導(dǎo)軌限定裝置的縱向端；一個振動阻尼體可移動地定位在擺動導(dǎo)軌上使得它能依據(jù)結(jié)構(gòu)的振動在擺動導(dǎo)軌上沿擺動導(dǎo)軌的縱向自然地擺動，阻尼體在擺動導(dǎo)軌的縱向具有相對的端面；第一和第二緩沖件分別安裝在端板上或者分別設(shè)在阻尼體相對的端面上。
3.一種振動阻尼裝置包括用于限定一個向下的弓形擺動導(dǎo)軌的裝置，導(dǎo)軌限定裝置定位在一個振動結(jié)構(gòu)上，擺動導(dǎo)軌具有一個縱向；一個振動阻尼體具有輪子，可移動地定位在擺動導(dǎo)軌上，使得它能夠依據(jù)結(jié)構(gòu)的振動在擺動導(dǎo)軌上沿擺動導(dǎo)軌的縱向自然地擺動；用于給振動阻尼體施加一個制動力的磁制動裝置，磁制動裝置包括安裝在振動阻尼體或?qū)к壪薅ㄑb置上的磁力產(chǎn)生件和安裝在導(dǎo)軌限定裝置或阻尼體上的相關(guān)件，受到磁力產(chǎn)生件的磁力的吸引。
4.一種振動阻尼裝置包括限定一個向下的弓形擺動導(dǎo)軌的裝置，導(dǎo)軌限定裝置定位在振動結(jié)構(gòu)上，擺動導(dǎo)軌具有一個縱向并且是由一種受磁力吸引的材料制成；一個振動阻尼體具有輪子并且可移動地定位在擺動導(dǎo)軌上，使得它能夠依據(jù)結(jié)構(gòu)的振動在擺動導(dǎo)軌上沿擺動導(dǎo)軌的縱向自由地擺動，輪子是由一種產(chǎn)生磁力的材料制成。
5.一種振動阻力裝置包括限定一個向下的弓形擺動導(dǎo)軌的裝置，導(dǎo)軌限定裝置定位在振動結(jié)構(gòu)上，擺動導(dǎo)軌具有一個縱向；一個振動阻尼體具有輪子并且可移動地定位在擺動導(dǎo)軌上，使得它能夠依據(jù)結(jié)構(gòu)的振動在擺動導(dǎo)軌上沿擺動導(dǎo)軌的縱向自由地擺動；一個空氣阻力件安裝在振動阻尼體上，使得對振動阻尼運動產(chǎn)生一個制動力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的振動阻尼裝置，其特征在于空氣阻力件是一個板或一個螺旋漿。
7.一種振動阻尼裝置包括限定擺動空間的裝置，擺動空間為向下的弓形并且具有一個縱向，擺動空間限定裝置固定在振動結(jié)構(gòu)上并且具有一個開孔；一個振動阻尼體可在擺動空間中移動，使得它能夠依據(jù)結(jié)構(gòu)的振動在擺動空間中沿擺動空間的縱向自然地擺動，阻尼體具有一個外表面；一個凸起在振動阻尼體的外表面上形成，凸起沿第一方向延伸垂直于阻尼體擺動的方向，凸起具有一個峰和至少一個傾斜于阻尼體外表面的斜面，該斜面沿阻尼體的擺動方延伸至振動阻尼體的外表面；一個凹口在凸起的峰處形成；一個鎖銷能夠沿第一方向移動；一個鎖銷殼體安裝在框架上罩住鎖銷；一個彈簧放置在鎖銷殼體中沿第一方向向阻尼體偏置鎖銷；一個鎖定機構(gòu)用于將鎖銷固定在擺動空間的外面以允許阻尼體在擺動空間中自由擺動，松開鎖銷，鎖銷被迫突出通過框架的開孔進入擺動空間，如果在鎖銷松開時刻凹口通過開孔，則鎖銷直接接收在阻尼體上形成的凸起的凹口中，如果在鎖銷松開時刻凹口沒通過開孔則鎖銷在凸起的斜面上爬并且最后接收在凹口中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的振動阻尼裝置，其特征是凸起形成在振動阻尼體的側(cè)面，頂面或底面。
9.一種振動阻尼裝置包括限定一個向下的弓形擺動空間的裝置，擺動空間限定裝置固定在一個振動結(jié)構(gòu)上，擺動空間有一個縱向；一個振動阻尼體可移動地定位在擺動空間中使得它能夠依據(jù)結(jié)構(gòu)的振動在擺動空間中沿擺動空間的縱向自然地擺動，阻尼體具有一個外表面；一個凸起形成在振動阻尼體的外表面，凸起沿第一方向延伸垂直于阻尼體的擺動方向，凸起具有一個峰和至少一個斜面傾斜于阻尼體的外表面，該斜面沿阻尼體的擺動方向延伸至振動阻尼體的外表面；一個凹口在凸起的峰處形成；一個鎖銷能夠沿第一方向移動；一個件用于可移動地支持鎖銷，支持件具有一個開孔；一個鎖銷殼體安裝在支持件上罩住鎖銷；一個彈簧放置在鎖銷殼體中用來沿第一方向向阻尼體偏置鎖銷；一個鎖定機構(gòu)用于將鎖銷固定在擺動空間的外面以允許阻尼體在擺動空間中自由擺動，松開鎖銷，鎖銷被迫突出通過支持件的開孔進入擺動空間，如果在鎖銷松開時刻凹口通過開孔，則鎖銷直接接收在阻尼體上形成的凸起的凹口中，如果在鎖銷松開時刻凹口沒通過開孔，則鎖銷在凸起的斜面上爬并且最后接收在凹口中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的振動阻尼裝置，其特征在于凸起形成在振動阻尼體的側(cè)面，頂面或底面，并且如果凸起形成在振動阻尼體的底面，則擺動空間限定裝置用作支持件。
11.根據(jù)權(quán)利要求7、8、9或10的振動阻尼裝置，進一步包括一個滾動元件在鎖銷的自由端。
12.根據(jù)權(quán)利要求7、8、9或10的振動阻尼裝置，其特征在于凸起沿第一方向有一個近似等腰三角形的橫截面并且凹口形成在三角形的峰處。
13.根據(jù)權(quán)利要求7、8、9或10的振動阻尼裝置，其特征在于鎖銷殼體設(shè)在靠近一個擺動導(dǎo)軌的縱向端。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的振動阻尼裝置，其特征在于如果振動阻尼裝置安裝在結(jié)構(gòu)上振動阻尼裝置的固有周期偏離結(jié)構(gòu)的固有周期正負(fù)百分之幾至正負(fù)百分之幾十，并且整個振動系統(tǒng)的自由度變?yōu)槎?br> 15.根據(jù)權(quán)利要求14的振動阻尼裝置，其特征在于該結(jié)構(gòu)是船，振動阻尼裝置的固有周期向上偏離船的固有周期百分之幾至百分之幾十。
16.根據(jù)權(quán)利要權(quán)利至10之一的振動阻尼裝置，進一步包括使擺動導(dǎo)軌或擺動空間的縱向與結(jié)構(gòu)振動的方向一致的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的振動動阻尼裝置，其特征在于方向相符裝置是一個轉(zhuǎn)臺設(shè)在振動阻尼裝置和結(jié)構(gòu)之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的振動阻尼裝置，其特征在于擺動導(dǎo)軌限定裝置包括一個導(dǎo)軌板，一對平行導(dǎo)軌或一個單軌以限定擺動導(dǎo)軌。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的振動阻尼裝置，其特征在于擺動導(dǎo)軌限定裝置是沿擺動導(dǎo)軌的縱向延長的一個板件，一個L形角件，一個U形件，一個矩形平行六面體件或一個圓筒形件。
20.根據(jù)權(quán)利要求7、8、9或10的振動阻尼裝置，其特征在于擺動空間限定裝置包括一個導(dǎo)軌板，一對平行導(dǎo)軌或一個單軌。
21.根據(jù)權(quán)利要求7、8、9或10的振動阻尼裝置，其特征在于擺動空間限定裝置是沿擺動導(dǎo)軌的縱向延長的一個板件，一個L形角件，一個U形件，一個矩形平行六面體件或一個圓筒形件。
全文摘要
一種振動阻尼裝置包括一個框架具有一個導(dǎo)軌件和導(dǎo)軌件縱向端的端板。框架是一個中空的箱式元件或者是一個中空的圓筒形元件。導(dǎo)軌件限定一個向下的弓形表面。框架固定在振動結(jié)構(gòu)上。一個振動阻尼體可移動地定位在導(dǎo)軌件上，使得它能依據(jù)結(jié)構(gòu)的振動在導(dǎo)軌上自然地擺動。結(jié)構(gòu)振動的能量傳遞到阻尼體并被阻尼體吸收從而結(jié)構(gòu)的振動衰減。通過合適地確定導(dǎo)軌件的曲率半徑，設(shè)定阻尼體的固有周期與結(jié)構(gòu)的固有周期相同。第一和第二磁鐵安裝在端板上，第三和第四磁鐵安裝在阻尼體的相對的端面上。第一和第三磁鐵有相同的極性，第二和第四磁鐵有相同的極性。因此，當(dāng)?shù)谝缓偷谌盆F相互接近時或當(dāng)?shù)诙偷谒拇盆F互相接近時產(chǎn)生斥力。因此，阻尼體與框架端的碰撞得到避免。
文檔編號E04B1/98GK1136650SQ9610435
公開日1996年11月27日 申請日期1996年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月19日
發(fā)明者牟田口勝生, 川瀨凈, 谷田宏次, 大健功, 村田保, 平西義信, 德村一郎 申請人:石川島播磨重工業(yè)株式會社, 日本索道公司