CN115076288A - 摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置，其特征在于，包括摇篮式框架结构(10)、可调钢弹簧阻尼单元(20)以及支撑墙(30)；其中，摇篮式框架结构(10)包括外周水平框架部分(11)以及中央凹陷框架部分(12)，塔台二次雷达系统(40)固定连接在中央凹陷框架部分(12)上，外周水平框架部分(11)通过可调钢弹簧阻尼单元(20)而支撑在四周的支撑墙(30)上。该技术可有效保障雷达系统运转过程具有较高水平稳定性。
Description
技术领域
本发明属于振动控制工程技术领域，具体涉及一种摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制技术。
背景技术
目前，针对机场塔台等高耸结构上动力设备的振动危害，一般采用的方法包括设置结构空腔隔振层、大块混凝土、刚性支撑、橡胶垫隔片。但是这些方案具有以下缺陷：
1.刚性支撑。不设置减隔振措施，靠自身刚度设计抵抗振动，稳定性差，能量耗散慢，对结构需求高，不能控制噪声污染以及振动对人员和装备的危害。
2.设置结构空腔层。需在设备下设置空腔层结构，延长振动传递路径，有一定减隔振效果，配合隔声材料可以一定程度降低噪声。但该方法提高了建筑高度，造价高，对中高频振动无效(二次雷达运行频率约50Hz)，减振效率低。
3.设置大块混凝土基础。通过设置大块混凝土高密度基础，减少上部装置振动向下传播。但该方法需要进行质量比设计，提高了对结构承载力和抗震能力需求，设计空间和施工条件限制多，抗振能力提升有限，成本代价大。
4.设置橡胶垫。属于简易隔振手段，效率低，性能严重受温度和橡胶自然老化脆化影响，耐久性差。另外以上四种方案均不能对减隔振参数进行精确控制和调节，严重受施工误差影响，难以达成设计效果。
因此，需要一种新的技术设备，以解决现有技术中存在的不足。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种针对塔台二次雷达系统的振动控制技术，该技术主要包括设备基座和可调钢弹簧粘滞阻尼器振动控制单元两部分实现对二次雷达系统和建筑结构间的振动控制。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括：
一种摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置，其特征在于，包括摇篮式框架结构(10)、可调钢弹簧阻尼单元(20)以及支撑墙(30)；
其中，摇篮式框架结构(10)包括外周水平框架部分(11)以及中央凹陷框架部分(12)，塔台二次雷达系统(40)固定连接在中央凹陷框架部分(12) 上，外周水平框架部分(11)通过可调钢弹簧阻尼单元(20)而支撑在四周的支撑墙(30)上。
根据本发明的实施方案，可调钢弹簧阻尼单元(20)为钢质弹簧油液阻尼器。
根据本发明的实施方案，摇篮式框架结构(10)整体为十字型框架结构，十字型框架的四个端部构成外周水平框架部分(11)，十字型框架的中间交叉部分构成中央凹陷框架部分(12)。
根据本发明的实施方案，可调钢弹簧阻尼单元(20)为4个，分别均匀地固定设置在十字型框架的四个端部的下方。
根据本发明的另一方面，提供一种摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制技术，其特征在于，包括：
设计摇篮式框架结构(10)，该摇篮式框架结构(10)包括外周水平框架部分(11)以及中央凹陷框架部分(12)，塔台二次雷达系统(40)固定连接在中央凹陷框架部分(12)上，以降低重心，使系统基本上趋近质刚重合；以及
设计可调钢弹簧阻尼单元(20)，用于支撑摇篮式框架结构(10)；包括通过系统测试、建模分析，确定精细化的振动控制参数体系。
根据本发明的实施方案，精细化的振动控制参数体系的确定包括充分考虑大支撑回转半径与稳定性标准值之间的参数换算关系，在单元布置就位且上部荷载等效施载后，通过多种工况下的反复测试对比与现场调解阻尼控制参数，使整体天线系统运行稳定性满足标准要求，最终确定阻尼参数值。
根据本发明的实施方案，阻尼控制参数包括阻尼孔、活塞面积和阻尼液线性粘度。
本发明主要针对二次雷达运行时产生振动危害的问题，提出一种高适用性可调节振动控制技术：利用摇篮式钢框架底座配合钢弹簧可调节粘滞阻尼连接单元，构成连接二次雷达系统和塔台的振动控制系统。其中：设计摇篮式钢框架底座，降低重心提高了系统可控性；钢弹簧可调节粘滞阻尼连接单元，可进行精细化控制；设置较大的支撑回转距离，提高底座的转动惯量，削减雷达振动的峰值，提升了系统稳定性并且放大了阻尼器的效率；多项技术结合后大幅提高了减振效率，相比传统方法提升约85％。
此振动控制技术针对塔台等结构物上安置的二次雷达在工作中会产生对周边人员、设备以及结构产生危害性的工程振动问题，利用基于质刚重合原理设计的摇篮式设备底座和可调节粘滞阻尼连接单元的联合振动控制体系，有效减弱二次雷达工作产生振动对周围环境的不利影响。
附图说明
图1为根据本发明实施方案的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置的俯视结构示意图；
图2为根据本发明实施方案的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置的剖面图，以及
图3为根据本发明实施方案的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置的安装雷达系统之后的示意图。
具体实施方式
下面结合附图、通过具体实施例对本发明进一步详述，所示内容用于充分阐述本发明的内容，而并不用于限制本发明。
应该理解的是，本发明所涉及的一些基本技术概念，例如有限元建模振动控制参数、可调阻尼振动控制等等本身是已知的，因此本文重点阐述如何将这些基本技术组合起来以对二次雷达系统和建筑结构间的振动控制。
图1为根据本发明实施方案的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置的俯视结构示意图；2为根据本发明实施方案的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置的剖面图，图3为根据本发明实施方案的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置的安装雷达系统之后的示意图。参考图1-3，实施方案的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置可以包括摇篮式框架结构(10)、可调钢弹簧阻尼单元(20)以及支撑墙(30)。
如图2所示，摇篮式框架结构(10)包括外周水平框架部分(11)以及中央凹陷框架部分(12)，塔台二次雷达系统(40)固定连接在中央凹陷框架部分(12) 上，外周水平框架部分(11)通过可调钢弹簧阻尼单元(20)而支撑在四周的支撑墙(30)上。更具体地，如图所示，摇篮式框架结构(10)整体为十字型框架结构，十字型框架的四个端部构成外周水平框架部分(11)，十字型框架的中间交叉部分构成中央凹陷框架部分(12)。十字型框架的四个端部通过下方的 8个可调钢弹簧阻尼单元(20)而设置在支撑墙(30)上。例如，支撑钢框架梁方钢管主要几何参数长宽高可以为200*200*12.5mm，使整个系统接近质刚重合。
如图3所示，实施方案采用摇篮式支撑结构形式，可以将塔台二次雷达系统 (40)的雷达天线、旋转连接部件、驱动马达等构成的上支撑、下悬挂系统，通过合理降低重心设计，使整体系统趋近质刚重合，并搭载由可调钢弹簧阻尼单元群构成的隔振支撑系统，有效地将无限自由度参振系统降阶和解耦转变成为一个单质点六个自由度参振系统，大幅提升了控制效率和精准度；同时该发明在有限雷达室空间内尽可能增大支撑回转半径，提升控制系统支撑转动惯量，有利于振动控制。摇篮式可调阻尼振动控制技术在高耸塔台置顶雷达系统中可实现减振效率85％以上。
可调钢弹簧阻尼单元(20)例如可以为钢质弹簧油液阻尼器，其结构为本领域所熟知，例如可以包括可调节粘滞阻尼器和定位板，其几何参数长宽高可以为200*120*200mm，利用定位板可以将可调钢弹簧阻尼单元(20)精确定位到摇篮式框架结构(10)上，并且可调钢弹簧阻尼单元(20的刚度和阻尼参数可调。
实施方案针对雷达天线正常作业旋转过程需要较高稳定性要求，提出精细化振动控制单元阻尼可调技术。其核心工艺为通过系统测试、建模分析，确定精细化的振动控制参数体系，并以钢质弹簧油液阻尼器为基本单元(可调钢弹簧阻尼单元(20))，对阻尼体系进行精细化控制设计与制造，包括阻尼孔、活塞面积和阻尼液线性粘度等参数，并充分考虑大支撑回转半径(两端高差)与稳定性标准值(转角限值)之间的参数换算关系，在单元布置就位且上部荷载等效施载后，通过多种工况下的反复测试对比与现场调解阻尼控制参数，使整体天线系统运行稳定性满足标准要求，最终确定阻尼参数值，并通过控制措施将该参数锁定不变，与调频、错频、稳频装置共同构成满足工程实际的振动控制系统。该技术可有效保障雷达系统运转过程具有较高水平稳定性。
支撑墙(30)例如可以为混凝土隔墙，长宽高为4200*4200*2520mm，墙厚300mm，内部空间较大便于后期检修和检测。
相比于现有技术，本发明能够实现有益的技术效果：
1)通过对钢框架底座进行摇篮式结构设计，可以降低减隔振体系的质心，达到质刚重合，有利于减隔振体系接近非耦合(解耦)状态，在实际工程中，更容易对振动进行控制。
2)由于采用钢弹簧可调粘滞阻尼器单元，可进行精细化控制并在入场安装后进行二次调整，使减隔振性能具有可调特征，有效发挥其耗能效果，避免干扰雷达通讯信号和与下部控制室设备产生的共振危害。
3)通过合理扩大支撑混凝土墙的间距，增大钢框架底座的转动惯量，可以有效降低转子加减速旋转时的角加速度β，削减了雷达峰值振动，使其趋于稳定，增强系统的平衡稳定性。
4)联合依据质刚重合设计的摇篮式底座和可调型钢弹簧阻尼器，并合理扩大了支撑混凝土墙间距后优势显著，体系稳定性增强，阻尼器效果得到放大，相比于传统刚性支撑方法减振效率提高近85％。
上述对实施例子的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例进行各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置，其特征在于，包括摇篮式框架结构(10)、可调钢弹簧阻尼单元(20)以及支撑墙(30)；
其中，摇篮式框架结构(10)包括外周水平框架部分(11)以及中央凹陷框架部分(12)，塔台二次雷达系统(40)固定连接在中央凹陷框架部分(12)上，外周水平框架部分(11)通过可调钢弹簧阻尼单元(20)而支撑在四周的支撑墙(30)上。
2.如权利要求1所述的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置，其特征在于，可调钢弹簧阻尼单元(20)为钢质弹簧油液阻尼器。
3.如权利要求1所述的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置，其特征在于，摇篮式框架结构(10)整体为十字型框架结构，十字型框架的四个端部构成外周水平框架部分(11)，十字型框架的中间交叉部分构成中央凹陷框架部分(12)。
4.如权利要求3所述的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制装置，其特征在于：可调钢弹簧阻尼单元(20)为4个，分别均匀地固定设置在十字型框架的四个端部的下方。
5.一种摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制技术，其特征在于，包括：
设计摇篮式框架结构(10)，该摇篮式框架结构(10)包括外周水平框架部分(11)以及中央凹陷框架部分(12)，塔台二次雷达系统(40)固定连接在中央凹陷框架部分(12)上，以降低重心，使系统基本上趋近质刚重合；以及
设计可调钢弹簧阻尼单元(20)，用于支撑摇篮式框架结构(10)；包括通过系统测试、有限元建模分析，确定精细化的振动控制参数体系。
6.如权利要求5所述的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制技术，其特征在于：精细化的振动控制参数体系的确定包括充分考虑大支撑回转半径与稳定性标准值之间的参数换算关系，在单元布置就位且上部荷载等效施载后，通过多种工况下的反复测试对比与现场调解阻尼控制参数，使整体天线系统运行稳定性满足标准要求，最终确定阻尼参数值。
7.如权利要求6所述的摇篮式可调阻尼的塔台二次雷达系统运行振动控制技术，其特征在于：阻尼控制参数包括阻尼孔、活塞面积和阻尼液线性粘度。
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