一种自平衡主被动减振装置

1.本发明涉及仪器减振技术领域，特别是涉及一种自平衡主被动减振装置。


背景技术：

2.当前，船舶除了货运用途外，还广泛应用于科学考察，其搭载的一些仪器设备的工作环境存在振动的干扰，容易导致仪器工作状态不佳，因此对振动控制技术的研究刻不容缓，就结构来看，减振装置通常由被动减振元件与主动执行器组成。目前主流的被动减振元件包括螺旋弹簧、空气弹簧、弯曲片弹簧、膜片弹簧等，其对应的被动减振技术的特点是结构简单，但系统低频处共振峰值与高频振动衰减间存在矛盾。而主动执行器包括直线电机、压电作动器、音圈电机等，主动执行器与被动减振元件的并联对应为主动减振技术，其解决了低频处共振峰值与高频振动衰减间存在的矛盾，但主动减振技术中控制执行器的控制系统参数调节会改变减振器的隔振带宽。常见的金属弹簧与直线电机并联机构其结构简单，但精度较差。压电陶瓷与弯曲片弹簧并联机构控制精度高，但是压电陶瓷的作动行程小。且针对船舶航行时船舶横摇、纵摇等引发的不水平、倾斜等问题，减振装置缺少必要的补偿机构来实现，从而降低了减振装置主被动减振的使用效果。


技术实现要素：

3.为解决以上技术问题，本发明提供一种自平衡主被动减振装置，解决了船载设备在船舶航行时多自由度运动导致的振动影响和倾斜平衡补偿问题，作动行程适中且兼顾控制精度。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明提供一种自平衡主被动减振装置，包括自平衡支架和主被动减振器，所述自平衡支架包括支撑架、外环和内环，所述外环的两端转动安装于所述支撑架上，所述内环的两端转动安装于所述外环的内壁上，所述外环的转动轴线与所述内环的转动轴线相垂直；所述主被动减振器包括负载平台、基础壳体、主动减振机构、被动减振机构、反馈采集传感器和控制器，所述基础壳体安装于所述内环上，所述基础壳体包括上壳体、中筒和下壳体，所述上壳体为下端敞口结构，所述中筒和所述下壳体均为上端敞口结构，所述中筒设置于所述下壳体中，所述上壳体设置于所述中筒的上方，所述上壳体、所述中筒和所述下壳体依次连接；所述主动减振机构包括音圈电机、膜片弹簧和柔性铰链，所述被动减振机构包括弹簧组件和连接组件，所述音圈电机固定于所述中筒的内部，所述音圈电机的输出轴顶端连接有所述柔性铰链，所述膜片弹簧套设于所述输出轴上且位于所述柔性铰链与所述输出轴之间，所述膜片弹簧的边缘位于所述上壳体与所述中筒之间，所述柔性铰链的上端穿过所述上壳体并与所述负载平台固定连接，所述弹簧组件套设于所述音圈电机的外部，且所述弹簧组件位于所述膜片弹簧的下方，所述连接组件的一端与所述弹簧组件的顶端连接，所述连接组件的另一端穿过所述膜片弹簧和所述上壳体并与所述负载平台连接；所述反馈采集传感器设置于所述负载平台上，所述反馈采集传感器和所述音圈电机均与所述控制器
连接。
6.优选地，所述中筒内部的底面上设置有定位块，所述定位块上表面的中部设置有定位柱，所述音圈电机的下部套设于所述定位柱上并固定于所述定位块上。
7.优选地，所述音圈电机包括音圈电机定子和音圈电机动子，所述音圈电机定子的下部套设于所述定位柱上并固定于所述定位块上，所述音圈电机定子的上部设置有环形凹槽，所述音圈电机动子插入所述环形凹槽中，所述输出轴固定于所述音圈电机动子的上部，所述音圈电机动子与所述控制器连接。
8.优选地，所述输出轴的上部设置有螺纹连接柱，所述柔性铰链的下部设置有螺纹连接孔，所述膜片弹簧套设于所述螺纹连接柱上，且所述膜片弹簧与所述输出轴的顶面相接触，所述柔性铰链通过所述螺纹连接孔安装于所述螺纹连接柱上。
9.优选地，所述弹簧组件包括螺旋弹簧、底部环形垫和顶部环形垫，所述底部环形垫的上部设置有第一环形槽，所述顶部环形垫的下部设置有第二环形槽，所述底部环形垫设置于所述中筒内的底部且套设于所述定位块的外部，所述螺旋弹簧套设于所述定位块和所述音圈电机的外部，所述螺旋弹簧的下部设置于所述第一环形槽中，所述螺旋弹簧的上部设置于所述第二环形槽中；所述连接组件包括多个连接杆，各所述连接杆的下端安装于所述顶部环形垫上，各所述连接杆的上端穿过所述膜片弹簧和所述上壳体并与所述负载平台连接。
10.优选地，所述基础壳体的侧部设置有观察窗，所述观察窗与所述膜片弹簧位置相对应。
11.优选地，所述下壳体与所述中筒之间填充有阻尼材料。
12.优选地，所述基础壳体还包括固定组件，所述上壳体包括由上至下依次连接的顶板、第一圆筒、第二圆筒和第一环形边板，所述第一圆筒的内径小于所述第二圆筒的内径；所述中筒包括由上至下依次连接的第三圆筒、第二环形边板、第四圆筒和第一底板，所述定位块设置于所述第一底板上表面的中部；所述下壳体包括由上至下依次连接的第三环形边板、第五圆筒和第二底板；所述第一环形边板、所述第二环形边板和所述第三环形边板由上至下依次设置并通过所述固定组件连接，所述膜片弹簧的边缘位于所述第一圆筒的底面与所述第三圆筒的顶面之间；所述第一环形边板上部的两侧分别设置有一个连接块，所述内环的内壁上设置两个安装杆，一个所述连接块用于安装于一个所述安装杆上。
13.优选地，所述自平衡支架还包括两个第一限位部件和两个第二限位部件，两个所述第一限位部件分别设置于所述支撑架内部的两侧，且两个第一限位部件分别设置于所述外环下部的两侧，所述第一限位部件用于限制所述外环的转动角度；两个所述第二限位部件分别设置于所述支撑架内部的两侧，且两个第二限位部件分别设置于所述内环下部的两侧，各所述第二限位部件位于一个所述第一限位部件的下方，所述第二限位部件用于限制所述内环的转动角度。
14.优选地，所述支撑架包括两个相互平行的支撑柱，所述自平衡支架还包括两个第一转轴、两个第一轴承、两个第二转轴和两个第二轴承，所述外环的外壁两侧分别设置有一个所述第一转轴，各所述第一转轴通过一个所述第一轴承转动安装于一个所述支撑柱上，所述内环的外壁两侧分别设置有一个所述第二转轴，各所述第二转轴通过一个所述第二轴承转动安装于所述外环的内壁上，所述第二转轴的轴线与所述第一转轴的轴线相垂直；各
所述支撑柱上安装有一个所述第一限位部件和一个所述第二限位部件，所述第一限位部件包括两个第一限位杆，两个所述第一限位杆均固定于所述支撑柱的内侧，且两个所述第一限位杆分别设置于所述第一转轴下部的两侧，所述第二限位部件为第二限位杆，所述第二限位杆固定于所述支撑柱的内侧。
15.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.本发明提供的自平衡主被动减振装置，包括自平衡支架和主被动减振器，主被动减振器包括负载平台、基础壳体、主动减振机构、被动减振机构、反馈采集传感器和控制器，主动减振机构包括音圈电机、膜片弹簧和柔性铰链，被动减振机构包括弹簧组件和连接组件。将支撑架安装在安装平面上，由于船舶航行时存在横摇和纵摇，安装平面和基准面会存在角度，自平衡支架可以使主被动减振器位姿是始终垂直于基准面，保障主被动减振器在z轴方向的固有特性以及隔振性能，保证主被动减振器不会因安装平面晃动而影响减振性能，同时自平衡支架也可以补偿由偏心安装导致的误差，解决了船载设备在船舶航行时多自由度运动导致的振动影响和倾斜平衡补偿问题。本发明中的主被动减振器具有二者合一的作用功能，既可作为自平衡支架的配重物体，使船载设备中心轴始终垂直于基准面，保证自平衡支架的正常工作，又可以作为减振器，对水平、垂直方面的振动进行有效主动抑制。该主被动减振器具有主动减振机构与被动减振机构，通过改变弹簧组件的刚度和音圈电机的激振力，能够改变减振频带以及共振峰值以适用不同频段船载设备。通过音圈电机和膜片弹簧串联与弹簧组件并联的机构既使得作动行程适中，又兼顾控制精度，通过膜片弹簧与柔性铰链串联保证音圈电机产生的轴向激振力充分传递，进而提高z轴方向的减振效果。与其它减振器相比，本发明在z轴平动方向上可以进行有效的振动控制，同时不会对x轴、y轴转动方向上的振动进行影响，可应用于对振动敏感且安装条件受限的船载设备的减振。
附图说明
17.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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明提供的自平衡主被动减振装置的结构示意图；
19.图2为本发明提供的自平衡主被动减振装置中自平衡支架的结构示意图；
20.图3为本发明提供的自平衡主被动减振装置中主被动减振器的结构示意图；
21.图4为本发明提供的自平衡主被动减振装置中主被动减振器的剖视图；
22.图5为本发明提供的自平衡主被动减振装置中基础壳体的结构示意图；
23.图6为本发明提供的自平衡主被动减振装置中基础壳体的剖视图；
24.图7为本发明提供的自平衡主被动减振装置中主动减振机构的结构示意图；
25.图8为本发明提供的自平衡主被动减振装置中膜片弹簧的结构示意图；
26.图9为本发明提供的自平衡主被动减振装置中被动减振机构的底部环形垫为第一高度时的结构示意图；
27.图10为本发明提供的自平衡主被动减振装置中被动减振机构的底部环形垫为第二高度时的结构示意图；
28.图11为本发明提供的自平衡主被动减振装置的减振原理示意图；
29.图12为本发明提供的自平衡主被动减振装置与传统减振装置的传递率曲线对比图。
30.附图标记说明：100、自平衡主被动减振装置；1、自平衡支架；11、支撑柱；12、外环；13、内环；14、第一转轴；15、安装杆；16、第一限位杆；17、第二限位杆；2、主被动减振器；21、基础壳体；211、上壳体；2111、顶板；2112、第一圆筒；2113、第二圆筒；2114、第一环形边板；2115、连接块；2116、第一通孔；2117、第二通孔；2118、第五通孔；212、中筒；2121、第三圆筒；2122、第二环形边板；2123、第四圆筒；2124、第一底板；2125、定位块；2126、定位柱；213、下壳体；2131、第三环形边板；2132、第五圆筒；2133、第二底板；214、观察窗；22、负载平台；221、第一沉头通孔；222、第二沉头通孔；23、反馈采集传感器；24、控制器；25、主动减振机构；251、音圈电机；2511、音圈电机定子；2512、音圈电机动子；2513、输出轴；2514、螺纹连接柱；252、膜片弹簧；2521、第三通孔；2522、第四通孔；253、柔性铰链；26、被动减振机构；261、螺旋弹簧；262、底部环形垫；263、顶部环形垫；264、连接杆；265、过线槽；3、安装平面；4、基准面。
具体实施方式
31.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。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。
32.本发明的目的是提供一种自平衡主被动减振装置，解决了船载设备在船舶航行时多自由度运动导致的振动影响和倾斜平衡补偿问题，作动行程适中且兼顾控制精度。
33.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
34.如图1-图10所示，本实施例提供一种自平衡主被动减振装置100，包括自平衡支架1和主被动减振器2，自平衡支架1包括支撑架、外环12和内环13，外环12的两端转动安装于支撑架上，内环13的两端转动安装于外环12的内壁上，外环12的转动轴线与内环13的转动轴线相垂直，应用重力始终指向地心的原理，主被动减振器2为配重物体，在配重物体的重力作用下，内环13和外环12通过转动可以调节主被动减振器2的位姿，使得主被动减振器2始终垂直于基准面4，主被动减振器2用于对船载设备水平、垂直方面的振动进行抑制。主被动减振器2包括负载平台22、基础壳体21、主动减振机构25、被动减振机构26、反馈采集传感器23和控制器24，,基础壳体21安装于内环13上，基础壳体21包括上壳体211、中筒212和下壳体213，上壳体211为下端敞口结构，中筒212和下壳体213均为上端敞口结构，中筒212设置于下壳体213中，上壳体211设置于中筒212的上方，上壳体211、中筒212和下壳体213依次连接，且上壳体211、中筒212和下壳体213对心安装，本实施例中上壳体211安装于内环13上；主动减振机构25包括音圈电机251、膜片弹簧252和柔性铰链253，被动减振机构26包括弹簧组件和连接组件，音圈电机251固定于中筒212的内部，音圈电机251的输出轴2513顶端连接有柔性铰链253，膜片弹簧252套设于输出轴2513上且位于柔性铰链253与输出轴2513之间，膜片弹簧252的边缘位于上壳体211与中筒212之间，柔性铰链253的上端穿过上壳体
211并与负载平台22固定连接，弹簧组件套设于音圈电机251的外部，弹簧组件的下端设置于中筒212内的底部，且弹簧组件位于膜片弹簧252的下方，连接组件的一端与弹簧组件的顶端连接，连接组件的另一端穿过膜片弹簧252和上壳体211并与负载平台22连接；反馈采集传感器23设置于负载平台22上，反馈采集传感器23用于采集负载平台22的振动信号，反馈采集传感器23和音圈电机251均与控制器24连接。
35.将支撑架安装在安装平面3上，由于船舶航行时存在横摇和纵摇，安装平面3和基准面4会存在角度，自平衡支架1可以使主被动减振器2位姿是始终垂直于基准面4，保障主被动减振器2在z轴方向的固有特性以及隔振性能，保证主被动减振器2不会因安装平面3晃动而影响减振性能，即自动补偿安装平面3在船舶运行时不水平的问题，减少船舶横摇、纵摇对垂直方向上振动抑制的影响，同时自平衡支架1也可以补偿由偏心安装导致的误差，解决了船载设备在船舶航行时多自由度运动导致的振动影响和倾斜平衡补偿问题。与其它减振器相比，本实施例在z轴平动方向上可以进行有效的振动控制，同时不会对x轴、y轴转动方向上的振动进行影响，可应用于对振动敏感且安装条件受限的船载设备的减振。
36.本实施例中的主被动减振器2具有二者合一的作用功能，既可作为自平衡支架1的配重物体，使船载设备中心轴始终垂直于基准面4，保证自平衡支架1的正常工作，又可以作为减振器，对水平、垂直方面的振动进行有效主动抑制。该主被动减振器2具有主动减振机构25与被动减振机构26，通过主动减振克服了高、低频段内振动衰减能力之间的矛盾，解决了被动控制结构难以实现谐振峰振动抑制的问题，在z轴方向上的振动抑制效果明显，通过改变弹簧组件的刚度和音圈电机251的激振力，能够改变减振频带以及共振峰值以适用不同频段船载设备。通过音圈电机251和膜片弹簧252串联与弹簧组件并联的机构既使得作动行程适中，又兼顾控制精度。通过膜片弹簧252与柔性铰链253串联保证音圈电机251产生的轴向激振力充分传递，进而提高z轴方向的减振效果，。具体地，柔性铰链253的低径向刚度和膜片弹簧252的高径向刚度配合，使得音圈电机251的输出轴2513的力始终与负载平台22对中，补偿由于负载平台22偏心后引入的偏心量而不损失轴向运动的传递。柔性铰链253的高轴向刚度和膜片弹簧252的低轴向刚度配合，保证音圈电机动子2512产生的轴向的激振力充分的传递，对激励在垂直方向上的分量导致的振动进行有效抑制，同时又可以补偿其它方向上的位移量。
37.如图4所示，中筒212内部的底面上设置有定位块2125，定位块2125上表面的中部设置有定位柱2126，音圈电机251的下部套设于定位柱2126上并固定于定位块2125上。
38.如图4和图7所示，音圈电机251包括音圈电机定子2511和音圈电机动子2512，音圈电机定子2511的下部套设于定位柱2126上并固定于定位块2125上，音圈电机定子2511的上部设置有环形凹槽，音圈电机动子2512插入环形凹槽中，输出轴2513固定于音圈电机动子2512的上部，音圈电机动子2512与控制器24连接。反馈采集传感器23采集负载平台22的振动信号传递至控制器24，控制器24根据实时信号，主动控制音圈电机动子2512产生激励，音圈电机动子2512产生的激励力通过输出轴2513传递至膜片弹簧252，接着传递至柔性铰链253，最终传递至负载平台22，进而实现主动减振技术。具体地，通过螺栓将音圈电机定子2511固定于定位块2125上，输出轴2513通过螺栓固定于音圈电机动子2512上。
39.于本具体实施例中，音圈电机定子2511为挖去环形凹槽的圆柱体，其材质为高导磁钢，可形成磁路，环形凹槽底部的强磁铁呈圆形阵列固定放置。音圈电机动子2512包括线
圈和线圈固定架，线圈缠绕在线圈固定架上，线圈固定架插入环形凹槽中，线圈与控制器24连接。
40.音圈电机动子2512插入环形凹槽与音圈电机定子2511对心放置，音圈电机动子2512上的线圈在音圈电机定子2511的磁场中受力产生力输出，因而通过控制器24来控制线圈中的驱动电流就可以控制音圈电机251的出力。
41.具体地，音圈电机动子2512与输出轴2513的下部通过螺栓连接紧固对心安装，输出轴2513的上部设置有螺纹连接柱2514，柔性铰链253的下部设置有螺纹连接孔，膜片弹簧252套设于螺纹连接柱2514上，且膜片弹簧252与输出轴2513的顶面相接触，柔性铰链253通过螺纹连接孔安装于螺纹连接柱2514上。
42.如图3所示，负载平台22的中部设置有第一沉头通孔221，且负载平台22上第一沉头通孔221的周边设置有多个第二沉头通孔222，柔性铰链253上部的内螺纹端通过螺栓固定于负载平台22的第一沉头通孔221处。本实施例中的负载平台22为圆柱形。
43.如图9和图10所示，弹簧组件包括螺旋弹簧261、底部环形垫262和顶部环形垫263，底部环形垫262的上部设置有第一环形槽，顶部环形垫263的下部设置有第二环形槽，底部环形垫262设置于中筒212内的底部且套设于定位块2125的外部，螺旋弹簧261套设于定位块2125和音圈电机251的外部，螺旋弹簧261的下部设置于第一环形槽中，螺旋弹簧261的上部设置于第二环形槽中，具体地，螺旋弹簧261的下部活动安装于第一环形槽中，螺旋弹簧261的上部活动安装于第二环形槽中；连接组件包括多个连接杆264，各连接杆264的下端安装于顶部环形垫263上，多个连接杆264沿顶部环形垫263的周向均匀分布，各连接杆264的上端穿过膜片弹簧252和上壳体211并与负载平台22连接。螺旋弹簧261的弹力可以通过顶部环形垫263传递给多个连接杆264，最终传递到负载平台22，进而实现被动减振技术。
44.底部环形垫262、顶部环形垫263、定位块2125与定位柱2126的设计目的是使得零部件质心对齐，有利于主被动减振器2的装配工作，防止装配偏心导致z轴方向上振动的抑制效果发生改变。底部环形垫262和顶部环形垫263的第一环形槽和第二环形槽有利于螺旋弹簧261始终沿着轴向运动，避免径向运动触碰音圈电机251导致运动耦合，具有一定的导向作用。
45.于本具体实施例中，上壳体211的顶面中设置有供柔性铰链253穿过的第一通孔2116，且上壳体211的顶面上第一通孔2116的周边设置有多个第二通孔2117，第二通孔2117的直径大于连接杆264的直径。连接杆264下部的外螺纹端伸入顶部环形垫263的内螺纹端固定，连接杆264上部的内螺纹端穿过上壳体211的第二通孔2117，通过螺栓固定于负载平台22的第二沉头通孔222处。
46.于本具体实施例中，连接杆264设置为三个，根据三点确定一个面的原理，设计三个连接杆264两两间隔120
°
圆周分布，保证被动减振环节的振动抑制始终沿着z轴方向传递至负载平台22。
47.于本具体实施例中，顶部环形垫263上部设置有多个过线槽265，多个过线槽265沿顶部环形垫263的周向均匀分布，过线槽265可供音圈电机动子2512的电路线通过，防止主被动减振器2工作时挤压电路线。底部环形垫262和顶部环形垫263的材质为304不锈钢，第一环形槽和第二环形槽的尺寸略大于螺旋弹簧261的线径尺寸，第一环形槽和第二环形槽与螺旋弹簧261间隙配合。
48.于本具体实施例中，螺旋弹簧261的材质为弹簧钢，更换不同高度的螺旋弹簧261并搭配与其适配的底部环形垫262，可以在不改变基础壳体21、音圈电机251等其余零部件尺寸的情况下更改系统刚度，使得主被动减振器2的振动传递率曲线共振峰前移或后移，改变被动减振作用效果，适用不同减振需求的船载设备，节约成本。
49.具体地，膜片弹簧252的材质为弹簧钢，中部开设有用于套设于螺纹连接柱2514上的第三通孔2521，周边开设多个可供连接杆264穿过的第四通孔2522，与上壳体211的第二通孔2117位置相对应，第四通孔2522的直径大于连接杆264的直径，即膜片弹簧252与连接杆264间隙配合，当本实施例中的主被动减振器2工作时，防止膜片弹簧252与连接杆264产生运动耦合，影响主动、被动减振作用效果，同时，通过在膜片弹簧252上挖槽进而降低整体刚度。
50.如图3和图5所示，基础壳体21的侧部设置有观察窗214，观察窗214与膜片弹簧252位置相对应。观察窗214贯穿下壳体213侧壁的上部、中筒212侧壁的上部和上壳体211侧壁的下部。通过观察窗214可以时刻观察膜片弹簧252的工作状态，防止膜片弹簧252的弯曲变形影响其轴向刚度改变，保证主被动减振器2在有效隔振频带内正常工作。本实施例中的观察窗214为矩形观察窗。
51.具体地，下壳体213与中筒212之间填充有阻尼材料。通过设置阻尼材料保证水平方向的振动抑制，也可以减少船舶横摇与纵摇对船载设备的冲击。下壳体213与中筒212采用分离式设计，便于更换两者间的阻尼材料，保证减振以及减少冲击的效果。本实施例中的阻尼材料为橡胶垫或泡沫塑料。
52.如图6所示，基础壳体21还包括固定组件，上壳体211包括由上至下依次连接的顶板2111、第一圆筒2112、第二圆筒2113和第一环形边板2114，第一圆筒2112的内径小于第二圆筒2113的内径，第一通孔2116和第二通孔2117均设置于顶板2111上；中筒212包括由上至下依次连接的第三圆筒2121、第二环形边板2122、第四圆筒2123和第一底板2124，定位块2125设置于第一底板2124上表面的中部；下壳体213包括由上至下依次连接的第三环形边板2131、第五圆筒2132和第二底板2133；第一环形边板2114、第二环形边板2122和第三环形边板2131由上至下依次设置并通过固定组件连接，膜片弹簧252的边缘位于第一圆筒2112的底面与第三圆筒2121的顶面之间；第一环形边板2114上部的两侧分别设置有一个连接块2115，内环13的内壁上设置两个安装杆15，一个连接块2115用于安装于一个安装杆15上，具体地，连接块2115上开设有用于与安装杆15相连的圆形凹槽。
53.于本具体实施例中，固定组件包括多个连接螺栓和多个连接螺母，第一环形边板2114上设置有多个第五通孔2118，第二环形边板2122上设置有多个第六通孔，第三环形边板2131上设置有多个第七通孔，各连接螺栓依次穿过一个第五通孔2118、一个第六通孔和一个第七通孔并安装一个连接螺母，进而将第一环形边板2114、第二环形边板2122和第三环形边板2131进行固定连接，以实现上壳体211、中筒212和下壳体213的固定连接。
54.于本具体实施例中，观察窗214设置为两个且位于基础壳体21的两侧，观察窗214与连接块2115间隔90
°
设置。
55.如图2所示，自平衡支架1还包括两个第一限位部件和两个第二限位部件，两个第一限位部件分别设置于支撑架内部的两侧，且两个第一限位部件分别设置于外环12下部的两侧，第一限位部件用于限制外环12的转动角度；两个第二限位部件分别设置于支撑架内
部的两侧，且两个第二限位部件分别设置于内环13下部的两侧，各第二限位部件位于一个第一限位部件的下方，第二限位部件用于限制内环13的转动角度。第一限位部件和第二限位部件分别限制了自平衡支架1的外环12和内环13的转动角度，防止船舶剧烈横摇与纵摇时主被动减振器2倾覆，避免主被动减振器2与支撑架产生运动耦合，产生放大振动等不良影响。
56.支撑架包括两个相互平行的支撑柱11，自平衡支架1还包括两个第一转轴14、两个第一轴承、两个第二转轴和两个第二轴承，外环12的外壁两侧分别设置有一个第一转轴14，各第一转轴14通过一个第一轴承转动安装于一个支撑柱11上，内环13的外壁两侧分别设置有一个第二转轴，各第二转轴通过一个第二轴承转动安装于外环12的内壁上，第二转轴的轴线与第一转轴14的轴线相垂直；各支撑柱11上安装有一个第一限位部件和一个第二限位部件，第一限位部件包括两个第一限位杆16，两个第一限位杆16均固定于支撑柱11的内侧，且两个第一限位杆16分别设置于第一转轴14下部的两侧，第二限位部件为第二限位杆17，第二限位杆17固定于支撑柱11的内侧。
57.本实施例中主被动减振器2可以通过内环13和外环12之间的第二轴承以及外环12和支撑柱11之间的第一轴承有两个自由度的运动，即x轴和y轴方向上的转动角度范围为-180
°
至+180
°
，第二限位杆17和第一限位杆16的设置分别限制了内环13和外环12的转动角度范围，保障负载平台22与基准面4的平行，实现三自由度的解耦，保持z轴方向的固有特性及隔振性能。同时，通过改变第二限位杆17和第一限位杆16的位置可以改变内环13和外环12的转动角度范围，可根据具体要求改变第二限位杆17和第一限位杆16的位置，进而应用于不同场景。
58.于本具体实施例中，第二限位杆17的设置位置使得内环13的转动角度范围为-30
°
至+30
°
，第一限位杆16的设置位置使得外环12的转动角度范围为-45
°
至+45
°
。
59.于本具体实施例中，第一轴承和第二轴承均为深沟球轴承，本实施例对第一轴承和第二轴承的承受径向载荷有要求，深沟球轴承结构简单，使用方便，主要用以承受径向载荷，同时可承受轴向载荷。
60.如图11所示，为本发明中自平衡主被动减振装置100的减振原理示意图，m为负载平台22的质量，m为基础壳体21的质量，k为本实施例中自平衡主被动减振装置100的等效刚度，c为本实施例中自平衡主被动减振装置100的等效阻尼，x0为基础壳体21的振动位移量，x1为负载平台22的振动位移量。传统被动隔振系统由质量-弹簧-阻尼单元组成，与被动减振技术相比较，本实施例添加了一个反馈主动控制回路，本实施例中主动控制减振是指通过控制器24内置的一系列算法处理反馈采集传感器23采集到的振动信号后，产生新的信号驱动音圈电机251产生一个力以抵消振动，从而进行主动控制来改善隔振性能。反馈控制回路包括反馈采集传感器23、控制器24和音圈电机251，反馈采集传感器23采集负载平台22的振动信号并滤波处理多余的噪声信号，再传递至控制器24进行反馈主动控制算法计算，计算输出信号并滤除掉无用噪声信号后，产生新的信号作用给音圈电机251，具体地，作用于音圈电机251的线圈，完成一个完整的反馈主动控制回路。具体地，反馈主动控制算法可采用pif比例积分力算法、rbf神经网络算法、pi比例积分控制算法、pid比例积分微分控制算法、天棚阻尼等，对整个反馈环路进行增益调节以改变反馈特性，本实施例中采用pif比例积分力算法。
61.如图12所示，为传统减振装置、本发明被动减振、本发明pif主被动复合控制下的传递率曲线对比图，图12中实线代表传统减振装置的传递率曲线，从中可以看出其共振处峰值高，固有频率也较为靠后，并且高频处的衰减性也较差；图12中虚线代表本发明被动减振的传递率曲线，从中可以看出其固有频率较传统减振装置发生前移，共振峰峰值减少，隔振带宽拓宽，可以起到一个较好的隔振效果；图12中点线代表本发明pif主被动复合控制下的传递率曲线，从中可以看出通过pif算法，共振峰峰值较被动控制相对降低，同时再一次扩宽隔振带。
62.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。