[實用新型]多層球面容器阻尼器

有效

• 申請號: 201320663658.1
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN203641390U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 陳俊嶺
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02;F16F15/023;F03D11/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本實用新型屬于結構工程技術領域，具體涉及一種多層球面容器阻尼器。

背景技術

隨著自然資源消耗的不斷增長，能源問題已經成為世界各國共同面對的一個巨大挑戰。而海上有豐富的風能資源和廣闊平坦的區域，使得風電技術成為近年來研究和應用的熱點。為獲得更大的電力生產能力，海上風機單機功率不斷增大，風機的尺寸和重量都大幅度增加，為把機艙和葉輪等部件舉到設計高度處運行，需要采用更高的支撐塔架。然而相對于陸上風力發電而言，海上風力發電塔塔架既要承受很強的風荷載，還會受到包括浪、流以及地震區的地面運動和北方海域的冰振等作用。塔架作為細長的高聳結構，在風荷載和海浪作用下發生振動，塔筒振動的最大危害就是使塔筒連接部位和其上的某些機艙構件產生疲勞，塔架材料的強度大大降低，縮短塔架使用壽命。如何在這種特殊的環境下高效、經濟地降低結構的振動，成為風力發電技術中的一個重要問題。若采用增加結構自身剛度的方法，利用自身能力來耗散振動能量，如加大構件的截面尺寸或提高材料的強度等級等，這種方法既不經濟，又存在較大問題。由于風力發電塔筒內部設有電纜、安全繩索、爬梯、平臺等配件，空間上不允許在塔筒頂部安裝幾噸重的TMD，本實用新型提出一種安裝在風力發電塔上的多層球面容器阻尼器，通過對容器半徑和容器內質量的合理設計，使容器內質量的振動頻率和結構的振動頻率調諧實現減振。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種構造簡單、安裝方便、制作成本低廉的多層球面容器阻尼器。

本實用新型所提出的多層球面容器阻尼器可以安裝在風力發電塔的機艙頂部、內部或塔頂內平臺上，根據安裝空間的大小可以設計為不同形式。當安裝空間不受任何限制時，球面容器可設計為半球形，由多層固定支架支承，容器內質量可在容器內可大幅度自由晃動；當安裝空間受限制時，容器可設計為底面球面、側壁直立的形式，容器內質量可在球面范圍內自由運動。容器內質量可以采用鋼球，也可以采用液體可替代。單層容器內鋼球數量較少（少于等于3個）時，鋼球在容器內的運動表現為滾動，鋼球數量較多（多于6個）時，鋼球在容器內的運動表現為滑動；容器內放置液體時，當液面高度小于球面半徑的1/3時，液體在球面容器內的運動同擺長為球面半徑的單擺，表現為滑動。

本實用新型所提出的多層球面容器阻尼器，由固定支架1、鋼球2、液體3、容器4和螺栓5組成，其中：所述容器4采用球面容器，若干個容器4自上而下依次放置于固定支架1上，每個容器4內設置鋼球2或液體3中任一種或其組合，所述固定支架1通過螺栓5固定于結構上方；鋼球在容器內的滾動頻率由容器半徑和鋼球半徑共同確定，液體在容器內的振蕩頻率由液面高度和容器半徑決定，鋼球和液體質量根據預期達到的減振效果確定，質量取風力發電塔一階模態質量的1.5%~2.5%；當鋼球滾動頻率或液體振蕩頻率與結構的自振頻率幾乎完全一致時，控制效果較好，由此確定球面容器半徑、鋼球半徑和液面高度。

本實用新型中，所述固定支架和球面容器可采用玻璃鋼、PVC或聚氨酯塑料等輕質高強材料中任一種。

本實用新型中，所述球面容器內表面為球面。

本實用新型中，所述每個容器4內的鋼球2數量為3-6個。

本實用新型中，所述每個容器4內放置的液體液面高度小于容器半徑1/3。

本實用新型所提出的多層球面容器滾球阻尼器和一般調諧質量阻尼器有所不同，雖然風力發電塔架在風荷載作用下受力復雜，但滾球的振動方向和液體的振蕩方向可根據塔架振動方向隨時調整。鋼球或液體與球面容器之間的摩擦系數調整可通過對容器底部的粗糙度進行處理實現，涂抹黃油可減小鋼球與容器間的摩擦系數，鋼球在容器內滾動幅度會增大；粘貼尼龍網布等可增大液體與容器間的摩擦系數，減小液體在容器內的振蕩幅度。

附圖說明

圖1為容器內質量為鋼球的阻尼器裝置示意圖，可安裝在機艙頂部。

圖2為容器內質量為液體的阻尼器裝置示意圖，可安裝在機艙頂部。

圖3為容器內質量為液體和鋼球的阻尼器裝置示意圖，可安裝在機艙頂部。

圖4為容器內質量為滾球阻尼器裝置示意圖，可安裝在機艙內部或塔頂內平臺上。

圖中標號：1為固定支架，2為鋼球，3為液體，4為容器，5為螺栓。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明。