[發(fā)明專利]具有發(fā)電功能調(diào)諧液體柱型減震裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810368822.3
• 申請(qǐng)日: 2018-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108468459A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余楊;馮欣鑫;徐立新;余建星;陳柏全;郝帥;吳晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): E04H9/02
• 分類號(hào): E04H9/02;E04B1/98;F03B3/12;F03B13/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種具有發(fā)電功能調(diào)諧液體柱型減震裝置，包括一個(gè)兩端密封U型管柱，其內(nèi)裝有一定量可自由流動(dòng)的液體，在U型管柱底端內(nèi)部的不同部位，分別裝有一個(gè)以上的渦輪，每個(gè)渦輪包括兩個(gè)圓盤、旋轉(zhuǎn)軸、一組扇葉軸和扇葉，兩個(gè)圓盤分別固定在U型管柱底端的上下兩個(gè)面上，旋轉(zhuǎn)軸的一端通過(guò)軸承與圓盤連接，各個(gè)扇葉位于兩個(gè)圓盤之間并通過(guò)相應(yīng)的扇葉軸連接在旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸的另一端從U型管柱底端穿出，扇葉的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳遞到管柱外部的發(fā)電機(jī)組中，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。本發(fā)明在減震的同時(shí)可以發(fā)電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可安裝在多種平臺(tái)及高層建筑的具有發(fā)電功能的液柱式減震裝置。

背景技術(shù)

多種陸地、海上高層建筑，在外載荷的作用下會(huì)產(chǎn)生明顯的整體運(yùn)動(dòng)，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增大建筑受損的概率。陸上高層建筑因其細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)特性，在面對(duì)較強(qiáng)風(fēng)載時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大幅度的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，引起內(nèi)部結(jié)構(gòu)疲勞斷裂，從而結(jié)構(gòu)失效甚至破壞。海洋浮式平臺(tái)處于離岸較遠(yuǎn)的深水區(qū)域，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜。其整體運(yùn)動(dòng)，特別是水平運(yùn)動(dòng)振幅較大，這對(duì)于提高鉆采作業(yè)效率、平臺(tái)安全性和疲勞壽命都會(huì)帶來(lái)不利影響。而傳統(tǒng)的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方法來(lái)抑制這一運(yùn)動(dòng)往往會(huì)大幅度提高建筑成本，并且平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)性能是由平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式及其特性決定的，通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)來(lái)提高其運(yùn)動(dòng)性能是非常困難的。日本三菱制鋼公司曾針對(duì)消極減震裝置進(jìn)行改進(jìn)，開(kāi)發(fā)出一種節(jié)能型建筑減震裝置(APWD)，添加了油壓控制系統(tǒng)使其具有了積極性減震的功能。但因?yàn)橛蛪貉b置本身最大承載壓力的極限，使得該裝置只能針對(duì)較小的建筑或荷載較低的工況，適用性較低。在其他的高效且低成本方案中，被動(dòng)控制減震裝置是一個(gè)較好的選擇。該裝置在減振過(guò)程中會(huì)吸收建筑運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的的能量，產(chǎn)生大振幅的穩(wěn)定的液柱往復(fù)振蕩式運(yùn)動(dòng)，從而降低建筑或海上平臺(tái)振動(dòng)幅度，實(shí)現(xiàn)減震的效果。同時(shí)該設(shè)備設(shè)計(jì)、安裝成本低，適用范圍廣，可在大型陸上建筑及海上平臺(tái)上使用。、

與此同時(shí)，減震裝置內(nèi)部穩(wěn)定規(guī)律的流體運(yùn)動(dòng)中所蘊(yùn)含的能量，也是有著非常廣闊的利用前景的。現(xiàn)有的潮流發(fā)電機(jī)及波浪能發(fā)電裝置等，都是利用規(guī)律運(yùn)動(dòng)的潮汐能活波浪能進(jìn)行發(fā)電。

目前現(xiàn)存的傳統(tǒng)調(diào)諧液體柱型阻尼器主體通常為U型管柱并裝有大量液體，在U型的水平管柱部分安裝有開(kāi)小孔的隔板或節(jié)流閥，管內(nèi)的液體會(huì)隨著管柱的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)減震效果。但因?yàn)閁型管柱的密封性使得節(jié)流孔板的難以針對(duì)不同海況更換，使用范圍較窄。且相較其占據(jù)的大量建筑空間，其僅能提供固定效果的減震作用使其適用性大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有發(fā)電功能調(diào)諧液體柱型減震裝置,可應(yīng)用在經(jīng)常遭受臺(tái)風(fēng)等較大風(fēng)載的陸上建筑及在深海海況下工作的浮式平臺(tái)等。技術(shù)方案如下：

一種具有發(fā)電功能調(diào)諧液體柱型減震裝置，包括一個(gè)兩端密封U型管柱，其內(nèi)裝有一定量可自由流動(dòng)的液體，其特征在于，在U型管柱底端內(nèi)部的不同部位，分別裝有一個(gè)以上的渦輪，每個(gè)渦輪包括兩個(gè)圓盤、旋轉(zhuǎn)軸、一組扇葉軸和扇葉，兩個(gè)圓盤分別固定在U型管柱底端的上下兩個(gè)面上，旋轉(zhuǎn)軸的一端通過(guò)軸承與圓盤連接，各個(gè)扇葉位于兩個(gè)圓盤之間并通過(guò)相應(yīng)的扇葉軸連接在旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸的另一端從U型管柱底端穿出，穿出部位密封連接，扇葉的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳遞到管柱外部的發(fā)電機(jī)組中，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)該裝置主體為固定在平臺(tái)上的U型管柱，其內(nèi)部裝有大量液體。固定在平臺(tái)的TLCD會(huì)隨著平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，其內(nèi)部液體也因此產(chǎn)生相應(yīng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)液體的運(yùn)動(dòng)接近平臺(tái)的固有頻率時(shí)，液體會(huì)因此產(chǎn)生大幅度的往復(fù)運(yùn)動(dòng)并吸收平臺(tái)振動(dòng)的部分動(dòng)能，從而實(shí)現(xiàn)減震的效果。發(fā)電裝置在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中同樣會(huì)像傳統(tǒng)的節(jié)流板一樣為U型管柱內(nèi)流體的往復(fù)運(yùn)動(dòng)提供阻尼力，但與形狀固定的節(jié)流板只能提供單一的阻尼力不同。發(fā)電裝置通過(guò)一根軸連接到發(fā)電裝置，發(fā)電裝置在發(fā)電過(guò)程中的施加的荷載不同，就會(huì)使得U型管柱內(nèi)發(fā)電裝置以不同速度轉(zhuǎn)動(dòng)，從而提供不同的阻尼力，在面對(duì)不同的海上工況時(shí)，可相應(yīng)進(jìn)行阻尼力調(diào)節(jié)，從而最大化減震效果。