[發(fā)明專利]一種半主動擺式?jīng)_擊阻尼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010231639.6
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111456266B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱本瑞;黃焱
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02;E02D31/08
• 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)明涉及一種半主動擺式?jīng)_擊阻尼器，包括剛性梁，質(zhì)量球，錐形擋板，定滑輪，卷揚機，電機，在剛性梁上開設(shè)有通孔，錐形擋板固定連接在剛性梁的下方，質(zhì)量球通過鋼絲繩從通孔處懸吊在錐形擋板內(nèi)，能夠自由地繞懸吊點在任意方向擺動。電機能為卷揚機提供動力輸入，鋼絲繩穿過通孔并繞過定滑輪后與卷揚機相連，通過電機的正反轉(zhuǎn)調(diào)整鋼絲繩長度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半主動擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，用于多災(zāi)害下主結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)雙向控制。

背景技術(shù)

海上柔性結(jié)構(gòu)如風(fēng)機基礎(chǔ)、燈塔等在風(fēng)、浪、地震、海冰等多災(zāi)害環(huán)境載荷作用下易產(chǎn)生劇烈的振動，給其主結(jié)構(gòu)可靠性和疲勞壽命帶來巨大隱患，因此，需要安裝振動控制阻尼器來緩解其在多災(zāi)害作用下的振動水平。

常規(guī)的振動控制阻尼器為調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Tune mass damper，TMD)，根據(jù)其原理分為被動式、半主動式和主動式，其中被動式阻尼器適用于頻率范圍較窄的單一環(huán)境激勵條件，對多災(zāi)害作用下的振動控制效果不佳；主動式阻尼器需要額外配備動力源、作動機構(gòu)等復(fù)雜附屬設(shè)備，因成本和安裝空間的限制在工程應(yīng)用上較少；半主動式阻尼器結(jié)構(gòu)相對簡單，造價低，又能夠根據(jù)外載荷激勵情況，調(diào)整其自身頻率，從而適用于解決多災(zāi)害下的結(jié)構(gòu)振動控制問題。

由于現(xiàn)實結(jié)構(gòu)在不同外載荷組合作用下，往往在兩個水平方向均有振動時，而常規(guī)TMD僅能控制單一載荷方向的振動，這種局限性使得TMD在結(jié)構(gòu)雙向振動控制領(lǐng)域具有極差的適用性。

三維擺式阻尼器是近年來提出的一種新型阻尼器，其利用質(zhì)量球的反向擺動來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的振動控制，由于質(zhì)量球的擺動可以為任意方向，因此，能夠?qū)θ我馑捷d荷激勵下的振動進行控制，從而使得其在結(jié)構(gòu)雙向振動控制方面具有較好的使用前景。

然而，擺式阻尼器由于其擺幅較大，需要較大空間，因此，在受限空間往往不具備現(xiàn)實應(yīng)用性，且在惡劣環(huán)境條件下有可能會對主結(jié)構(gòu)造成沖擊破壞(如海上風(fēng)機塔筒頂部的內(nèi)部直徑一般為3至5m，不足以滿足質(zhì)量球擺動的空間需求；且在極端環(huán)境下，由于主結(jié)構(gòu)運動劇烈，特別是浮式風(fēng)機基礎(chǔ)，極易造成質(zhì)量球撞擊塔筒，引發(fā)安全事故)，因此，需要解決其使用空間和安全性問題。為此，本發(fā)明設(shè)計了一種帶錐形擋板的半主動式擺式阻尼器，實現(xiàn)在受限空間內(nèi)對主結(jié)構(gòu)在復(fù)雜多災(zāi)害作用下的雙向振動進行實時控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種帶錐形擋板的半主動擺式?jīng)_擊阻尼器，解決海上主結(jié)構(gòu)，比如風(fēng)機基礎(chǔ)在多災(zāi)害作用下的振動問題。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種半主動擺式?jīng)_擊阻尼器，包括剛性梁，質(zhì)量球，錐形擋板，定滑輪，卷揚機，電機，在剛性梁上開設(shè)有通孔，錐形擋板固定連接在剛性梁的下方，質(zhì)量球通過鋼絲繩從通孔處懸吊在錐形擋板內(nèi)，能夠自由地繞懸吊點在任意方向擺動。電機能為卷揚機提供動力輸入，鋼絲繩穿過通孔并繞過定滑輪后與卷揚機相連，通過電機的正反轉(zhuǎn)調(diào)整鋼絲繩長度。

優(yōu)選地，所述錐形擋板內(nèi)部鋪設(shè)有粘彈性材料覆蓋層。

錐形擋板通過圓柱形外殼固定連接在剛性梁的下方，所述圓柱形外殼內(nèi)徑大于所述質(zhì)量球外徑，高度大于所述質(zhì)量球的半徑。所述圓柱形外殼內(nèi)壁排布有彈性凸起，帶有所述彈性凸起的圓柱形外殼內(nèi)部最小尺寸小于質(zhì)量球的外徑，用于在彈性凸起發(fā)生擠壓變形情況下收納質(zhì)量球。

在通孔內(nèi)壁固定有耐磨套。

所述錐形鋼制擋板外表面設(shè)有若干個加強型鋼，所述加強型鋼沿所述錐形鋼制擋板外表面環(huán)向和縱向布置。