[發明專利]一種雙慣容并聯式四階減振結構

有效

• 申請號: 202011178256.3
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112538907B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 陳志強;趙愛港
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/14;B63B35/44;F03D80/80
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發明公開了一種雙慣容并聯式四階減振結構，包括兩級二階減振結構，所述兩級二階減振結構分為第一級二階減振結構和第二級二階減振結構；第一級二階減振結構與第二級二階減振結構均包括彈簧、慣容、阻尼，且均為“彈簧?阻尼?慣容”的串聯或串并聯集成形式；所述第一級二階減振結構的上下端點分別與第二級二階減振結構的上下端點連接，形成雙慣容并聯式四階減振結構。本發明能夠有效提升了風機系統的阻尼比與減振效果。

技術領域

本發明屬于海上風機減振技術領域，特別是一種雙慣容并聯式四階減振結構。

背景技術

隨著海上風力發電機單機功率逐漸增加，機艙、葉輪、漂浮平臺質量以及塔筒高度不斷增加。由于采用柔性材料的塔筒在高度較高情況下可極大減輕塔筒重量，降低塔筒生產成本，提升風機的經濟適用性，所以柔性塔筒被廣泛應用于大型海上風力發電機。然而，柔性塔筒本身的材料特性決定了海上風機在外部風浪載荷條件下，塔筒振幅和平臺俯仰角增大，影響風力發電機組的可靠性，威脅風力發電機組的整體壽命。因此，海上風機的減振結構設計成為風電技術領域的一個重要研究內容。

目前，用于海上風機減振的裝置主要是調諧質量阻尼器(Tuned mass damper,簡稱TMD)，其減振原理是將質量塊自身振動頻率調整至風機結構振動的主要頻率處，通過TMD與風機結構間的相互作用實現能量從風機結構到質量塊、阻尼器的轉移，從而達到減振目的。而慣容器概念的提出使機械系統與電路系統的相似理論更加完備，從而為減振結構突破傳統“彈簧-阻尼”減振系統構型奠定基礎，為減振機械結構的發展提供了新的思路。慣容是具有兩個可自由相對運動的端點，作用于兩端點的力與兩端點相對加速度成正比的機械元件。基于慣容元件提出的“慣容-彈簧-阻尼”減振新結構網絡，打破了經典“彈簧-阻尼”結構網絡對減振性能進一步提升的制約瓶頸，使得用于風力發電機減振的機械結構不再僅僅局限于TMD裝置或其相近形式。

傳統的TMD裝置局限于彈簧、阻尼與質量塊此類簡單的組合形式，對于風機減振效果有較大限制，且其自身體積、質量塊質量過大，從而過多占用機艙內部空間，對風機結構存在一定負擔。而含有慣容器的減振裝置與傳統TMD裝置相比具有更優的減振效果，且能有效減小減振裝置線性行程，從而減小裝置體積。且慣容元件自身的質量增效可使減振裝置中質量塊質量減小。目前，含有慣容的減振裝置已成功應用于車輛懸架系統中，取得了優良的減振效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙慣容并聯式四階減振結構，以提升了風機系統的阻尼比與減振效果。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種雙慣容并聯式四階減振結構，包括兩級二階減振結構，所述兩級二階減振結構分為第一級二階減振結構和第二級二階減振結構；第一級二階減振結構與第二級二階減振結構均包括彈簧、慣容、阻尼，且均為“彈簧-阻尼-慣容”的串聯或串并聯集成形式；所述第一級二階減振結構的上下端點分別與第二級二階減振結構的上下端點連接，形成雙慣容并聯式四階減振結構。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：

(1)本發明一種雙慣容并聯式四階減振結構，依據彈簧與慣容的減振、隔振特點，疊加并聯兩個減振、隔振系統以抑制外部風浪載荷導致的海上風機自身結構振動，并將阻尼器加入其中，用以耗散減振結構中存儲的能量。

(2)通過優化雙慣容并聯式四階減振結構中彈簧剛度、阻尼系數和慣容量，海上風力發電機減振評價指標中的：塔頂位移與平臺俯仰性能，在外部風浪載荷下的時域響應均有所改善。

附圖說明

圖1為實施例1雙慣容并聯式四階減振結構示意圖。

圖2為實施例2雙慣容并聯式四階減振結構示意圖。

圖3為實施例3雙慣容并聯式四階減振結構示意圖。

圖4為實施例4雙慣容并聯式四階減振結構示意圖。