[發(fā)明專利]一種具有智能調(diào)諧多液柱阻尼器系統(tǒng)的浮式風(fēng)機(jī)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210778772.2
• 申請(qǐng)日: 2022-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN115013249A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 竇朋;王志東;凌宏杰;徐曉森;張代雨;叢文超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D9/25
• 分類號(hào): F03D9/25;F03D13/25;F03D80/00;F16F15/027
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 袁姝

1.一種具有智能調(diào)諧多液柱阻尼器系統(tǒng)的浮式風(fēng)機(jī)，其特征在于，包括浮式風(fēng)機(jī)本體(1)、以及設(shè)置在浮式風(fēng)機(jī)本體(1)上的智能調(diào)諧多液柱阻尼器系統(tǒng)；所述的智能調(diào)諧多液柱阻尼器系統(tǒng)包括調(diào)諧多液柱阻尼器(2)、數(shù)據(jù)采集器、信號(hào)處理器和作動(dòng)控制器；

所述的調(diào)諧多液柱阻尼器(2)設(shè)置于浮式風(fēng)機(jī)本體(1)的下部，包括多個(gè)相互連通、內(nèi)部具有阻尼液體(5)的垂直管道(3)和水平管道(4)；

所述的數(shù)據(jù)采集器，包括波高儀(6)、浮子加速度感應(yīng)器(7)、傾角傳感器(8)和位移感應(yīng)器(9)；在每個(gè)垂直管道(3)內(nèi)部均安裝一個(gè)所述的波高儀(6)；浮子加速度感應(yīng)器(7)漂浮于水中；傾角傳感器(8)和位移感應(yīng)器(9)分別安裝于浮式風(fēng)機(jī)本體(1)的頂部；數(shù)據(jù)采集器將調(diào)諧多液柱阻尼器(2)內(nèi)液柱高度、外部波浪頻率、浮式風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和位移的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞給信號(hào)處理器；

所述的信號(hào)處理器，包括高頻濾波模塊、波浪識(shí)別模塊、智能調(diào)頻模塊和應(yīng)急處理模塊；高頻率波模塊通過快速傅里葉變換將數(shù)據(jù)的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域信號(hào)，去除5Hz以上高頻信號(hào)后利用傅里葉逆變換返還濾波后的時(shí)域信號(hào)；波浪識(shí)別模塊將浮子加速度感應(yīng)器(7)獲取的垂向加速度信號(hào)連續(xù)積分得到運(yùn)動(dòng)的位移信號(hào)，再通過快速傅里葉變換獲得外部波浪主頻率；智能調(diào)頻模塊通過實(shí)時(shí)迭代求解調(diào)諧多液柱阻尼器(2)的尺度參數(shù)，使之固有頻率與外部波浪頻率相一致；應(yīng)急處理模塊在檢測到浮式風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角、位移異常時(shí)，采取應(yīng)急措施；

作動(dòng)控制器采用電力驅(qū)動(dòng)，通過開關(guān)電源控制抽水泵(10)和吸水泵(11)運(yùn)作，并分別通過控制轉(zhuǎn)動(dòng)軸(15)和滑輪(12)的正負(fù)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)移動(dòng)艙壁(17)和多孔介質(zhì)層(18)的位置，從而實(shí)時(shí)保持調(diào)諧多液柱阻尼器(2)的自振周期與外部波浪一致，從而實(shí)現(xiàn)阻尼器效果的最大化；所述的抽水泵(10)和吸水泵(11)連接液體儲(chǔ)存器(20)和調(diào)諧多液柱阻尼器(2)，在智能調(diào)頻模塊的控制下調(diào)整各垂直管道(3)內(nèi)的平均水位即內(nèi)液柱的長度；推桿(13)由轉(zhuǎn)動(dòng)軸(15)固定在垂直管道(3)外壁面上，利用旋轉(zhuǎn)推動(dòng)移動(dòng)艙壁(17)，推桿(13)與移動(dòng)艙壁(17)之間用隨動(dòng)軸(16)進(jìn)行連接，從而改變垂直管道(3)的截面積A_v；滑輪(12)通過吊繩(14)控制多孔介質(zhì)層(18)的高度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有智能調(diào)諧多液柱阻尼器系統(tǒng)的浮式風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述的垂直管道(3)和水平管道(4)分別為3個(gè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有智能調(diào)諧多液柱阻尼器系統(tǒng)的浮式風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述的阻尼液體(5)的質(zhì)量為浮式風(fēng)機(jī)本體(1)總質(zhì)量的1％至5％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種具有智能調(diào)諧多液柱阻尼器系統(tǒng)的浮式風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述的阻尼液體(5)的質(zhì)量為浮式風(fēng)機(jī)本體(1)總質(zhì)量的2％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有智能調(diào)諧多液柱阻尼器系統(tǒng)的浮式風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述的波高儀(6)在長度方向上貫穿整個(gè)垂直管道3，其長度至少不小于垂直管道的長度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種具有智能調(diào)諧多液柱阻尼器系統(tǒng)的浮式風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述的波高儀(6)在長度方向上貫穿整個(gè)垂直管道3，其長度為32m。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有智能調(diào)諧多液柱阻尼器系統(tǒng)的浮式風(fēng)機(jī)，其特征在于，所述的智能調(diào)頻模塊通過實(shí)時(shí)迭代求解調(diào)諧多液柱阻尼器(2)的尺度參數(shù)，使之固有頻率與外部波浪頻率相一致，所述的固有頻率為：式中，A_v和A_h分別為垂直管道(3)和水平管道(4)的截面面積，L_v和L_h分別為垂直管道(3)和水平管道(4)的液柱長度，g為重力加速度；其中A_v的大小可通過調(diào)節(jié)移動(dòng)艙壁(17)進(jìn)行調(diào)節(jié)，L_v的液柱長度可通過抽水泵(10)和吸水泵(11)進(jìn)行調(diào)節(jié)。