一种超大型浮体调谐透空减振发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种超大型浮体调谐透空减振发电装置，竖直安装于浮体的迎浪端部和水下的尾部，包括第一透空减振板、第二透空减振板和液压传动约束系统，浮体与第一透空减振板之间通过第一液压传动约束系统竖向连接，第一透空减振板与第二透空减振板之间通过第二液压传动约束系统竖向连接，第一透空减振板与浮体之间以及第一透空减振板与第二透空减振板之间分别进行相对垂直运动，然后分别通过第一液压传动约束系统和第二液压传动约束系统来带动发电机发电。本发明专利技术利用减振板与来波的相互作用显著减小透射波高，降低超大型浮体的水弹性响应，还可通过减振装置的垂向运动进行波浪能发电，降低超大型浮体‑减振发电装置集成结构体系的建造成本和难度。

【技术实现步骤摘要】
一种超大型浮体调谐透空减振发电装置
本专利技术涉摄于海洋工程及船舶工程
，具体涉及一种适用于超大型浮体减振发电装置。
技术介绍
超大型海上浮式结构物VeryLargeFloatingStructure(简称VLFS)是国际海洋工程界80年代后期提出的一种新型海洋结构物，目前借助VLFS利用海洋空间和开发海洋资源已成为海洋工程界的研究热点。VLFS一个显著的特点就是水平尺度远大于垂向尺度，垂向弯曲刚度比较小，结构在波浪作用下的弹性变形可能与刚体位移统一量级，甚至更高。公开发表的资料表明，VLFS的各种应用如石油储备基地、海上机场、浮桥和娱乐城等都以安全、舒适为重中之重，即使很小的波浪荷载也会引起结构的不稳定变形，并且长期的变形和周期性波浪荷载会慢慢降低结构的舒适性，带来一些疲劳问题。基于此，国内外学者提出各种措施来减小水波引起的结构振动，以达到增加安全性、扩大适用性和提高舒适性等目的。在各种措施中，增加结构本身的弯曲刚度是减小水弹性响应最传统、直接措施。但是，提高刚度会增加施工和材料费用，且这一措施对于已存在并服役的VLFS很难实施。另一个普遍采用的措施是在VLFS外围修建固定式防波堤或浮式防波堤。然而，对于固定式防波堤，存在水下施工困难、建造费用高、不可移动性、破坏生态环境等不可回避的缺点，而浮式防波堤的深吃水要求导致整个结构体系的漂移位移大大增加，并且防波堤、锚链、VLFS和流体之间的相互耦合更加复杂，使得结构体系的动力特性必须仔细研究。从OWC(Oscillating-Water-Column)浮式防波堤的消浪机理可以发现水下平板对于波能的消耗非常重要，即在一定波长范围内，平板通过对入射波浪产生破碎、分裂和漩涡，达到消散表面水波能量和减少透射波高的目的，因此一些学者提出了更简单、有效的VLFS水下减振设备包括垂直透空减振板和水平透空减振板。垂直透空减振板或方箱需要具有一定的吃水深度才能达到要求的减振效率，而设置的垂向尺度太大会导致透空减振板的弹性变形和所受漂移力增大等不利影响。因此，水平水下透空减振板被越来越多的采用作为消能装置，但目前均选择水下不透空水平透空减振板，减振效果有限，且安装于VLFS迎浪端水下一定位置，与浮体刚性相连，对连接杆件的刚度和强度要求非常高。此外，海洋中波浪能资源非常可观，如何利用波浪作用下透空减振板与VLFS的相对运动将波浪能转化为电能，支撑浮体结构和配套电力传输系统，提高可再生能源的利用效率，降低单位发电成本，需引起人们重视。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种超大型浮体调谐透空减振发电装置，本专利技术既能够显著减小透射波高，降低超大型浮体的水弹性响应，又能够通过减振装置的垂向运动进行波浪能发电，降低超大型浮体-减振发电装置集成结构体系的建造成本和难度。技术方案：本专利技术所述的一种超大型浮体调谐透空减振发电装置，竖直安装于浮体的迎浪端部和水下的尾部，包括第一透空减振板、第二透空减振板和液压传动约束系统，所述浮体与第一透空减振板之间通过第一液压传动约束系统竖向连接，第一透空减振板与第二透空减振板之间通过第二液压传动约束系统竖向连接，第一透空减振板与浮体之间以及第一透空减振板与第二透空减振板之间分别进行相对垂直运动，然后分别通过第一液压传动约束系统和第二液压传动约束系统来带动发电机发电。其中，第一透空减振板安置在接近自由水面的水下一定位置，以便于表面波浪更充分作用进而最大限度的降低透射波高和利用波浪能发电。第二透空减振板能够进一步提高第一透空减振板的减振效率，另外还能够在潮汐变化频繁时，通过调节第二透空减振板的位置来保持减振系统的工作效率。进一步的，所述第二透空减振板位于第一透空减振板正下方且与第一透空减振板平行布置，为避免遮蔽效应，上下层透空减振板之间应保持一定距离，同时第一透空减振板和第二透空减振板的长度均等于浮体的宽度，第一透空减振板和第二透空减振板的宽度沿浮体端部对称相等；第一透空减振板和第二透空减振板均由透空减震板制成，且两个透空减振板上的孔隙大小一致，均匀分布，孔隙率相等，均沿各自纵向中心线倾斜相同角度(例如＜9°)，采用这样的结构设计，双层透空减振板可以最大程度地减小超大型浮体的水弹性响应。进一步的，所述浮体与第一透空减振板之间的两侧各设有一个第一液压传动约束系统，第一透空减振板与第二透空减振板之间的两侧也各设有一个第二液压传动约束系统；第一液压传动约束系统和第二液压传动约束系统外周均裹覆有圆柱形密封壳(能够防止海洋环境对液压传动系统的腐蚀和波浪力破坏)，第一液压传动约束系统通过螺栓固定于浮体，第二液压传动约束系统分别通过滑轮接触装置连接于第一透空减振板和第二透空减振板。进一步的，所述第一液压传动约束系统和第二液压传动约束系统均包括液压缸、控制电路和发电机，发电机连接于液压马达，液压马达分别连接于高压储能器和低压储能器，高压储能器和低压储能器分别由控制电路控制，控制电路上还连接有液压缸。进一步的，所述滑轮接触装置包括滑轮、滑道和锁定杆，滑轮通过锁定杆连接于透空减振板上，滑轮的滑行轨道安装于对应的连接杆上。锁定滑轮-滑道接触约束，则减振板与连接杆固定连接，解锁滑轮-滑道接触约束，则减振板可通过滑轮在连接杆上的滑道上自由垂直滑行。进一步的，所述第一液压传动约束系统中的液压缸通过第一连接杆和定位螺栓连接于浮体端部，第一液压传动约束系统底部的活塞末端通过第二连接杆依次连接于第一透空减振板和第二液压传动约束系统的液压缸，第二液压传动约束系统底部的活塞末端通过第三连接杆连接于第二透空减振板。进一步的，所述第二连接杆和第三连接杆的底端均通过滑轮接触装置分别连接于第一透空减振板和第二透空减振板；第二连接杆和第三连接杆的顶端均分别插入相对应的缸体油腔中连接于活塞，并通过压紧盖密封，在缸体油腔内的活塞通过压缩缸体内部液压油从阻尼通道中流出，从而驱动液压马达进而带动发电机进行发电。基于能量等效方法进行等效线性化处理，可以得到液压传动系统的线性化阻尼系数C和弹簧系数K，在具体应用中可随液压油的性质及PTO系统的构造而变化，其力学模型一般表示为Fs(弹簧力)＝K(弹簧系数)*d(相对位移)，Fc(阻尼力)＝C(阻尼系数)*V(相对速度)。根据计算得到的K和C选择具体型号的PTO装置，即用于超大型浮体减振发电系统。进一步的，所述液压缸的下端压紧盖上设有一个套筒式锁定装置，当解锁高压油从油孔经过导管槽到达锁定装置内部后，使锁定装置向外膨胀，此时锁定装置与连接杆之间为间隙配合，处于解锁状态，油缸正常工作；当高压油卸除后，导管槽两端的密封圈密封，锁定装置和连接杆之间的间隙配合转化为过盈配合，从而产生巨大的锁定力锁定活塞在液压缸内的任意位置，使活塞和液压缸之间不发生相对运动。上述的套筒式锁定装置也可以采用其他现有锁定装置替换，例如钢球摩擦式锁定装置。在极端工况下，调谐透空减振发电装置与超大型浮体之间可能会产生较大的相对运动，此时对液压传动约束系统的安全设计提出严峻挑战，为了避免减振发电系统在大幅波浪下的破坏，设置一种自存锁定-解除策略：考虑到PTO系统的最大抵抗力和最大变形追随能力，在液压传动系统下端安装套筒式锁定装置，锁定液压传动约束系统的液压缸体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超大型浮体调谐透空减振发电装置，竖直安装于浮体的迎浪端部和水下的尾部，包括第一透空减振板、第二透空减振板和液压传动约束系统，其特征在于：所述浮体与第一透空减振板之间通过第一液压传动约束系统竖向连接，第一透空减振板与第二透空减振板之间通过第二液压传动约束系统竖向连接，第一透空减振板与浮体之间以及第一透空减振板与第二透空减振板之间分别进行相对垂直运动，然后分别通过第一液压传动约束系统和第二液压传动约束系统来带动发电机发电。

【技术特征摘要】
1.一种超大型浮体调谐透空减振发电装置，竖直安装于浮体的迎浪端部和水下的尾部，包括第一透空减振板、第二透空减振板和液压传动约束系统，其特征在于：所述浮体与第一透空减振板之间通过第一液压传动约束系统竖向连接，第一透空减振板与第二透空减振板之间通过第二液压传动约束系统竖向连接，第一透空减振板与浮体之间以及第一透空减振板与第二透空减振板之间分别进行相对垂直运动，然后分别通过第一液压传动约束系统和第二液压传动约束系统来带动发电机发电。2.根据权利要求1所述的超大型浮体调谐透空减振发电装置，其特征在于：所述第二透空减振板位于第一透空减振板正下方，且与第一透空减振板平行布置，同时第一透空减振板和第二透空减振板的长度均等于浮体的宽度，第一透空减振板和第二透空减振板的宽度沿浮体端部对称相等；第一透空减振板和第二透空减振板均由透空减震板制成，且两个透空减振板上的孔隙大小一致，均匀分布，孔隙率相等，均沿各自纵向中心线倾斜相同角度。3.根据权利要求1所述的超大型浮体调谐透空减振发电装置，其特征在于：所述浮体与第一透空减振板之间的两侧各设有一个第一液压传动约束系统，第一透空减振板与第二透空减振板之间的两侧也各设有一个第二液压传动约束系统；第一液压传动约束系统和第二液压传动约束系统外周均裹覆有圆柱形密封壳，第一液压传动约束系统通过螺栓固定于浮体，第二液压传动约束系统分别通过滑轮接触装置连接于第一透空减振板和第二透空减振板。4.根据权利要求3所述的超大型浮体调谐透空减振发电装置，其特征在于：所述第一液压传动约束系统和第二液压传动约束系统均包括液压缸、控制电路和发电机，发电机连接于液压马达，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程勇，嵇春艳，刘珍，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32