半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和振动阻尼器组件技术

本发明专利技术涉及用于半浸没式或浸没式结构(200、210、220、300)的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件(100)，其基于借助于水力钩支撑振动阻尼器组件(100)将流体动力附加质量(m

Vibration damping methods and components for semi submerged or submerged structures

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和振动阻尼器组件
本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法。本专利技术还涉及根据权利要求11的前序部分的用于半浸没式或浸没式结构的水力钩支撑振动阻尼器组件。本专利技术尤其涉及用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，其利用所有半浸没式或浸没式结构都会经历的流体动力质量来减小振动并因此减少其疲劳失效的机会。
技术介绍
许多浸没的和半浸没的海洋结构都经历动态运动、冲击和振动引起疲劳的问题。石油和天然气行业正在延长旧贮存器的寿命，增加超出其原始失效日期的旧管道中的流速。这增加了发生碳氢化合物泄漏的机会，造成了巨大的生产损失、大量的环境泄漏、维修成本以及丧失生命的风险。振动和疲劳不仅与石油和天然气行业有关，而且其它可再生能源结构(例如风能或潮汐能、船舶和养鱼场)也可能会遇到许多相同的问题。海洋结构可经受多种类型的动态力：半浸没式结构可能承受风、浪和洋流载荷。浸没的管道还可能会受到通过结构从机械设备传递的内部力，或者由流经管道的流体或管道中的声音产生的内部力。许多海洋结构的共同之处是难以检查和维护水下系统。因此，海洋结构必须坚固，通常需要超过20年的使用寿命。在此时间范围内，结构必须承受由其经受的所有动态力引起的振动。有许多不同的技术可用于控制振动。它们可以分类为主动系统或被动系统。主动系统使用能量来减少振动，并且通常具有电子振动控制器，该电子振动控制器使用前馈和/或反馈来控制抵消运动的致动器。被动阻尼系统利用摩擦、粘性损耗或者磁损耗或其它类型的损耗来耗散能量，而无需使用外部电源。过去在水下使用主动系统是未知的，并且在水下系统中也很少使用被动振动系统。这种系统的例子是可在一个或多个轴上作用的粘性阻尼器和反作用质量阻尼器。粘性阻尼器是机械集总元件模型中的基本构件，具有两个连接点，通常在这两个连接点处，振动结构连接到一端，而基础连接到另一端。汽车的缓冲筒或减震器的表现就像粘性阻尼器。反作用质量阻尼器利用次级质量的惯性来抵消振动结构的运动。被动系统和主动系统都存在。被动系统称为调谐质量阻尼器、谐波吸收器、调谐吸收器或Lanchester阻尼器。被动系统的反作用质量连接到振动结构的槽形弹簧和阻尼器元件，以产生反作用力。机械能的耗散和传递结合起来用于减少主系统中的振动。对于浸没式应用，现有技术解决方案的缺点在于它们不适用于低频。现有技术的解决方案还具有以下缺点：它们仅能够衰减相对窄的频率范围内的振动。现有技术的解决方案还具有以下缺点：它们需要在其一侧布置到基础上。现有技术的缺点还在于，如果使用多于一个的阻尼系统，则它们将相互作用/抵消彼此的功能。现有技术解决方案的另一个缺点是它们将大的重力载荷引入到结构中。现有技术的解决方案还具有以下缺点：它们在水下在竖直或水平方向上工作，并且被布置用于衰减瞬态或谐波力。现有技术的另一个缺点是它们包括许多易磨损的机械零件。现有技术的反作用质量阻尼器的另一个缺点是，它们被布置用于减小机械响应，但是没有布置成用于处理外部力，即来自环境的力。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，其部分或全部解决了现有技术的缺点。本专利技术的一个目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，利用流体动力质量来减小半浸没式或浸没式结构中的振动。本专利技术的又一个目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，能够通过至少一个弹簧元件和/或阻尼元件将流体动力附加质量与半浸没式或浸没式结构分离。本专利技术的目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，其被实现为调谐质量阻尼器或调谐吸收器，或者被实现为Lanchester阻尼器。本专利技术的目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，能够在很宽的频率范围内减小振动。本专利技术的目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，其也用于低频。本专利技术的另一个目的是提供不需要基础的用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件。本专利技术的目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，其不与用于与根据本专利技术的水力钩支撑振动阻尼器组件所布置到的半浸没式或浸没式结构连接的其它阻尼系统的功能相互作用/抵消。本专利技术的另一个目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，其由于海底的质量比大而具有很大的减振能力。本专利技术的一个目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，其不会向半浸没式或浸没式结构引入大的重力载荷。本专利技术的又一个目的是提供在水下在竖直和水平方向上工作的用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件。本专利技术的一个目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，其可以实施为用很少的机械元件来提供坚固的设计。本专利技术的目的是提供用于瞬态和谐波力的半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件。本专利技术的又一个目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，其能够减轻由内部力和外部力引起的机械响应。本专利技术的目的是提供用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，其可被实施为主动或被动的水力钩支撑振动阻尼器组件。本专利技术的另一个目的是提供水力钩支撑振动阻尼器组件，其除了上述目的之外还可以为半浸没式或浸没式结构提供浮力。本专利技术的目的是提供用于可伸缩的半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件。本专利技术的一个目的是提供振动阻尼方法和水力钩支撑振动阻尼器组件，其减小六个自由度上的振动，从而有效地减少了给定振动问题所需的阻尼器的数量。本专利技术的目的是简化和增强水力钩支撑振动阻尼器组件的调谐过程的坚固性。本专利技术的其它目的将从下面的示例描述、权利要求和附图中显现。专利技术描述权利要求1中公开了根据本专利技术的用于半浸没式或浸没式结构的振动阻尼方法。该方法的优选特征在从属权利要求中公开。在权利要求11中公开了根据本专利技术的用于半浸没式或浸没式结构的水力钩支撑振动阻尼器组件。在从属权利要求中公开了水力钩支撑振动阻尼器组件的优选特征。仅通过肉眼观察难以理解振动结构的复杂运动，如图1所示，该图是振动细长结构及其频率响应(空气中的时域)的原理图。众所周知，该运动可以描述为多个单频运动的叠加，称为本征模/自然模，如图2所示，其示出了图1中振动细长结构的本征模。当具有单一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于半浸没式或浸没式结构(200、210、220、300)的振动阻尼方法，其特征在于：借助于水力钩支撑振动阻尼器组件(100)将流体动力附加质量(m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170407 NO 201705851.一种用于半浸没式或浸没式结构(200、210、220、300)的振动阻尼方法，其特征在于：借助于水力钩支撑振动阻尼器组件(100)将流体动力附加质量(madd)与半浸没式或浸没式结构(200、210、220、300)分离，该水力钩支撑振动阻尼器组件具有弹簧和/或阻尼器特性；以及将分离的流体动力附加质量(madd)用作水力钩支撑振动阻尼器组件(100)中的反作用质量。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式来分离流体动力附加质量(madd)：布置部分或完全包围结构(200、210、220、300)的外部覆盖物(110)并在外部覆盖物(110)和结构(200)之间提供阻尼器空间(111)。


3.根据权利要求1-2所述的方法，其特征在于，通过以下方式来为水力钩支撑振动阻尼器组件(100)提供阻尼系数：密封阻尼器空间(111)并将粘性流体(116)布置在阻尼器空间(111)中。


4.根据权利要求1-2所述的方法，其特征在于，通过以下方式来为水力钩支撑振动阻尼器组件(100)提供阻尼系数：在阻尼器空间(111)中布置磁体或磁体组件(117)并在磁体或磁体组件(117)的每一侧布置板(118)，磁体或磁体组件和板分别布置到外部覆盖物(110)和结构(200、210、220、300)，反之亦然，以提供交变磁场。


5.根据权利要求1-2所述的方法，其特征在于，通过以下方式来为水力钩支撑振动阻尼器组件(100)提供阻尼系数：布置具有高摩擦的滑动表面(131)的环形间隔件(130)以密封阻尼器空间(111)并在阻尼器空间(111)中布置不可压缩流体，或者在外部覆盖物(110)的每个端部处布置具有低摩擦的滑动表面(131)的环形间隔件(130)并且在阻尼器空间(111)中布置磁体或磁体组件(117)并在磁体或磁体组件(117)的每一侧布置板(118)，磁体或磁体组件和板分别布置到外部覆盖物(110)和结构(200、210、220、300)，反之亦然，以提供交变磁场。


6.根据权利要求1-2所述的方法，其特征在于，通过以下方式来为水力钩支撑振动阻尼器组件(100)提供刚度系数：布置在外部覆盖物(110)的内周和结构(200、210、220、300)的外周之间延伸的紧固装置(119)。


7.根据权利要求1-2所述的方法，其特征在于，通过以下方式来为水力钩支撑振动阻尼器组件(100)提供刚度系数：在外部覆盖物(110)的端部处使用弹性密封件(112)。


8.根据权利要求1-2所述的方法，其特征在于，通过以下方式来为水力钩支撑振动阻尼器组件(100)提供刚度系数：在阻尼器空间(111)中布置在结构(200、210、220、300)的外表面和外部覆盖物(110)的内表面之间延伸的一个或多个弹簧或弹簧组件(120)。


9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其特征在于，通过使用由刚性或柔性材料制成的外部覆盖物(110)，与至少一个弹簧元件(112、119、120)和/或阻尼元件(116、117、118)串联地引入刚度和/或阻尼。


10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在结构(200、210、220、300)的纵向方向上，将多个水力钩支撑振动阻尼器组件(100)彼此布置，这些水力钩支撑振动阻尼器组件由具有高摩擦或低摩擦的滑动表面(131)的环形间隔件(130)分隔开以提供阻尼系数。


11.一种用于半浸没式或浸没式结构(200、210、220、300)的水力钩支撑振动阻尼器组件(100)，其特征在于，水力钩支撑振动阻尼器组件(100)包括至少一个弹簧元件(112、119、120)和/或阻尼器元件(116、117、118)，所述至少一个弹簧元件和/或阻尼器元件布置成用于将流体动力附加质量(madd)与半浸没式或浸没式结构(200、210、220、300)分离并将分离的流体动力附加质量(madd)用作水力钩支撑振动阻尼器组件(100)中的反作用质量。

【专利技术属性】
技术研发人员：E·伦德，H·B·约翰森，T·伦德奎斯特，L·奥德伦德，
申请(专利权)人：动量技术股份公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO