CN107524749A - 一种波能吸收减振器及其浮式平台 - Google Patents

一种波能吸收减振器及其浮式平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种波能吸收减振器，以及安装这种波能吸收减振器的浮式平台，包括多个相互柔性连接的浮体模块，所有浮体模块正上方设有一块整体的甲板。在甲板和浮体模块之间设有波能吸收减振器，所述能吸收减振器的导杆顶部与甲板下表面固定连接，基座底部与浮体模块上表面固定连接。本发明通过在浮体模块与甲板间嵌入安装波能吸收减振器，不但能够减缓波浪经浮体模块传递给甲板的载荷，改善甲板整体稳定性。还可以利用波能进行发电，缓解了浮式平台用电的难题，同时多个波能吸收减振器通过浮体模块与甲板耦合可以提高波能吸收器的转换效率。不仅如此，该种波能吸收减振器还可以应用于其他需要减振的场合。

Description

一种波能吸收减振器及其浮式平台
技术领域
本发明属于海洋工程领域，具体涉及一种波能吸收减振器及其浮式平台。
背景技术
随着地球人口集聚膨胀和陆地资源过度开发，世界各国纷纷把经济发展重点都转移到海洋上来。超大型浮式结构物（Very Large Floating Structure,简称VLFS）正是立足国家海洋权益维护和深海资源开发的战略需求，应运而生的一种新型高端海洋工程装备。它可用作远海快速运输交通枢纽、大型深远海开发操作平台、远洋物资存储中继站以及海上机动快速反应的综合军事平台等。
由于超大型浮式结构物的尺寸巨大，从建造、运输以及日常维护等方面考虑，其注定采用模块化拼装结构。传统方法是采用焊接、铰接等刚性或半刚性连接器进行模块间的连接，但往往导致应力集中，结构难以承受。而采用柔性连接器又会因浮体间相对运动释放而导致平顺性不能保证。同时，现有的超大型浮式平台上并没有仓储空间，不能满足基本的装载功能需求。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种具有减振和水波发电功能的减振器，以及平顺性好的浮式平台。
本发明解决问题的技术方案是：一种波能吸收减振器，包括基座、固定在基座上表面的可压缩的第一气囊、固定在第一气囊顶部的导杆，所述导杆包括带有中空腔的竖直部、连接在竖直部下端的连接座，竖直部上设有使中空腔与外界大气连通的气孔；
所述连接座与第一气囊固定连接，第一气囊顶部设有出气口，在连接座上对应竖直部中空腔的位置处开有与出气口对接的通孔；
在竖直部的中空腔内、位于连接座通孔位置处安装有单向透平；
围绕连接座边缘设有多个第二气囊；
还包括中空的底部开口的外罩，外罩顶部中心设有贯通孔，该外罩将第二气囊、第一气囊封装于外罩的中空腔内，且外罩下端与基座固定连接，每一个第二气囊的顶部均与外罩中空腔的顶部固定连接，所述导杆的竖直部从外罩中心的贯通孔穿出，且竖直部外壁与贯通孔之间留有间隙；
在连接座和基座之间设有弹簧，所述第一气囊位于弹簧的中心腔内。
非工作状态下，所述弹簧设有预压缩长度X。
上述方案中，导杆可上下及左右晃动，在上下移动过程中弹簧和第二气囊配合进行缓冲减振，第一气囊也会随着导杆的移动而拉伸或压缩，第一气囊内的气体在此过程中作用在单向透平的叶轮，从而发电。
本发明中单向透平是指叶轮只能始终朝一个方向转动的透平。
相应的，本发明还提供一种浮式平台，包括多个相互柔性连接的浮体模块，每一个浮体模块正上方均对应设有甲板，各甲板之间刚性铰接，在甲板和浮体模块之间设有上述方案所述的波能吸收减振器，所述能吸收减振器的导杆顶部与甲板下表面固定连接，基座底部与浮体模块上表面固定连接。
上述方案中，浮体模块之间采用柔性连接，以减小连接器载荷；甲板间通过刚性铰链连接，以减小甲板间的相对位移，确保甲板整体平顺性。
本发明还提供另一种形式的浮式平台，包括多个相互柔性连接的浮体模块，所有浮体模块正上方设有一块整体的甲板，在甲板和浮体模块之间设有上述波能吸收减振器，所述能吸收减振器的导杆顶部与甲板下表面固定连接，基座底部与浮体模块上表面固定连接。
采用整块甲板，其整体性更好，更平顺，同时多个波能减振器通过整体甲板耦合可以提高波能转换器的效率。
本发明还提供第三种形式浮式平台，包括一个浮体模块，该浮体模块正上方设有一块整体的甲板，在甲板和浮体模块之间设有上述波能吸收减振器，所述能吸收减振器的导杆顶部与甲板下表面固定连接，基座底部与浮体模块上表面固定连接。
在嵌入安装波能吸收减振器后，能够减缓波浪经浮体模块传递给甲板的载荷，改善甲板整体稳定性。考虑到VLFS通常以远海岛礁或泻湖为依托进行布置，由于远离大陆，输电极为困难。而海洋中蕴藏丰富的可再生波浪能资源，在VLFS上加装波能吸收减振器后，可以利用波能进行发电，缓解了浮式平台用电的难题。
进一步的，所述甲板为中空的箱型结构。甲板内部空腔可用作储物仓库。
本发明通过在浮体模块与甲板间嵌入安装波能吸收减振器，不但能够减缓波浪经浮体模块传递给甲板的载荷，改善甲板整体稳定性。还可以利用波能进行发电，缓解了浮式平台用电的难题。不仅如此，该种波能吸收减振器还可以应用于其他需要减振的场合。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明波能吸收减振器立体图。
图2为本发明波能吸收减振器剖视图。
图3为实施例1浮式平台结构立体图。
图4为实施例1浮式平台去除甲板后的立体图。
图5为实施例2浮式平台主视图。
图6为实施例3浮式平台主视图。
图中：1，浮体模块；2，甲板；3，刚性铰链；4，波能吸收减振器；5，柔性连接器；41，第二气囊；43，导杆；44，外罩；45，基座；46，弹簧；47，单向透平；48,第一气囊，431-竖直部，432-连接座，433-气孔。
具体实施方式
实施例1
如图1～2所示，一种波能吸收减振器，包括基座45、固定在基座45上表面的可压缩的第一气囊48、固定在第一气囊48顶部的导杆43。所述导杆43包括带有中空腔的竖直部431、连接在竖直部431下端的连接座432。竖直部431上设有使中空腔与外界大气连通的气孔433。
所述连接座432与第一气囊48固定连接。第一气囊48顶部设有出气口，在连接座432上对应竖直部431中空腔的位置处开有与出气口对接的通孔。
在竖直部431的中空腔内、位于连接座432通孔位置处安装有单向透平47。
围绕连接座432边缘设有多个第二气囊41。
还包括中空的底部开口的外罩44，外罩44顶部中心设有贯通孔。该外罩44将第二气囊41、第一气囊48封装于外罩44的中空腔内，且外罩44下端与基座45固定连接。每一个第二气囊41的顶部均与外罩44中空腔的顶部固定连接。所述导杆43的竖直部431从外罩44中心的贯通孔穿出，且竖直部431外壁与贯通孔之间留有间隙。
在连接座432和基座45之间设有弹簧46，所述第一气囊48位于弹簧46的中心腔内。
非工作状态下，所述弹簧46设有预压缩长度X。
如图3、4所示，一种浮式平台，包括多个相互通过柔性连接器5连接的浮体模块1。所有浮体模块1正上方设有一块整体的甲板2。在甲板2和浮体模块1之间设有上述波能吸收减振器4。所述能吸收减振器4的导杆43顶部与甲板2下表面固定连接，基座45底部与浮体模块1上表面固定连接。采用整块甲板2，其整体性更好，更平顺。
所述甲板2为中空的箱型结构。
波能吸收减振器4具有两个功能，第一，减振；第二、吸收水波能量用于发电。
在波浪激励下，浮体模块1与甲板2间会产生相对位移，导致与甲板2连接的波能转换器4的导杆43和安装于浮体模块1上的基座45间会产生相对位移。导杆43向上运动时，第二气囊41被压缩，预压缩的弹簧46恢复形变；导杆43向下运动时，第二气囊41恢复形变，弹簧46被压缩。这个过程可以有效缓冲减振，改善甲板2运动的稳定性。
在导杆43和基座45及外罩44相对运动的同时，第一气囊48会发生变形，从而压缩内部的空气，压缩空气推动安装于导杆43内部的单向透平47进行发电。
实施例2
如图5所示，重复实施例1，所不同的是：浮式平台的结构有区别，浮式平台包括多个相互通过柔性连接器5连接的浮体模块1。每一个浮体模块1正上方均对应设有甲板2，各甲板2之间通过刚性铰链3铰接。在甲板2和浮体模块1之间设有上述方案所述的波能吸收减振器4。所述能吸收减振器4的导杆43顶部与甲板2下表面固定连接，基座45底部与浮体模块1上表面固定连接。
实施例3
如图6所示，重复实施例1，所不同的是：浮式平台的结构有区别，浮式平台包括一个浮体模块1，该浮体模块1正上方设有一块整体的甲板2，在甲板2和浮体模块1之间设有上述波能吸收减振器4。所述能吸收减振器4的导杆43顶部与甲板2下表面固定连接，基座45底部与浮体模块1上表面固定连接。

Claims (6)

1.一种波能吸收减振器，其特征在于：包括基座（45）、固定在基座（45）上表面的可压缩的第一气囊（48）、固定在第一气囊（48）顶部的导杆（43），所述导杆（43）包括带有中空腔的竖直部（431）、连接在竖直部（431）下端的连接座（432），竖直部（431）上设有使中空腔与外界大气连通的气孔（433）；
所述连接座（432）与第一气囊（48）固定连接，第一气囊（48）顶部设有出气口，在连接座（432）上对应竖直部（431）中空腔的位置处开有与出气口对接的通孔；
在竖直部（431）的中空腔内、位于连接座（432）通孔位置处安装有单向透平（47）；
围绕连接座（432）边缘设有多个第二气囊（41）；
还包括中空的底部开口的外罩（44），外罩（44）顶部中心设有贯通孔，该外罩（44）将第二气囊（41）、第一气囊（48）封装于外罩（44）的中空腔内，且外罩（44）下端与基座（45）固定连接，每一个第二气囊（41）的顶部均与外罩（44）中空腔的顶部固定连接，所述导杆（43）的竖直部（431）从外罩（44）中心的贯通孔穿出，且竖直部（431）外壁与贯通孔之间留有间隙；
在连接座（432）和基座（45）之间设有弹簧（46），所述第一气囊（48）位于弹簧（46）的中心腔内。
2.根据权利要求1所述的波能吸收减振器，其特征在于：非工作状态下，所述弹簧（46）设有预压缩长度X。
3.一种浮式平台，其特征在于：包括多个相互柔性连接的浮体模块（1），每一个浮体模块（1）正上方均对应设有甲板（2），各甲板（2）之间刚性铰接，在甲板（2）和浮体模块（1）之间设有上述权利要求1～2任一项所述的波能吸收减振器（4），所述能吸收减振器（4）的导杆（43）顶部与甲板（2）下表面固定连接，基座（45）底部与浮体模块（1）上表面固定连接。
4.一种浮式平台，其特征在于：包括多个相互柔性连接的浮体模块（1），所有浮体模块（1）正上方设有一块整体的甲板（2），在甲板（2）和浮体模块（1）之间设有上述权利要求1～2任一项所述的波能吸收减振器（4），所述能吸收减振器（4）的导杆（43）顶部与甲板（2）下表面固定连接，基座（45）底部与浮体模块（1）上表面固定连接。
5.一种浮式平台，其特征在于：包括一个浮体模块（1），该浮体模块（1）正上方设有一块整体的甲板（2），在甲板（2）和浮体模块（1）之间设有上述权利要求1～2任一项所述的波能吸收减振器（4），所述能吸收减振器（4）的导杆（43）顶部与甲板（2）下表面固定连接，基座（45）底部与浮体模块（1）上表面固定连接。
6.根据权利要求3或4或5所述的浮式平台，其特征在于：所述甲板（2）为中空的箱型结构。
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