CN109591986B - 一种适用于波浪能滑翔器的水下耐疲劳减震装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于波浪能滑翔器的水下耐疲劳减震装置，属于海洋工程技术领域。该减震装置包括减震梁、整流块、限位板、减震梁连接块、连接轴转接块和连接轴；减震梁的两端套接减震梁连接块后通过螺钉固定，所述减震梁下方依次设有整流块和限位板，连接弯板将整流块和限位板固定在减震梁的中间段，两个连接轴转接块通过连接弯板固定在减震梁上方，连接轴的两端通过轴套转动安装在连接轴转接块上；减震装置通过连接轴与挂缆连接，通过减震梁连接块与滑翔器进行连接。本发明能够有效减小挂缆疲劳断裂的风险，大大提高波浪能滑翔器的使用周期。

Description

一种适用于波浪能滑翔器的水下耐疲劳减震装置
技术领域
本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种应用于滑翔器的水下耐疲劳减震装置。
背景技术
海洋的开发和利用离不开海洋环境观测作为基础，海洋观测的主要手段有：现场直接测量、数值模拟和卫星遥感等。波浪滑翔器可作为一种直接测量手段的无人自主海洋观测平台，兼有走航调查和平台监测的优势，具备对水下和水上环境同时观测、观测数据实时传递、无动力大范围受控航行机动或虚拟锚泊长时间定点观测以及多台套组网观测等特点。
波浪滑翔器是以波浪能为主驱动力的海洋运动平台，主要包括艇体、挂缆及水下驱动单元组成，通过系统上下不断起伏产生前进驱动力，因此挂缆需要不断承受交变力，瞬时受力非常大，极易出现疲劳断裂的问题。为了达到全天候长期连续观测的目的，要求波浪能滑翔器具有水下耐疲劳减震装置将交变力减小，起到一定的阻尼作用，同时要求结构应尽量简单、安装方便、满足模块化使用要求、适用于海水环境。目前，还没有一项专门针对波浪滑翔器水下耐疲劳减震装置的发明。传统的阻尼器，由于其使用环境受限制，并且结构复杂、系统可靠性不佳，并不能很好的移植到波浪能滑翔器中。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于波浪能滑翔器的水下耐疲劳减震装置，能够有效减小挂缆疲劳断裂的风险，大大提高波浪能滑翔器的使用周期。
一种适用于波浪能滑翔器的水下耐疲劳减震装置，该减震装置包括减震梁、整流块、限位板、减震梁连接块、连接轴转接块和连接轴；
所述减震梁的两端套接减震梁连接块后通过螺钉固定，所述减震梁下方依次设有整流块和限位板，所述连接弯板将整流块和限位板固定在减震梁的中间段，两个所述连接轴转接块通过连接弯板固定在减震梁上方，连接轴的两端通过轴套转动安装在连接轴转接块上；所述减震装置通过连接轴与挂缆连接，通过减震梁连接块与滑翔器进行连接。
进一步地，所述限位板与整流块接触的表面采用变弧形结构，同时采用316不锈钢+接触面硫化形式加工；能同时满足形变要求，又能有效减小应力集中。
进一步地，所述减震梁连接块采用方形孔形式与减震梁进行配合，能最大限度的减小对减震梁结构完整性的破坏。
进一步地，所述减震梁和整流块的材料选用择碳纤维复合材料。
进一步地，所述减震梁和整流块的截面形状不限于方形，所述减震梁、整流块和连接弯板采用一体成型结构。
有益效果：
1、本发明结构紧凑，安装方便，可实现整个装置的模块化应用。
2、本发明采用减震梁、整流块、限位板和减震梁连接块进行组合安装，能够简化整体加工成型的工艺难度，降低生产成本。
3、本发明的水下耐疲劳减震装置能有效减小挂缆疲劳断裂的风险，从而大大提高波浪能滑翔器的使用周期。
附图说明
图1为本发明的结构示意主视图；
图2为本发明的结构示意主视图局部放大图；
图3为本发明是三维模型示意图；
图4为本发明在波浪能滑翔器水下驱动单元上的安装示意图。
图中：1-减震梁连接块、2-螺钉、3-减震梁、4-连接轴转接块、5-连接轴、6-整流块、7-限位板、8-连接弯板、9-连接弯板连接螺钉、10-轴套、11-轴承挡片、12-挡圈、13-螺栓、14-螺母。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如图1和图2所示，本发明的水下耐疲劳减震装置主要由减震梁3、整流块6、限位板7、减震梁连接块1、连接轴转接块4、连接轴5、轴承10等组成，该装置所有金属件应满足耐海水腐蚀性要求，选用316不锈钢。
如图3和4所示，减震梁3通过端部两个减震梁连接块1与波浪能滑翔器水下驱动单元进行连。减震梁3与减震梁连接块1的连接采用减震梁连接螺钉2进行连接，减震梁连接块1采用方形孔形式，能最大限度的减小对减震梁结构完整性的破坏，加工精度应满足装配要求。减震梁3是主要耐疲劳弹性部件，整流块6是辅助耐疲劳弹性部件，同时起到支撑及整形作用。减震梁3和整流块6长期在两种状态下受交变载荷，受力形变为弯曲变形，减震梁3和整流块6的上表面主要承受长度方向的拉应力，下表面主要承受弯曲引起的压应力，材料选用碳纤维复合材料，同时通过多种途径提高减震梁3和整流块6的抗疲劳性能，包括材料选择及铺层形式等，应结合使用要求进行理论计算及试验，从而完成优化设计。
限位板7的作用是改善整流块6的受力分布，避免应力集中，采用316不锈钢+接触面硫化形式。限位板7的结构形式采用变弧形设计，应在理论计算及试验基础上进行优化。
减震梁3和减震梁连接块1连接前应在方形孔内预灌粘接剂，粘接剂可采用环氧树脂，减震梁连接块1与减震梁3材料一致。
水下耐疲劳减震装置与挂缆是通过连接轴5进行连接，连接轴5安装在连接轴转接块4上，可在轴套10内旋转，通过轴承挡片11及挡圈12进行轴向限位。连接弯板8将减震梁3、整流块6、限位板7和连接轴转接块4进行连接，与减震梁3、整流块6之间采用螺钉连接，与连接轴转接块4通过螺栓13和螺母14进行连接，与减震梁3、整流块6连接通过螺钉9进行连接。减震梁3和整流块6的结构形式不局限于方形，例如：可做成中间粗两头扁的的形状，或者将减震梁3和整流块6做成一体，结构形式应符合使用要求，避免应力集中。如果将减震梁3和整流块6做成一体，可将连接弯板8一体成型，能有效减小应力集中。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于波浪能滑翔器的水下耐疲劳减震装置，其特征在于，该减震装置包括减震梁、整流块、限位板、减震梁连接块、连接轴转接块和连接轴；
所述减震梁的两端套接减震梁连接块后通过螺钉固定，所述减震梁下方依次设有整流块和限位板，连接弯板将整流块和限位板固定在减震梁的中间段，两个所述连接轴转接块通过连接弯板固定在减震梁上方，连接轴的两端通过轴套转动安装在连接轴转接块上；所述减震装置通过连接轴与挂缆连接，通过减震梁连接块与滑翔器进行连接。
2.如权利要求1所述的耐疲劳减震装置，其特征在于，所述减震梁连接块采用方形孔形式与减震梁进行配合，能最大限度的减小对减震梁结构完整性的破坏。
3.如权利要求2所述的耐疲劳减震装置，其特征在于，所述减震梁和整流块的材料选用择碳纤维复合材料。
4.如权利要求3所述的耐疲劳减震装置，其特征在于，所述减震梁和整流块的截面形状为方形，所述减震梁、整流块和连接弯板采用一体成型结构。
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