CN114454998A - 一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置 - Google Patents

一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置，包括基体，所述的基体包括从上至下依次连接的浮筒和延伸筒体，所述延伸筒体的外侧环绕设置有减动结构，延伸筒体内部环绕设置有磁流液储存结构，所述磁流液储存结构与延伸筒体之间设有多个线圈组件，所述的浮筒内安装有控制系统和发电系统，所述的发电系统分别与控制系统及线圈组件连接。本发明通过浮式平台基体与外部减动结构的相互运动，浮式平台基体带动线圈与外部减动结构中的永磁体产生相对运动，相对运动即切割磁感线，在线圈中产生感应电流，经过整流、变压将电能储存在蓄电池中，将外部减动结构的动能转化为电能，所存电能为减动控制系统供电，实现电能的自产自用。

Description

一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置
技术领域
本发明涉及一种电磁阻尼减动装置，尤其涉及一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置。
背景技术
随着人类对海洋资源开发力度的不断增加，更多人将目光投入到能源储量丰富的深远海区域，其对应的海上平台也由近海的固定式转变为更适于远海的漂浮式。为了使海上浮式平台具有较好的运动性能，浮式平台底部往往设置有阻尼结构或阻尼板(减动结构)，环绕设置在浮式平台浮筒或浮筒下部延伸筒体的底部外周边，以期增加直筒式浮式平台结构的附连水质量，从而增大平台固有周期，减小浮式平台运动响应。然而由于海洋环境复杂多变，传统的固定于浮式平台底部的减动结构，往往以避免海洋主要波浪频率为目标进行设计，在特殊情况下仍然存在浮式平台与波浪频率一致，产生共振造成浮式平台运动剧烈的情况。已有固定式减动结构无法根据海洋环境特点对平台运动响应进行实时调节，满足时刻变化的海洋环境工况。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置，能够根据海洋环境工况及浮体自身运动状况，实时调节外部减动结构与浮式平台内部磁流液的吸附力大小，从而改变平台基体的粘性阻尼，进而改善平台运动性能，满足更加复杂多变的海洋环境。
技术方案：本发明包括基体，所述的基体包括从上至下依次连接的浮筒和延伸筒体，所述延伸筒体的外侧环绕设置有减动结构，延伸筒体内部环绕设置有磁流液储存结构，所述磁流液储存结构与延伸筒体之间设有多个线圈组件，所述的浮筒内安装有控制系统和发电系统，所述的发电系统分别与控制系统及线圈组件连接。
所述的减动结构包括减动件，所述的减动件内设有多个磁体储存空间和多个水密舱，其中，磁体储存空间位于靠近基体的一侧。
所述的磁体储存空间内设有磁流液或永磁体。
所述的水密舱顶板和底板上均开设至少一个阻尼孔，通过控制阻尼孔的开闭，使环形减动件内部的水密舱充满通海的水体或形成密闭空气舱，以适应拖航及工作环境工况。
所述的发电系统包括蓄电池，所述的蓄电池上连接有变压电路，所述的变压电路与线圈组件连接，所述的蓄电池与控制系统相连，并为其提供工作所需电能。
所述的蓄电池底部设置有磁流液联通控制装置，此装置一端通过磁流液总输送管与磁流液储存箱相连，另一端通过多个磁流液输送管与磁流液储存结构连通。
所述的磁流液储存结构内部设有多个隔板，多个隔板将磁流液储存结构分割成多个储存空间，每个储存空间顶部均连接有磁流液输送管。
所述延伸筒体外侧的上部和下部均焊接有限位机构，两侧的限位机构之间设有减动件，减动件上下的运动范围受限位机构控制。
所述的延伸筒体底部设置有通海孔，顶部设置插入直立浮筒内部或穿出顶部的充气/排气管，实现排除或增加延伸筒体内部的附连水质量，进而调节浮式平台总体质量。
有益效果：本发明通过浮式平台基体与外部减动结构的相互运动，浮式平台基体带动线圈与外部减动结构中的永磁体产生相对运动，相对运动即切割磁感线，在线圈中产生感应电流，经过整流、变压将电能储存在蓄电池中，将外部减动结构的动能转化为电能，所存电能为减动控制系统供电，实现电能的自产自用；由于波浪的随机性，海上风浪无时无刻不在发生变化，本发明提供的减动结构及控制系统可根据浮式平台运动状态检测装置提供的数据，对浮式平台进行实时的减动调节，避免海上浮式平台与波浪频率一致，产生共振，从而适应更加复杂多变的海洋环境工况，提高浮式平台及减动结构在海上环境的适用范围。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为本发明的环形减动结构剖视图；
图4为本发明的环形磁流液储存结构示意图；
图5为本发明的储能及控制系统示意图；
图6为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图5所示，本发明包括浮式平台的基体4，基体4包括从上至下依次连接的直立浮筒41和延伸筒体42，其中，延伸筒体42的外侧环绕设置有减动结构1，延伸筒体42内部环绕设置有磁流液储存结构13，磁流液储存结构13的上下两侧分别固定在延伸筒体42的上下表面，磁流液储存结构13与延伸筒体42之间的密封空间内设有多个线圈组件31，线圈组件31顶部和底部分别与平台延伸筒体的顶部和底部相连。
如图2所示，直立浮筒41内安装有减动控制系统2和电磁阻尼发电系统3，电磁阻尼发电系统3与减动控制系统2及线圈组件31连接。减动控制系统2主要包括用于检测浮式平台状态的运动信息收集装置、数据处理及输出控制信号的CPU、磁流液储存箱21、磁流液总输送管22和磁流液输送管23。如图5所示，电磁阻尼发电系统3包括蓄电池32，蓄电池32上连接有变压电路34，变压电路34与线圈组件31连接。蓄电池32通过输电线与减动控制系统2相连，并为其提供工作所需电能。蓄电池32底部设置有磁流液联通控制装置，此装置通过磁流液总输送管22与磁流液储存箱21相连。磁流液储存箱21储存有环形磁流液储存结构13所需磁流液，磁流液储存箱21、磁流液总输送管22和磁流液输送管23均采用绝磁材料制作。
如图4所示，磁流液储存结构13内部设有多个隔板131，每个隔板131的顶部和底部分别与延伸筒体42的顶部和底部相连，多个隔板131将磁流液储存结构13分割成多个储存空间，每个储存空间均为独立的密封区域且上部设置有开孔，开孔穿过直立浮筒41底部夹板，用于安装磁流液输送管23，通过磁流液输送管23输送或吸出环形磁流液储存结构内部磁流液，每个储存空间均通过磁流液输送管23与蓄电池32底部的磁流液联通控制装置连接，如图5所示。
如图2所示，延伸筒体42外侧的上部和下部均焊接有限位机构12，两侧的限位机构12之间设有环形减动件11，环形减动件11上下的运动范围受限位机构12控制，限位机构12外部设置倒角。环形减动件11、限位机构12和磁流液储存结构13为圆形或正多边形结构，且关于基体4的中心轴呈中心对称。
如图3所示，减动结构1包括环形减动件11，环形减动件11内设有多个磁体储存空间112和多个水密舱113，其中，磁体储存空间112位于靠近基体4的一侧，磁体储存空间112内设有磁流液或永磁体。每个水密舱113对应的顶板和底板上均开设至少一个可闭合的阻尼孔114，通过控制阻尼孔114的开闭，使环形减动件11内部的水密舱113充满通海的水体或形成密闭空气舱，以适应拖航及工作环境工况。环形减动件11与基体4之间存在间隙，减动结构通常采用钢板加内侧加强结构的形式设计建造。
延伸筒体42底部设置有通海孔44，顶部设置插入直立浮筒41内部或穿出顶部的充气/排气管43，在其上部设置有阀门，通过控制阀门的充气/排气，实现排除或增加延伸筒体42内部的附连水质量，进而调节浮式平台总体质量。
减动控制系统2根据检测浮式平台状态的运动信息收集装置提供的平台运动数据，通过CPU进行数据处理并发出控制命令，调整平台内磁流液储存结构13中磁流液储存量，即在不同隔断中增加或减小磁流液储量，控制环形减动件11与内部的磁流液储存结构13中磁流液的磁力大小，从而改变平台基体粘性阻尼，改善平台运动性能。
外部环形减动件11内设置有磁体储存空间112，在其内部装有磁体随减动结构运动，平台固定气隔舱内部设置带有隔板的磁流液储存结构13，在内部磁流液与外部磁体之间设置多组线圈组件31。利用平台基体与外部减动结构固有频率的差异，平台基体与外部减动结构在垂荡方向发生上下往复运动，使得平台基体与外部减动结构具有相对运动，线圈随平台基体运动切割磁感线产生感应电流，产生的电流经过整流电路与变压电路34储存至蓄电池32内。
本发明的工作流程如图6所示，浮式平台基体内部的线圈与外部减动结构中的永磁体产生相对运动，减动结构带动内部磁体做切割磁感线运动，在线圈中产生感应电流，经过整流、变压将电能储存在蓄电池32中，所存电能为减动控制系统2供电，控制系统根据检测浮式平台状态的运动信息收集装置提供的平台运动数据，通过CPU进行数据处理并发出控制命令，当检测到平台运动剧烈时，磁流液控制开关打开，调节延伸筒体内磁流液储存结构13中磁流液含量，改变平台基体粘性阻尼，当检测到平台运动趋于平稳时磁流液控制开关关闭，以保证基体平台处于稳定工作状态。

Claims (9)

1.一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置，包括基体(4)，所述的基体(4)包括从上至下依次连接的浮筒和延伸筒体(42)，其特征在于，所述延伸筒体(42)的外侧环绕设置有减动结构(1)，延伸筒体内部环绕设置有磁流液储存结构(13)，所述磁流液储存结构(13)与延伸筒体(42)之间设有多个线圈组件(31)，所述的浮筒内安装有控制系统和发电系统，所述的发电系统分别与控制系统及线圈组件(31)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置，其特征在于，所述的减动结构(1)包括减动件，所述的减动件内设有多个磁体储存空间(112)和多个水密舱(113)，其中，磁体储存空间(112)位于靠近基体(4)的一侧。
3.根据权利要求2所述的一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置，其特征在于，所述的磁体储存空间(112)内设有磁流液或永磁体。
4.根据权利要求2所述的一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置，其特征在于，所述的水密舱(113)顶板和底板上均开设至少一个阻尼孔(114)。
5.根据权利要求1所述的一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置，其特征在于，所述的发电系统包括蓄电池(32)，所述的蓄电池(32)上连接有变压电路(34)，所述的变压电路(34)与线圈组件(31)连接，所述的蓄电池(32)与控制系统相连。
6.根据权利要求5所述的一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置，其特征在于，所述的蓄电池(32)底部设置有磁流液联通控制装置，此装置一端通过磁流液总输送管(22)与磁流液储存箱(21)相连，另一端通过多个磁流液输送管(23)与磁流液储存结构(13)连通。
7.根据权利要求1所述的一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置，其特征在于，所述的磁流液储存结构(13)内部设有多个隔板，多个隔板将磁流液储存结构分割成多个储存空间，每个储存空间顶部均连接有磁流液输送管(23)。
8.根据权利要求1所述的一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置，其特征在于，所述延伸筒体(42)外侧的上部和下部均焊接有限位机构(12)，两侧的限位机构(12)之间设有减动件。
9.根据权利要求1或8所述的一种用于海上浮体的自主式电磁阻尼减动装置，其特征在于，所述的延伸筒体(42)底部设置有通海孔(44)，顶部设置插入直立浮筒内部或穿出顶部的充气/排气管(43)。
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