CN116163892B - 一种浮式风机减摇阻尼装置 - Google Patents

一种浮式风机减摇阻尼装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于水力设备领域，具体涉及一种浮式风机减摇阻尼装置。具体技术方案为：所述浮筒下端通过阻尼组件与所述支撑板上端面连接，所述阻尼组件包括固定设置在所述支撑板上的活塞筒，所述活塞筒内滑动设置有活塞板，所述活塞板远离支撑板的一端设置有活塞杆，所述活塞杆伸出活塞筒与浮筒固定连接，所述活塞筒靠近下部的侧壁上设置有多个第一通孔。所述浮筒随波浪下沉，活塞板在活塞筒内向下滑动，将活塞筒内的水通过多个体积小的第一通孔排出，增加活塞板向下滑动的阻力。

Description

一种浮式风机减摇阻尼装置
技术领域
本发明属于水力设备领域，具体涉及一种浮式风机减摇阻尼装置。
背景技术
近海风力资源被逐步开发，浮式风机由于不受水深限制以及能够简化机组吊装，从而使深远海域的风能资源开发成为可能。浮式风机并非采用单桩或导管架固定在海床，而是浮动在海面上。
海上风机浮体基础结构分为三类，柱稳式(半潜式)、张力腿式和单立柱式。其中半潜式风机具有适用范围广、安装难度小等优点，但其稳定性较差，通常需要配备动态稳定系统以维持稳定。由于没有稳定的桩基，在波浪和风的作用下，风机平台会产生较大的运动响应，会严重影响风机的工作效率和安全性，怎样减小风机平台在波浪和风作用下的运动响应是漂浮式风机的关键技术。
因此，如果能够提供一种稳定性强、减摇效果好用于浮式风机的减摇阻尼装置，将具有优越的工业应用前景。
发明内容
为解决上述的技术问题，本发明提供一种稳定性强、减摇效果好的浮式风机减摇阻尼装置。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种浮式风机减摇阻尼装置，包括支撑板、设置在支撑板上方的浮筒，所述浮筒与固定风机的固定架活动连接，所述固定架底部固定设置在支撑板上；所述浮筒下端通过阻尼组件与所述支撑板上端面连接，所述阻尼组件包括固定设置在所述支撑板上的活塞筒，所述活塞筒内滑动设置有活塞板，所述活塞板远离支撑板的一端设置有活塞杆，所述活塞杆伸出活塞筒与浮筒固定连接，所述活塞筒靠近下部的侧壁上设置有多个第一通孔；所述浮筒随波浪下沉，活塞板在活塞筒内向下滑动，将活塞筒内的水通过多个体积小的第一通孔排出，增加活塞板向下滑动的阻力。
优选的：所述活塞筒侧壁上沿竖直方向设置有滑板，所述滑板所述滑板上端设置有钢丝，所述钢丝另一端经过设置在活塞板上方、滑块上方与所述活塞板连接；所述浮筒随波浪上浮，所述活塞板在活塞筒内向上滑动，滑板向下滑动遮挡第一通孔，活塞板下方、活塞筒内储存有水，增加阻尼组件重量。
优选的：所述活塞筒侧壁上沿其高度方向设置有“┌”形第二通孔，所述第二通孔下端穿过所述第一通孔，所述滑板滑动设置在第二通孔内，所述钢丝经过第二通孔的上方横部孔与所述活塞板上端面连接。
优选的：所述活塞筒内、活塞板上方设置有固定板，所述活塞板下方与活塞筒底部形成第一空腔，所述活塞板上方与固定板下方形成第二空腔，所述固定板上方与活塞筒顶部形成第三空腔；所述第二通孔顶部开口端与所述第三空腔连通，第二通孔的上方横部孔内固定设置有滑轮，所述钢丝经过滑轮且穿过固定板与活塞板上端面连接。
优选的：所述活塞筒内、固定板下端与活塞板上端间设置有伸缩杆，所述伸缩杆外围设置有第一弹簧。
优选的：所述活塞板内侧壁上、所述第一通孔上端、所述活塞板下方设置有限位块。
优选的：第二通孔的竖部孔内的靠近其横部孔的位置设置有挡块，钢丝依次穿过竖部孔、挡块、横部孔与活塞板上端面固定连接；述第二通孔竖部孔内靠近活塞杆的一侧壁上、且位于挡块下方设置有多个第三通孔，所述第三通孔用于连通第二空腔与第二通孔的竖部孔；第二空腔内部、第二通孔的竖部孔内填充有液压油。
优选的：所述固定架上设置有与所述浮筒对应的第三连杆；所述浮筒上铰接有第一连杆，所述第一连杆另一端铰接有第二连杆，所述第二连杆另一端沿第三连杆长度方向滑动设置在第三连杆上。
优选的：所述第三连杆外侧壁上沿其长度方向设置有“T”形滑槽，所述滑槽内滑动设置有对应的“T”形滑块，所述滑块与所述第二连杆铰接。
优选的：所述滑槽内设置有第二弹簧，所述第二弹簧一端与滑槽内靠近固定架的一端固定连接，其另一端与滑块固定连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过在支撑板上设置活塞筒，活塞筒内滑动设置活塞板，活塞板通过活塞杆与浮筒连接，活塞筒下端侧壁上设置第一通孔，活塞板侧壁上设置第二通孔，第二通孔内滑动设置滑板，滑板上端通过钢丝与活塞板上端连接。滑板向下运动，能够遮挡第一通孔，阻止活塞筒外部的水进入活塞筒内，通过滑板将外界与活塞筒内部隔离，增加活塞筒的配重，从而减小浮筒摇摆幅度。所述浮筒随波浪上浮，所述活塞板在活塞筒内向上滑动，滑板由于自重作用向下滑动遮挡第一通孔，活塞板下方、活塞筒内储存有水，增加阻尼组件重量，减小浮筒向上摇摆幅度。
附图说明
图1为本发明减摇阻尼装置整体结构俯视示意图；
图2为图1中A-A截面剖视示意图；
图3为本发明阻尼组件整体结构剖视示意图；
图4为图3中B-B截面剖视示意图；
图5为本发明减摇阻尼装置在水面静止时状态示意图；
图6为本发明减摇阻尼装置浮筒随波浪上浮时状态示意图；
图7为本发明减摇阻尼装置浮筒随波浪下沉时状态示意图；
图8为图1中C-C截面剖视示意图。
图中：支撑板1、固定架2、浮筒3、活塞筒4、第三连杆5、第一连杆6、第二连杆7、活塞板8、活塞杆9、第一通孔10、滑板11、限位块12、第二通孔13、钢丝14、第三通孔15、挡块16、第一空腔17、第二空腔18、滑轮19、第三空腔20、第一弹簧21、滑槽22、滑块23、凹槽24、第二弹簧25、阻块26、固定板27、伸缩杆28。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-8所示，本发明公开了一种浮式风机减摇阻尼装置，包括支撑板1、设置在支撑板1上方的浮筒3，所述浮筒3与固定风机的固定架2活动连接，所述固定架2底部固定设置在支撑板1上。如图1所示，为了提高固定架2的稳定性，固定架2周围通常设置三个浮筒3，三个浮筒3均通过连杆与固定架2连接，形成具有稳定性的三角支架。工作状态时，三个浮筒3、固定架2上端漂浮在海平面上，支撑板1完全浮沉在海里。支撑板1与浮筒3之间存在一定距离，且支撑板1具有一定质量和体积，减小海平面波浪对支撑板1的影响，使支撑板1基本不随波浪发生上下起伏。由于支撑板1具有一定质量，增加了固定架2下方配重，可以一定程度上减小固定架2摇晃幅度。
如图3所示，所述浮筒3下端通过阻尼组件与所述支撑板1上端面连接，所述阻尼组件包括固定设置在所述支撑板1上端面的活塞筒4，所述活塞筒4内滑动设置有活塞板8，所述活塞板8远离支撑板1的一端固定设置有活塞杆9，所述活塞杆9伸出活塞筒4顶部与浮筒3固定连接，所述活塞筒4靠近下部的侧壁上设置有多个第一通孔10。海面平静时，如图5所示，支撑板1静止沉浮在海里，浮筒3漂浮在海面上，活塞板8处于第一通孔10上方。通过设置活塞筒4、活塞板8及第一通孔10，在波浪能的作用下，所述浮筒3随波浪下沉，活塞板8在活塞筒4内向下滑动，活塞筒4内的水需通过多个体积小的第一通孔10排出，增加活塞板8在活塞筒4内向下滑动的阻力，即阻止浮筒3随波浪能下沉，减小浮筒3下沉幅度，从而减小浮筒3向下摇摆幅度。
进一步的，所述活塞筒4侧壁上沿竖直方向设置有滑板11，滑板11能够在活塞筒4侧壁上上下滑动，所述滑板11上端设置有钢丝14或钢绳，所述钢丝14另一端经过设置在活塞板8上方、滑块23上方与所述活塞板8连接。海面平静时，滑板11位于第一通孔10上方。滑板11向下运动，能够遮挡第一通孔10，阻止活塞筒4外部的水进入活塞筒4内，也就是说增加活塞筒4的配重，从而减小浮筒3摇摆幅度。所述浮筒3随波浪上浮，所述活塞板8在活塞筒4内向上滑动，滑板11由于自重作用向下滑动遮挡第一通孔10，活塞板8下方、活塞筒4内储存有水，增加阻尼组件重量，减小浮筒3向上摇摆幅度。
具体的，滑板11在活塞筒4侧壁上的设置方式可以为：所述活塞筒4侧壁上沿其高度方向设置有“┌”形第二通孔13，其中所述第二通孔13下端穿过所述第一通孔10，也就是说，第二通孔13与第一通孔10在活塞筒4侧壁上交叉垂直设置，外界中的水依次经过第一通孔10、第二通孔13、第一通孔10进入活塞筒4底部。所述滑板11滑动设置在第二通孔13内，滑板11横截面形状与第二通孔13横截面形状相对应，即在第一通孔10内，滑板11底部的水不会进入滑板11顶部。所述钢丝14经过第二通孔13的上方横部孔与所述活塞板8上端面连接。滑板11在第二通孔13内向下滑动时，由于钢丝14的牵引，活塞板8在活塞筒4内向上滑动，滑板11遮挡第一通孔10，增加活塞筒4的配重；活塞板8在活塞筒4内向下滑动时，由于钢丝14的牵引作用，滑板11在第二通孔13内向上滑动，打开第一通孔10，将活塞筒4内的水排出活塞筒4。
进一步的，所述活塞筒4内、活塞板8上方设置有固定板27，所述活塞板8下方与活塞筒4底部形成第一空腔17，所述活塞板8上方与固定板27下方形成第二空腔18，所述固定板27上方与活塞筒4顶部形成第三空腔20；所述第二通孔13顶部开口端与所述第三空腔20连通，第二通孔13的上方横部孔内固定设置有滑轮19，所述钢丝14经过滑轮19且穿过固定板27与活塞板8上端面连接。
进一步的，所述活塞筒4内、固定板27下端与活塞板8上端间设置有伸缩杆28，所述伸缩杆28外围设置有第一弹簧21。通过设置伸缩杆28，防止活塞板8在活塞筒4内的上下运动幅度。通过设置第一弹簧21，浮筒3随波浪上升时，活塞板8挤压第一弹簧21，减小浮筒3上升幅度。
进一步的，所述活塞板8内侧壁上、所述第一通孔10上端、所述活塞板8下方设置有限位块12。通过设置限位块12，限制活塞板8落入第一通孔10下方，防止水进入第二空腔18内。
更优的技术方案，“┌”形第二通孔13的竖部孔内的靠近其横部孔的位置设置有挡块16，用于分隔第二通孔13的竖部孔和横部孔，此时钢丝14依次穿过竖部孔、挡块16、横部孔与活塞板8上端面固定连接。所述第二通孔13竖部孔内靠近活塞杆9的一侧壁上、且位于挡块16下方设置有多个第三通孔15，所述第三通孔15用于连通第二空腔18与第二通孔13的竖部孔。第二空腔18内部、第二通孔13的竖部孔内填充有液压油。当浮筒3随波浪向上运动时，活塞杆9带动活塞板8在活塞筒4内向上运动，将第二空腔18内的液压油通过第三通孔15挤入第二通孔13的竖部孔内，由于第三通孔15的体积较小，增加了液压油流动的阻力。同时，当滑块23运动至第二通孔13内底部时，且由于伸缩杆28已经缩短至最短位置，由于液压油的推动作用，此时，浮筒3带动活塞杆9向上的力转化为滑块23向下挤压活塞筒4的力，向下挤压支撑板1，阻止支撑板1上的固定架2向上运动，活塞筒4顶部对活塞板8产生向下的力，减小浮筒3随波浪向上运动的幅度。
进一步的，活塞板8向上运动时，为了能够利用水对活塞板8下表面的表面张力，增大活塞板8向上运动的阻力，所述活塞板8下端面由与水具有较大表面张力的材质制成，如玻璃材质。
进一步的，所述固定架2上设置有与所述浮筒3对应的第三连杆5；所述浮筒3上铰接有第一连杆6，所述第一连杆6另一端铰接有第二连杆7，所述第二连杆7另一端沿第三连杆5长度方向滑动设置在第三连杆5上。浮筒3上下运动时，第二连杆7一端在第三连杆5上滑动。
进一步的，第二连杆7一端与第三连杆5滑动连接的实施方式可以为：所述第三连杆5外侧壁上沿其长度方向设置有“T”形滑槽22，所述滑槽22内滑动设置有对应的“T”形滑块23，所述滑块23与所述第二连杆7铰接。
进一步的，如图8所示，所述滑槽22内侧壁上设置有凹槽24，所述凹槽24内设置有第二弹簧25，所述第二弹簧25另一端设置有阻块26，所述阻块26远离第二弹簧25的一端为四棱柱台。浮筒3随波浪向上或向下运动时，滑块23在滑槽22内左右滑动，滑块23挤压阻块26，压缩第二弹簧25，增加滑块23在滑槽22内左右滑动的阻力，从而减小浮筒3上下运动幅度。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种浮式风机减摇阻尼装置，其特征在于：包括支撑板(1)、设置在支撑板(1)上方的浮筒(3)，所述浮筒(3)与固定风机的固定架(2)活动连接，所述固定架(2)底部固定设置在支撑板(1)上；所述浮筒(3)下端通过阻尼组件与所述支撑板(1)上端面连接，所述阻尼组件包括固定设置在所述支撑板(1)上的活塞筒(4)，所述活塞筒(4)内滑动设置有活塞板(8)，所述活塞板(8)远离支撑板(1)的一端设置有活塞杆(9)，所述活塞杆(9)伸出活塞筒(4)与浮筒(3)固定连接，所述活塞筒(4)靠近下部的侧壁上设置有多个第一通孔(10)；所述浮筒(3)随波浪下沉，活塞板(8)在活塞筒(4)内向下滑动，将活塞筒(4)内的水通过多个体积小的第一通孔(10)排出，增加活塞板(8)向下滑动的阻力。
2.根据权利要求1所述的一种浮式风机减摇阻尼装置，其特征在于：所述活塞筒(4)侧壁上沿竖直方向设置有滑板(11)，所述滑板(11)上端设置有钢丝(14)，所述钢丝(14)另一端经过设置在活塞板(8)上方、滑板(11)上方与所述活塞板(8)连接；所述浮筒(3)随波浪上浮，所述活塞板(8)在活塞筒(4)内向上滑动，滑板(11)向下滑动遮挡第一通孔(10)，活塞板(8)下方、活塞筒(4)内储存有水，增加阻尼组件重量。
3.根据权利要求2所述的一种浮式风机减摇阻尼装置，其特征在于：所述活塞筒(4)侧壁上沿其高度方向设置有“┌”形第二通孔(13)，所述第二通孔(13)下端穿过所述第一通孔(10)，所述滑板(11)滑动设置在第二通孔(13)内，所述钢丝(14)经过第二通孔(13)的上方横部孔与所述活塞板(8)上端面连接。
4.根据权利要求3所述的一种浮式风机减摇阻尼装置，其特征在于：所述活塞筒(4)内、活塞板(8)上方设置有固定板(27)，所述活塞板(8)下方与活塞筒(4)底部形成第一空腔(17)，所述活塞板(8)上方与固定板(27)下方形成第二空腔(18)，所述固定板(27)上方与活塞筒(4)顶部形成第三空腔(20)；所述第二通孔(13)顶部开口端与所述第三空腔(20)连通，第二通孔(13)的上方横部孔内固定设置有滑轮(19)，所述钢丝(14)经过滑轮(19)且穿过固定板(27)与活塞板(8)上端面连接。
5.根据权利要求4所述的一种浮式风机减摇阻尼装置，其特征在于：所述活塞筒(4)内、固定板(27)下端与活塞板(8)上端间设置有伸缩杆(28)，所述伸缩杆(28)外围设置有第一弹簧(21)。
6.根据权利要求5所述的一种浮式风机减摇阻尼装置，其特征在于：所述活塞板(8)内侧壁上、所述第一通孔(10)上端、所述活塞板(8)下方设置有限位块(12)。
7.根据权利要求6所述的一种浮式风机减摇阻尼装置，其特征在于：第二通孔(13)的竖部孔内的靠近其横部孔的位置设置有挡块(16)，钢丝(14)依次穿过竖部孔、挡块(16)、横部孔与活塞板(8)上端面固定连接；述第二通孔(13)竖部孔内靠近活塞杆(9)的一侧壁上、且位于挡块(16)下方设置有多个第三通孔(15)，所述第三通孔(15)用于连通第二空腔(18)与第二通孔(13)的竖部孔；第二空腔(18)内部、第二通孔(13)的竖部孔内填充有液压油。
8.根据权利要求7所述的一种浮式风机减摇阻尼装置，其特征在于：所述固定架(2)上设置有与所述浮筒(3)对应的第三连杆(5)；所述浮筒(3)上铰接有第一连杆(6)，所述第一连杆(6)另一端铰接有第二连杆(7)，所述第二连杆(7)另一端沿第三连杆(5)长度方向滑动设置在第三连杆(5)上。
9.根据权利要求8所述的一种浮式风机减摇阻尼装置，其特征在于：所述第三连杆(5)外侧壁上沿其长度方向设置有“T”形滑槽(22)，所述滑槽(22)内滑动设置有对应的“T”形滑块(23)，所述滑块(23)与所述第二连杆(7)铰接。
10.根据权利要求9所述的一种浮式风机减摇阻尼装置，其特征在于：所述滑槽(22)内侧壁上设置有凹槽(24)，所述凹槽(24)内设置有第二弹簧(25)，所述第二弹簧(25)另一端设置有阻块(26)，所述阻块(26)远离第二弹簧(25)的一端为四棱柱台。
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