[发明专利]一种旋摆组合发电与振动抑制的装置及方法

说明书

本发明涉及一种旋摆组合发电与振动抑制的装置及方法，装置由旋摆系统、系泊系统和电路输出系统三部分组成。当洋流流经从属立管时，若两块发电尾板关于洋流来流方向不对称时，海水冲击在两块发电尾板上将产生大小不同的扭矩，推动整个旋摆系统绕集电立管旋转，直至旋摆系统位于集电立管的背流侧且洋流与两块发电尾板的攻角保持相等。此时，发电尾板在洋流的冲击下往复摆动，从而带动磁极套筒旋转发电，产生的电能由输电线输送至防水电滑环，再通过集电立管外输。发电尾板的往复摆动破坏集了从电立管上脱落旋涡的发展和迁移，从而扰乱了集电立管后部的周期性流场，有效抑制了集电立管的涡激振动，延长了集电立管的使用寿命。

技术领域

本发明属于海洋新能源开发利用与涡激振动抑制技术领域，具体涉及一种旋摆组合发电与振动抑制的装置及方法。

背景技术

电能是人们生产、生活必不可缺的一种能源形式，目前我国最主要的发电方式仍然是火力发电。火力发电不仅需要消耗大量的煤炭资源，还会造成严重的环境污染。在当代既要绿水青山又要金山银山的时代背景下，如何开发新型无污染的发电方式是我国社会可持续发展的潜在突破口。

随着社会经济不断深入发展，能源需求持续增长，供需矛盾也急剧凸显。我国现有陆地资源逐渐匮乏，向海洋和深海要资源的脚步日趋加紧。其中海底石油、天然气、可燃冰等资源的开发过程中都会存在海洋平台桩脚、海洋立管等结构物的涡激振动问题，传统解决方法是添加附属装置抑制其振动，忽略了振动所产生的潜在能量。如何在有效抑制生产装备涡激振动的同时收集振动产生的能量使之转化为电能，是一个值得探索的研究方向。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对当前背景技术中提出的现状不足，提出一种高效、无污染的旋摆组合发电与振动抑制的装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种旋摆组合发电与振动抑制的装置由旋摆系统、系泊系统和电路输出系统组成。旋摆系统由一根从属立管、两块发电尾板、两根发电轴、两个磁极套筒和两根传动杆组成。系泊系统由一根集电立管、两个防撞环、两个转向轴承和两根锚链组成。电路输出系统由一个防水电滑环、一根柔性电线管及输电线组成。

从属立管是一根实心圆柱，从属立管圆周面中部开有关于从属立管轴向剖面对称的两个扇形槽，每个扇形槽中固定有一个直立的小圆柱，用于固定发电尾板。在从属立管每个扇形槽中固定的小圆柱上等间距布置有三个尾板轴承，尾板轴承为内嵌圆柱滚子的内外圈结构。在两个扇形槽之间的从属立管外壁沿垂轴向布置有一对固定螺纹柱，与固定螺纹柱相对的从属立管另一侧外壁上对称地焊接有两块中部开设圆孔的矩形连接板，且在两块矩形连接板之间的从属立管外壁中部设有电路通道接口。

发电尾板是一块与从属立管高度相等的矩形平板。发电尾板前端开设有半圆形凹槽，半圆形凹槽的直径和尾板轴承的外径相等，半圆形凹槽长度与从属立管扇形槽中固定圆柱的高度相等。在发电尾板半圆形凹槽的两侧壁对称开有螺纹孔，螺纹孔的位置与从属立管扇形槽中固定圆柱上的尾板轴承对齐。每块发电尾板与从属立管用三个发电尾板栓连接固定。发电尾板栓卡抱尾板轴承，发电尾板栓两侧对称设有四个圆孔，圆孔的大小和位置与发电尾板前端侧面壁上的螺纹孔相匹配。两块发电尾板分别在各自后部的上方和下方开设有一个矩形窗口，在发电尾板后端面与矩形窗口对应的位置开设一个“工”形槽道，槽道的高度大于窗口高度，凹槽宽度小于发电尾板宽度，在发电尾板“工”形凹槽的上下两端设有两个螺纹孔。发电尾板的“工”形凹槽内装有一个“工”形圆柱滑动杆。滑动杆由一块滑动杆限位板限位，滑动杆限位板是一个两端开有圆孔的矩形平板，宽度与发电尾板宽度相等，圆孔的大小及位置与发电尾板后端面上的螺纹孔大小和位置匹配。