[发明专利]基于变质量的宽频VIV能量收集装置及其效率验证方法

权利要求书

1.一种基于变质量的宽频VIV能量收集装置，其特征在于：包括台架(1)、电磁变质量装置(2)、电磁发电机构(3)、多个驰振机构(4)和多个上弹性件(5)，所述台架(1)为匚字形架体；电磁变质量装置(2)包括封盖(2-1)、上筒体(2-2)、纵向连接柱(2-3)和移动条(2-4)，纵向连接柱(2-3)竖直设置在台架(1)的上方，台架(1)的两侧分别设置有多个驰振机构(4)，纵向连接柱(2-3)的顶端同轴设置有上筒体(2-2)，上筒体(2-2)顶端可拆卸连接有封盖(2-1)，上筒体(2-2)内设置有若干个电磁线圈(7)，若干个电磁线圈(7)之间形成有内腔，内腔内设置有若干个铁磁性小球(20)，上筒体(2-2)分别通过至少一个上弹性件(5)与台架(1)的两端相连接，纵向连接柱(2-3)的下端设置有移动条(2-4)，电磁发电机构(3)设置在台架(1)上，电磁发电机构(3)的输入端与移动条(2-4)相连接。

2.根据权利要求1所述的基于变质量的宽频VIV能量收集装置，其特征在于：所述台架(1)包括底座(1-1)和两个T形立柱(1-2)，底座(1-1)水平设置，两个T形立柱(1-2)竖直并列设置在底座(1-1)的两端处；纵向连接柱(2-3)处于两个T形立柱(1-2)之间，每个T形立柱(1-2)底端与底座(1-1)固定连接，每个T形立柱(1-2)顶部的两端各对应设置有一个驰振机构(4)。

3.根据权利要求2所述的基于变质量的宽频VIV能量收集装置，其特征在于：上筒体(2-2)配合设置有两个连接件(6)，上筒体(2-2)设置在两个连接件(6)之间，每个连接件(6)包括连接块(6-1)和第一光柱(6-2)，连接块(6-1)的一端固定连接在上筒体(2-2)的外壁上，连接块(6-1)的另一端加工有第一通孔(19)，第一光柱(6-2)的一端与两个T形立柱(1-2)中的一个所述T形立柱(1-2)固定连接，第一光柱(6-2)的另一端穿过第一通孔(19)与两个T形立柱(1-2)中的另一个所述T形立柱(1-2)固定连接，上筒体(2-2)通过连接块(6-1)沿第一光柱(6-2)的长度方向往复运动。

4.根据权利要求2所述的基于变质量的宽频VIV能量收集装置，其特征在于：纵向连接柱(2-3)与移动条(2-4)之间设置有连接头(8)，连接头(8)的上端与纵向连接柱(2-3)的下端固定连接，连接头(8)的下端与移动条(2-4)固定连接，连接头(8)上加工有第二通孔(9)，第二通孔(9)内穿设有第二光柱(10)，第二光柱(10)的两端分别与两个T形立柱(1-2)固定连接；连接头(8)和每个T形立柱(1-2)之间通过至少一个下弹性件(11)相连接。

5.根据权利要求4所述的基于变质量的宽频VIV能量收集装置，其特征在于：电磁发电机构(3)包括电磁发动机(3-1)、输入轴(3-2)和齿轮(3-3)，电磁发动机(3-1)与输入轴(3-2)相连接，输入轴(3-2)上套装有齿轮(3-3)，所述移动条(2-4)朝向齿轮(3-3)的一侧面设置有齿条(12)，齿条(12)与齿轮(3-3)相啮合配合。

6.根据权利要求2、3、4或5所述的基于变质量的宽频VIV能量收集装置，其特征在于：驰振机构(4)包括配重杆(4-1)、方柱(4-2)和两个压电片(4-3)，所述配重杆(4-1)的长度方向与T形立柱(1-2)的高度方向同向，方柱(4-2)的一端与配重杆(4-1)的中部固定连接，方柱(4-2)的另一端与T形立柱(1-2)固定连接，方柱(4-2)的两侧外壁上分别设置有一个压电片(4-3)。

7.利用根据权利要求6所述的基于变质量的宽频VIV能量收集装置实现的效率验证方法，其特征在于：首先建立驰振能量振动方程模型，然后基于有限差分法对常微分方程组进行求解，基于分析数据，根据基于变质量的宽频VIV能量收集装置的基础数据进行计算分析，得出理论指标值，将理论指标值与基于变质量的宽频VIV能量收集装置的实际指标值相比较，从而实现对基于变质量的宽频VIV能量收集装置的能量收集性能的验证过程。