一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器

1.本发明涉及风电设备减震技术领域，具体为一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器。


背景技术：

2.随着社会的发展，能源的利用量也越发的增大，可再生资源的利用也越来越受欢迎，风能作为一种可再生能源，无污染，并且资源丰富，用之不竭，具有广阔的潜能，从而得到越来越多的重视。相较于陆上风电，海上风能资源更为丰富，因此，海上风电在最近几年得到了广泛的发展。
3.为了获得更多的风力资源，海上风电逐步向深海发展，在较深海域风机通常采用浮式基础；目前，浮式海上风机的支撑平台有多种形式，包括sqar式、张力腿式、半潜式。其中，半潜式风机基础凭其可制造性和适用水深较广等优点，受到了广泛关注。
4.现有的半潜式浮式风机基础，因受洋流、风力等方面影响，存在稳定性差的问题；因此如何提高半潜式浮式风机基础的稳定性，特别是其受到洋流影响之下，如何减缓半潜式浮式风机基础的垂荡运动，便成为本领域人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，该减震器用以减缓半潜式浮式风机基础的垂荡运动，可有效保持半潜式浮式风机稳定运行，使其更好更稳定地进行发电作业。
6.一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，包括柱形钢外壳、铜套筒、上部套筒、下部套筒及磁环；柱形钢外壳的内部同轴固接铜套筒，柱形钢外壳的上部升降滑动导向连接有同轴扣装在铜套筒上部的上部套筒，柱形钢外壳的下部升降滑动导向连接有同轴扣装在铜套筒下部的下部套筒，且柱形钢外壳内同轴固设有为上部套筒及下部套筒提供轴向滑动导向的芯柱；磁环由上部套筒及下部套筒缓冲配合支撑，其中磁环的内圈滑动套装在下部套筒内并由下部套筒提供下行动力，磁环的外圈滑动内撑连接在上部套筒内并由上部套筒提供上行动力。
7.优选的，上部套筒及下部套筒均为同轴固接且包括内圈筒及外圈筒的双层套筒结构；
8.上部套筒的顶部封堵并轴向滑动套装在芯柱上，且上部套筒底部开口并扣装在铜套筒的上部；
9.下部套筒的底部封堵并轴向滑动套装在芯柱上，且下部套筒顶部开口并扣装在铜套筒的下部。
10.优选的，上部套筒的外圈筒轴向滑动并周向限位套装在铜套筒上部的周向外壁上，该上部套筒的内圈筒滑动内撑连接在铜套筒中上部的周向内壁上，且上部套筒的内圈筒端部径向固设有上行拖动磁环的上行带动环。
11.优选的，下部套筒的外圈筒轴向滑动并周向限位套装在铜套筒下部的周向外壁上，该下部套筒的内圈筒滑动套装在芯柱上并轴向延伸至铜套筒径向投影的中下部；且下部套筒的内圈筒端部径向固设有下行拖动磁环的下行带动环。
12.优选的，铜套筒的周向外壁上制出有多道轴向滑动并周向限位连接上部套筒及下部套筒的定位槽，该定位槽径向内凹并周向均布开设在铜套筒上部及下部的周向外壁上，该定位槽的两端均固设有缓冲块，且定位槽的内部滑动插接有摩擦块；摩擦块的一端径向穿透并固定连接在上部套筒的外圈筒以及下部套筒的外圈筒上。
13.优选的，芯柱上间隔套装有多段减震弹簧，该减震弹簧的一端固定连接在上部套筒的顶部封堵面或下部套筒的底部封堵面上，且减震弹簧的另一端减震支撑磁环的顶面或底面。
14.优选的，柱形钢外壳包括钢筒及端盖板，其中钢筒顶部及底部的轴向端面上固定封堵端盖板，且钢筒的中部径向穿透并固定连接有多根连接杆；连接杆的一端通过螺母径向支撑连接在钢筒的周向外壁上，连接杆的另一端径向延伸至钢筒内部并与铜套筒的周向外壁固定连接。
15.本发明的优点和技术效果是：
16.本发明的一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，通过将本装置装配到半潜式浮式风机基础，当半潜式浮式风机发生不稳定的垂荡运动时，可利用该装置中磁环的惯性运动以及与铜套筒产生的电磁阻尼作用减小半潜式浮式风机的垂荡运动幅值，有效减缓半潜式浮式风机的垂荡运动。
附图说明
17.图1为本发明的半剖图；
18.图2为本发明的外部示意图；
19.图3为本发明中柱形钢外壳的半开式结构示意图；
20.图4为本发明中铜套筒的结构示意图；
21.图5为本发明的内部结构示意图(未示出柱形钢外壳)；
22.图中：1-端盖板；2-芯柱；3-上部套筒；4-下行带动环；5-螺旋钉；6-磁环；7-螺母；8-钢筒；9-下部套筒；10-减震弹簧；11-连接杆；12-铜套筒；13-上行带动环；14-连接耳；15-固定螺丝；16-摩擦块；17-缓冲块；18-缓震弹簧；19-定位槽；
23.3.1-上部套筒的内圈筒；3.2-上部套筒的外圈筒；9.1-下部套筒的外圈筒；9.2-下部套筒的内圈筒。
具体实施方式
24.为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
25.一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，包括柱形钢外壳、铜套筒12、上部套筒3、下部套筒9及磁环6；柱形钢外壳的内部同轴固接铜套筒，柱形钢外壳的上部升降滑动导向连接有同轴扣装在铜套筒上部的上部套筒，柱形钢外壳的下部升降滑
动导向连接有同轴扣装在铜套筒下部的下部套筒，且柱形钢外壳内同轴固设有为上部套筒及下部套筒提供轴向滑动导向的芯柱2；磁环由上部套筒及下部套筒缓冲配合支撑，其中磁环的内圈滑动套装在下部套筒内并由下部套筒提供下行动力，磁环的外圈滑动内撑连接在上部套筒内并由上部套筒提供上行动力。
26.优选的，上部套筒及下部套筒均为同轴固接且包括内圈筒及外圈筒的双层套筒结构；
27.上部套筒的顶部封堵并轴向滑动套装在芯柱上，且上部套筒底部开口并扣装在铜套筒的上部；
28.下部套筒的底部封堵并轴向滑动套装在芯柱上，且下部套筒顶部开口并扣装在铜套筒的下部。
29.优选的，上部套筒的外圈筒3.2轴向滑动并周向限位套装在铜套筒上部的周向外壁上，该上部套筒的内圈筒3.1滑动内撑连接在铜套筒中上部的周向内壁上，且上部套筒的内圈筒端部径向固设有上行拖动磁环的上行带动环13。
30.优选的，下部套筒的外圈筒9.1轴向滑动并周向限位套装在铜套筒下部的周向外壁上，该下部套筒的内圈筒9.2滑动套装在芯柱上并轴向延伸至铜套筒径向投影的中下部；且下部套筒的内圈筒端部径向固设有下行拖动磁环的下行带动环4。
31.优选的，铜套筒的周向外壁上制出有多道轴向滑动并周向限位连接上部套筒及下部套筒的定位槽19，该定位槽径向内凹并周向均布开设在铜套筒上部及下部的周向外壁上，该定位槽的两端均固设有缓冲块17，且定位槽的内部滑动插接有摩擦块16；摩擦块的一端径向穿透并固定连接在上部套筒的外圈筒以及下部套筒的外圈筒上。
32.优选的，芯柱上间隔套装有多段减震弹簧10，该减震弹簧的一端固定连接在上部套筒的顶部封堵面或下部套筒的底部封堵面上，且减震弹簧的另一端减震支撑磁环的顶面或底面。
33.优选的，柱形钢外壳包括钢筒8及端盖板1，其中钢筒顶部及底部的轴向端面上固定封堵端盖板，且钢筒的中部径向穿透并固定连接有多根连接杆11；连接杆的一端通过螺母7径向支撑连接在钢筒的周向外壁上，连接杆的另一端径向延伸至钢筒内部并与铜套筒的周向外壁固定连接。
34.另外，本发明优选的，钢筒为两个半圆筒的对向拼接结构，其中两个半圆筒的一侧通过合页铰装连接，另一侧固设有连接耳14，通过在连接耳内插接固定螺丝15使两个半圆筒对接为完整的柱形钢外壳。
35.另外，本发明优选的，定位槽的两端均弹性支撑有缓震弹簧18，该缓震弹簧的自由端弹性支撑缓冲块，用以缓冲摩擦块在定位槽内上下滑动至极限位置时与铜套筒外壁产生的硬性撞击。
36.另外，本发明优选的，摩擦块的一侧固定连接有螺旋钉5，该螺旋钉径向穿透并螺纹连接在上部套筒的外圈筒以及下部套筒的外圈筒上。
37.为了更清楚地描述本发明的具体实施方式，下面提供一种实施例：
38.本发明的一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，在安装时需先将下部套筒的内圈筒9.2与芯柱2进行贯穿连接，芯柱2的下端部分有与下部套筒的内圈筒9.2贯穿连接的凹槽，下部套筒的外圈筒9.1与铜套筒12的外侧进行接触连接。
39.进一步地，将磁环6贯穿连接到下部套筒的内圈筒9.2外侧。
40.进一步地，铜套筒12外侧的定位槽19上、下两端设置缓冲装置。
41.进一步地，定位槽19上、下两端缓冲装置由缓震弹簧18及缓冲块17组成，缓震弹簧18的一端与定位槽19的一段固定连接，缓冲块17则与缓震弹簧的18的另一端固定连接，构成缓冲装置。
42.进一步地，在下部套筒的内圈筒9.2上端固定连接下行带动环4，并在下部套筒的外圈筒9.1与铜套筒12外侧定位槽19对应位置设置螺旋钉5，并使螺旋钉5的一端进入铜套筒12外侧设置的定位槽19中，并于定位槽19中的摩擦块16进行固定连接，摩擦块16在定位槽19中通过进行上下反复运动从而起到摩擦减缓的作用。
43.进一步地，上部套筒的内圈筒3.2与铜套筒12内侧的凹槽进行接触连接，并在上部套筒的内圈筒3.2的下端固定连接上行带动环，磁环6位于上部套筒的内圈筒3.2与下部套筒的内圈筒9.1的中间，并在中间进行上、下往复惯性运动。
44.进一步地，在上部套筒的外圈筒3.1与铜套筒12外侧定位槽19对应位置设置螺旋钉5，并使螺旋钉5的一端进入铜套筒12外侧设置的定位槽19中，并于定位槽19中的摩擦块16进行固定连接，摩擦块16在定位槽19中通过进行上下反复运动从而起到摩擦减缓的作用。
45.进一步地，铜套筒12中端位置与钢环8中间设置四个连接杆11，连接杆11的内测端与铜套筒12外侧中部位置进行固定连接，连接杆11的外侧端贯穿于钢环8的连接孔，在钢环8最外侧的螺母7将四个连接杆与钢环8进行固定连接。钢环8由两部分及两个半圆柱环组成，两部分通过若干个固定螺丝15在钢环8所固定连接的固定器14上进行固定连接，钢环8的上、下端则与上、下盖板进行紧密固定连接。
46.进一步地，半潜式浮式风机在海上，由于海上风浪的作用，其所产生的垂荡作用不可避免，因此可通过一些措施进行减缓其垂荡作用，从而减轻其垂荡作用的危害。当半潜式浮式风机由于海上波浪的作用发生垂荡作用时，发明装置中的磁环6贯穿于芯柱2上，并由半潜式浮式风机的上下垂荡带动，由于惯性力的作用，会使磁环6在装置内发生相反于半潜式浮式风机的惯性运动。
47.进一步地，由于磁环6在铜套筒12内部进行上下反复的惯性运动，从而会使磁环6自身产生的磁场，在进行上下反复的惯性运动通过铜套筒12时，使其铜套筒12内部的磁通量迅速不断地进行变化，从而使铜套筒12内部产生感生电流，这一电流将会产生磁场，从而会阻碍两者的相对运动，又由于铜套筒12处于相对固定位置，则相对的会对磁环6产生运动阻力，阻止磁环6在铜套筒12内部进行上下反复的惯性运动。
48.进一步地，磁环6的惯性上下反复运动阻力与半潜式浮式风机的运动方向相反，从而减缓半潜式浮式风机的垂荡幅度，进而减弱半潜式浮式风机的垂荡作用。
49.进一步地，由于此减震器相对于半潜式浮式风机的较小，则半潜式浮式风机的上下垂荡作用对于减震器的幅度较大，当磁环6上下幅度较大时，会接触于上、下部套筒内部连接的减震弹簧10，减震弹簧10带动与其连接的下部套筒9沿芯柱2向下的滑动，同时下部套筒的外圈筒9.1与铜套筒12的外侧通过螺旋钉5连接，与螺旋钉5内测相连接的摩擦块16与铜套筒12外侧的定位槽19相接触，其上下滑动会产生摩擦力，对磁环6起到缓冲作用，从而减缓半潜式风机垂荡向上的幅度，相对的增大其稳定性。
50.进一步地，当磁环6沿芯柱2向上滑动时，会与下部套筒的内圈筒9.2上端的下行带动环接触，并带动下部套筒9向上滑动，同时又由于下部套筒的外圈筒9.1与铜套筒12的外侧通过螺旋钉5连接，与螺旋钉5内测相连接的摩擦块16与铜套筒12外侧的定位槽19相接触，其上下滑动会产生摩擦力，对磁环起到缓冲作用，从而减缓半潜式浮式风机垂荡向下的幅度，相对的增大其稳定性。
51.进一步地，在半潜式浮式风机的三个浮筒内壁可适量固定此减震装置，可根据实际情况进行装配，例如：可进行装配一行，每行四个此装置，从而减缓半潜式浮式风机的垂荡作用；也可根据具体情况适当装配。
52.最后，本发明的未述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。
53.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，其特征在于：包括柱形钢外壳、铜套筒、上部套筒、下部套筒及磁环；所述柱形钢外壳的内部同轴固接铜套筒，柱形钢外壳的上部升降滑动导向连接有同轴扣装在铜套筒上部的上部套筒，柱形钢外壳的下部升降滑动导向连接有同轴扣装在铜套筒下部的下部套筒，且柱形钢外壳内同轴固设有为上部套筒及下部套筒提供轴向滑动导向的芯柱；所述磁环由上部套筒及下部套筒缓冲配合支撑，其中磁环的内圈滑动套装在下部套筒内并由下部套筒提供下行动力，磁环的外圈滑动内撑连接在上部套筒内并由上部套筒提供上行动力。2.根据权利要求1所述的一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，其特征在于：所述上部套筒及下部套筒均为同轴固接且包括内圈筒及外圈筒的双层套筒结构；所述上部套筒的顶部封堵并轴向滑动套装在芯柱上，且上部套筒底部开口并扣装在铜套筒的上部；所述下部套筒的底部封堵并轴向滑动套装在芯柱上，且下部套筒顶部开口并扣装在铜套筒的下部。3.根据权利要求2所述的一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，其特征在于：所述上部套筒的外圈筒轴向滑动并周向限位套装在铜套筒上部的周向外壁上，该上部套筒的内圈筒滑动内撑连接在铜套筒中上部的周向内壁上，且上部套筒的内圈筒端部径向固设有上行拖动磁环的上行带动环。4.根据权利要求2所述的一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，其特征在于：所述下部套筒的外圈筒轴向滑动并周向限位套装在铜套筒下部的周向外壁上，该下部套筒的内圈筒滑动套装在芯柱上并轴向延伸至铜套筒径向投影的中下部；且下部套筒的内圈筒端部径向固设有下行拖动磁环的下行带动环。5.根据权利要求3或4所述的一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，其特征在于：所述铜套筒的周向外壁上制出有多道轴向滑动并周向限位连接上部套筒及下部套筒的定位槽，该定位槽径向内凹并周向均布开设在铜套筒上部及下部的周向外壁上，该定位槽的两端均固设有缓冲块，且定位槽的内部滑动插接有摩擦块；所述摩擦块的一端径向穿透并固定连接在上部套筒的外圈筒以及下部套筒的外圈筒上。6.根据权利要求2所述的一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，其特征在于：所述芯柱上间隔套装有多段减震弹簧，该减震弹簧的一端固定连接在上部套筒的顶部封堵面或下部套筒的底部封堵面上，且减震弹簧的另一端减震支撑磁环的顶面或底面。7.根据权利要求1所述的一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，其特征在于：所述柱形钢外壳包括钢筒及端盖板，其中钢筒顶部及底部的轴向端面上固定封堵端盖板，且钢筒的中部径向穿透并固定连接有多根连接杆；所述连接杆的一端通过螺母径向支撑连接在钢筒的周向外壁上，连接杆的另一端径向延伸至钢筒内部并与铜套筒的周向外壁固定连接。

技术总结
本发明公开了一种可减缓半潜式海上风机基础垂荡运动的惯性电磁减震器，包括柱形钢外壳、铜套筒、上部套筒、下部套筒及磁环；柱形钢外壳的内部同轴固接铜套筒，柱形钢外壳的上部升降滑动导向连接有同轴扣装在铜套筒上部的上部套筒，柱形钢外壳的下部升降滑动导向连接有同轴扣装在铜套筒下部的下部套筒，且柱形钢外壳内同轴固设有为上部套筒及下部套筒提供轴向滑动导向的芯柱；磁环由上部套筒及下部套筒缓冲配合支撑，其中磁环的内圈滑动套装在下部套筒内并由下部套筒提供下行动力，磁环的外圈滑动内撑连接在上部套筒内并由上部套筒提供上行动力。该减震器用以减缓半潜式浮式风机基础的垂荡运动，可有效保持半潜式浮式风机稳定运行及发电作业。定运行及发电作业。定运行及发电作业。


技术研发人员：程星磊 曹建康 王丕光 汪明元 鹿群
受保护的技术使用者：天津城建大学
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/15