一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台

1.本发明涉及一种浮式风机平台，尤其涉及一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台。


背景技术：

2.现有技术的直筒式浮式平台可分为两类，一类为深吃水的spar平台，另一类则是以fpso为代表的吃水不深、外径较大的圆筒形浮式平台。
3.圆筒形平台的特点是：吃水不深，通常20～30米左右；水线面面积较大，筒体水线面直径通常超过50米，大直径平台可超过100米，排水量比较大；平台的浮心低于重心，依靠水线面的惯性矩保证平台所需的稳性；主要依靠环绕安装在圆筒外壁的减动结构(阻尼结构)来改善水动力性能、尤其是垂荡运动性能。
4.其缺点是：现行圆筒形浮式平台由于垂荡刚度大，通常垂荡固有周期16秒左右，恶劣海况条件下多数圆筒形浮式平台的垂荡运动性能不佳；为了加大垂荡固有周期，优化运动性能，通常需要加大减动结构的尺度、尤其是外径，增加平台吃水、通常需使减动结构的顶部位于30米水深以下。但是，如需建造储液量小(如小型圆筒形fpso)、或无须储液，以及操作重量小(如2～3万吨)的圆筒形浮式平台，如井口平台、油气生产平台、发电平台、水产养殖平台等，其排水量不大，吃水不深，在恶劣海况条件下水动力性能将变得很差，采用上述改善运动性能的措施的难度十分大，无法达到所希望的效果。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明目的是提供一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台，使用电磁阻尼作为减动结构，同时具备发电功能。
6.技术方案：本发明包括中央底柱、减动结构和浮筒，所述的中央底柱外围套有减动结构，所述的减动结构包括多个减动单元，多个减动单元以中央底柱为中心呈环形阵列，每个减动单元内部均设有浮筒，所述的浮筒与减动单元之间形成阻尼减动，相邻的浮筒及浮筒与中央底柱之间均连接为一体。
7.所述的减动单元采用环状单元，相邻的环状单元之间通过平衡臂连接固定，提高整体结构的稳定性。
8.所述的环状单元包括套环基体，所述的套环基体内圈环形阵列有多块防撞板，防撞板通过支撑件与套环基体连接，由于套环基体设置在浮筒外围，并且具有上下升沉运动的自由度，因此设置防撞板避免套环基体随波浪运动时损坏浮筒。
9.所述的套环基体内沿环形设置有若干个磁流液仓，当其中灌注磁流液后，便形成了多个磁体结构。
10.所述的套环基体外侧环形阵列有多块平衡翼板，由于设定上整个套环结构浮在水面以上，随波浪上下运动，因此设置平衡翼板保持结构的稳性。
11.所述的浮筒包括浮筒基体和磁感线圈，所述浮筒基体的筒壁中设有空心夹层，所
述的磁感线圈设置在夹层之中，该磁感线圈通过导管架中线路的传导，与中央底柱中的蓄电池形成闭合回路。
12.所述的中央底柱包括底柱基体和蓄电池，所述的蓄电池安置于底柱基体的中空舱室中。
13.所述的蓄电池与磁感线圈连接，磁感线圈切割磁感线产生的电流则储存至蓄电池内。
14.所述的浮筒与中央底柱及相邻的浮筒之间均通过导管架连接，作为浮动装置为整个浮式风机平台提供浮力。
15.有益效果：本发明使用磁力振子与磁感应线圈组成的电磁阻尼作为平台的减动结构，显著增加了平台运动的粘性阻尼，更加环保有效，并且适用性广泛；采用舱室加载磁流液的方式形成磁力振子，使得磁力大小可根据不同工作情况进行更改调节，使得发电效率以及平台水动力性能达到最佳效果；平台振动所导致的磁感线圈切割磁感线会产生电流，起到利用海洋能发电的作用。
附图说明
16.图1为本发明的整体结构示意图；
17.图2为本发明的中央底柱示意图；
18.图3为图2的剖视图；
19.图4为本发明的减动结构示意图；
20.图5为图4的剖视图；
21.图6为本发明的浮筒结构示意图；
22.图7为图6的剖视图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明作进一步说明。
24.如图1至图7所示，本发明包括中央底柱1、导管架2、减动结构3和浮筒4，其中，中央底柱1位于减动结构3的圆心位置处，减动结构3包括环状单元31和平衡臂32，如图4所示，环状单元31以中央底柱1为圆心呈环形阵列分布，相邻的两个环状单元31之间通过平衡臂32连接，每个环状单元31内部均套有浮筒4，浮筒4与环状单元31之间形成电磁阻尼减动结构。
25.如图2和图3所示，中央底柱1包括底柱基体11和蓄电池12，设置在整体结构的中心位置。中央底柱1作为支撑底座，上方与所需安装的风力机相连接，两台蓄电池12对称地安置于底柱基体11的中空舱室中。
26.如图6和图7所示，浮筒4为中空的圆柱形结构，三组浮筒4以中央底柱1为中心，对称的分布在其周围；相邻的浮筒4之间、浮筒4与中央底柱1之间均由导管架2进行连接固定，作为浮动装置为整个浮式风机平台提供浮力。浮筒4作为浮动装置，为整个浮式风机平台提供浮力，包括浮筒基体41和磁感线圈42。浮筒基体41为中部空心的圆筒结构；筒壁中设有空心夹层，磁感线圈42设置在夹层之中，该磁感线圈42通过导管架2中线路的传导，与中央底柱1中的蓄电池12形成闭合回路，当环状减动结构受波浪影响产生上下浮动时，便可通过线圈切割磁感线的方式形成电磁阻尼，以此作为平台的减动结构，减少平台的运动响应，提高
运动性能，同时达到发电储能的效果。
27.如图4所示，减动结构3采用环状结构，该圆环上阵列有三组环状单元31，三组环状单元31分别环绕在对应的浮筒4外围，环状单元31之间由环状平衡臂进行连接固定，提高整体结构的稳定性。环状减动结构不与浮筒直接相连，具备上下垂向活动的自由度。
28.如图5所示，环状单元31包括套环基体311、支撑件312、防撞板313、磁流液仓314以及平衡翼板315，套环基体311外侧环形阵列有三块平衡翼板315，由于设定上整个套环结构浮在水面以上，随波浪上下运动，因此设置平衡翼板315保持结构的稳性。套环基体311内圈环形阵列有多块防撞板313，防撞板313呈弧形结构，并通过支撑件312与套环基体311连接，由于套环基体设置在浮筒4外围，并且具有上下升沉运动的自由度，因此设置防撞板313避免套环基体随波浪运动时损坏浮筒4。
29.套环基体311内沿环形设置有若干个中空的磁流液仓314，当其中灌注磁流液后，便形成了多个磁体结构，当其与减动结构3一起随波浪上下浮沉运动时，形成磁力振子，使得浮筒4中的磁感线圈42进行切割磁感线发电的同时，也通过电磁阻尼起到减动的作用，减缓波浪对浮式风机平台的影响，减少整体结构的晃动，提高稳性。同时可以通过控制磁流液的液量，改变振子磁力的大小，可以根据实际的海况、风机大小等因素调控电磁阻尼的大小，达到最佳效果。磁感线圈42切割磁感线产生的电流则储存至蓄电池32内。


技术特征：
1.一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台，其特征在于，包括中央底柱(1)、减动结构(3)和浮筒(4)，所述的中央底柱(1)外围套有减动结构(3)，所述的减动结构(3)包括多个减动单元，多个减动单元以中央底柱(1)为中心呈环形阵列，每个减动单元内部均设有浮筒(4)，所述的浮筒(4)与减动单元之间形成阻尼减动，相邻的浮筒(4)及浮筒(4)与中央底柱(1)之间均连接为一体。2.根据权利要求1所述的一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台，其特征在于，所述的减动单元采用环状单元(31)，相邻的环状单元(31)之间通过平衡臂(32)连接。3.根据权利要求2所述的一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台，其特征在于，所述的环状单元(31)包括套环基体(311)，所述的套环基体(311)内圈环形阵列有多块防撞板(313)，防撞板(313)通过支撑件(312)与套环基体(311)连接。4.根据权利要求3所述的一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台，其特征在于，所述的套环基体(311)内沿环形设置有若干个磁流液仓(314)。5.根据权利要求3或4所述的一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台，其特征在于，所述的套环基体(311)外侧环形阵列有多块平衡翼板(315)。6.根据权利要求1所述的一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台，其特征在于，所述的浮筒(4)包括浮筒基体(41)和磁感线圈(42)，所述浮筒基体(41)的筒壁中设有空心夹层，所述的磁感线圈(42)设置在夹层之中。7.根据权利要求1所述的一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台，其特征在于，所述的中央底柱(1)包括底柱基体(11)和蓄电池(12)，所述的蓄电池(12)安置于底柱基体(11)的中空舱室中。8.根据权利要求7所述的一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台，其特征在于，所述的蓄电池(12)与磁感线圈(42)连接。9.根据权利要求1所述的一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台，其特征在于，所述的浮筒(4)与中央底柱(1)及相邻的浮筒(4)之间均通过导管架(2)连接。

技术总结
本发明公开了一种采用电磁阻尼减动结构的浮式风机平台，包括中央底柱、减动结构和浮筒，所述的中央底柱外围套有减动结构，所述的减动结构包括多个减动单元，多个减动单元以中央底柱为中心呈环形阵列，每个减动单元内部均设有浮筒，所述的浮筒与减动单元之间形成阻尼减动，相邻的浮筒及浮筒与中央底柱之间均连接为一体。本发明使用磁力振子与磁感应线圈组成的电磁阻尼作为平台的减动结构，显著增加了平台运动的粘性阻尼，更加环保有效，并且适用性广泛；采用舱室加载磁流液的方式形成磁力振子，使得磁力大小可根据不同工作情况进行更改调节，使得发电效率以及平台水动力性能达到最佳效果。佳效果。佳效果。


技术研发人员：白旭 束元超 杨翔宇 罗小芳 张涛 韩超帅 邹涛
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：2022.02.22
技术公布日：2022/5/10