[发明专利]一种结合电磁感应的颗粒阻尼三向稳荡板

说明书

本发明涉及一种结合电磁感应的颗粒阻尼三向稳荡板，该稳荡板为具有厚度的、内部为空腔的平板结构，稳荡板的内部空腔被腔体隔板分隔为若干小空腔，包括封闭小空腔和开放空腔，封闭小空腔内设有阻尼颗粒腔，阻尼颗粒腔内装填阻尼颗粒，开放空腔内设有在各向水流冲击作用下进行阻尼的减振单元，其中，减振单元包括固接于开放空腔内的空腔旋转轮轴、活动安装于空腔旋转轮轴上的空腔旋转叶轮、固定在空腔旋转叶轮上的多个阻尼颗粒腔，阻尼颗粒腔内安装阻尼颗粒。该稳荡板在海洋激励下，水流通过颗粒阻尼叶轮排水，带动叶轮旋转使内部颗粒旋转运动引发电磁感应的能量消耗、颗粒与边界摩擦碰撞来并耗散结构的动能，显著降低初振。

技术领域

本发明属于海洋工程振动控制领域，具体涉及一种结合电磁感应的颗粒阻尼三向稳荡板。

背景技术

随着海洋平台活动到更远的海域，工程造价和建设复杂度增加的非浮动式海洋平台缺点逐渐暴露，被适应性更强的半潜式海洋平台逐渐取代。半潜式平台相较于其他常用类型平台，具有抗风激，浪激能力强、用途广泛的特点，逐渐成为深海钻井的主流平台。但由于半潜式平台吃水有限，以及半潜式平台的竖直撑柱水平挡水效率低的特点，产生的稳荡和横荡振动问题显著影响其使用性能。为解决这一问题，稳荡板作为附属阻尼结构被引入。通过在平台底部设置与平台主体结构相连的水平平板，有效增大稳荡时的附加质量，使之可避开波能集中的振动周期，减轻平台的稳荡振动。

然而，目前常见的稳荡板仍存在着一些不足：首先，大部分稳荡板只考虑垂荡运动，即一般的垂荡板，忽略横荡牵连的摇摆运动引起垂荡。其次，由于半潜式平台主体结构吃水较浅，稳荡板水位布置浅，不能忽略表面洋流的水平和垂直运动；其次，现有的稳荡板多为整体平面结构，对水流无疏散作用，与水流的相互作用力大，强水流时候容易产生较大的反作用力，降低稳荡效果。其次，对于一般半潜式平台，稳荡板的附加质量提供的阻尼不大；此外，传统稳荡板主要依靠边缘阻尼耗能以及漩涡耗能，所能提供的阻尼也不大；还常常因结构强度不足遭到损坏。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有稳荡板在半潜式海洋平台的应用中横荡控制不足，附加质量不足、阻尼和阻尼方向有限以及稳荡板的结构安全性低等问题，提供一种结合电磁感应的颗粒阻尼三向稳荡板，该稳荡板横荡和垂荡控制能力强，结构安全性高，稳定性好，工艺简单。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种结合电磁感应的颗粒阻尼三向稳荡板，设于海洋平台底部，该稳荡板为具有厚度的、内部为空腔的平板结构，所述稳荡板的内部空腔被腔体隔板分隔为若干小空腔，包括多个独立的封闭小空腔和与外界相通的开放空腔，所述封闭小空腔内设有阻尼颗粒腔，阻尼颗粒腔内装填阻尼颗粒，所述开放空腔内设有在各向水流冲击作用下进行阻尼的减振单元，其中，所述减振单元包括固接于开放空腔内的空腔旋转轮轴、活动安装于空腔旋转轮轴上的空腔旋转叶轮、固定在空腔旋转叶轮上的多个阻尼颗粒腔，所述阻尼颗粒腔内安装阻尼颗粒。

优选地，所述阻尼颗粒腔为球状或椭球状的空心腔体，采用具有电阻的无磁性电导体材质制得，所述阻尼颗粒为磁颗粒。

优选地，所述阻尼颗粒腔的内壁以及阻尼颗粒的表面均设置缓冲材料。

优选地，所述缓冲材料采用橡胶、棉或塑料。

优选地，所述阻尼颗粒腔内设置一个阻尼颗粒，所述封闭小空腔内的阻尼颗粒直径为50-100mm，表面包裹1-2mm的缓冲材料，所述空腔旋转叶轮上的阻尼颗粒直径为10-60mm，表面包裹0.1-0.5mm的缓冲材料。

优选地，所述稳荡板内部设置内腔支撑桁架，内腔支撑桁架外部焊接钢板，所述稳荡板的整体形状为周边设有齿状切角的类圆柱壳体或蜂巢式壳体。

优选地，所述稳荡板的边缘厚度不超过2.5m，齿状切角形状为类机翼曲面。

优选地，所述稳荡板的外部设有粘阻材料。