[发明专利]具有发电功能调谐液体柱型减震装置

说明书

本发明涉及一种具有发电功能调谐液体柱型减震装置，包括一个两端密封U型管柱，其内装有一定量可自由流动的液体，在U型管柱底端内部的不同部位，分别装有一个以上的涡轮，每个涡轮包括两个圆盘、旋转轴、一组扇叶轴和扇叶，两个圆盘分别固定在U型管柱底端的上下两个面上，旋转轴的一端通过轴承与圆盘连接，各个扇叶位于两个圆盘之间并通过相应的扇叶轴连接在旋转轴上，旋转轴的另一端从U型管柱底端穿出，扇叶的转动通过旋转轴将转动力矩传递到管柱外部的发电机组中，带动发电机组进行发电。本发明在减震的同时可以发电。

技术领域

本发明涉及一种可安装在多种平台及高层建筑的具有发电功能的液柱式减震装置。

背景技术

多种陆地、海上高层建筑，在外载荷的作用下会产生明显的整体运动，降低结构强度，增大建筑受损的概率。陆上高层建筑因其细长的结构特性，在面对较强风载时，会产生较大幅度的往复运动，引起内部结构疲劳断裂，从而结构失效甚至破坏。海洋浮式平台处于离岸较远的深水区域，作业环境复杂。其整体运动，特别是水平运动振幅较大，这对于提高钻采作业效率、平台安全性和疲劳寿命都会带来不利影响。而传统的加强结构强度等方法来抑制这一运动往往会大幅度提高建筑成本，并且平台的运动性能是由平台的结构形式及其特性决定的，通过加强结构来提高其运动性能是非常困难的。日本三菱制钢公司曾针对消极减震装置进行改进，开发出一种节能型建筑减震装置(APWD)，添加了油压控制系统使其具有了积极性减震的功能。但因为油压装置本身最大承载压力的极限，使得该装置只能针对较小的建筑或荷载较低的工况，适用性较低。在其他的高效且低成本方案中，被动控制减震装置是一个较好的选择。该装置在减振过程中会吸收建筑运动所产生的的能量，产生大振幅的稳定的液柱往复振荡式运动，从而降低建筑或海上平台振动幅度，实现减震的效果。同时该设备设计、安装成本低，适用范围广，可在大型陆上建筑及海上平台上使用。、

与此同时，减震装置内部稳定规律的流体运动中所蕴含的能量，也是有着非常广阔的利用前景的。现有的潮流发电机及波浪能发电装置等，都是利用规律运动的潮汐能活波浪能进行发电。

目前现存的传统调谐液体柱型阻尼器主体通常为U型管柱并装有大量液体，在U型的水平管柱部分安装有开小孔的隔板或节流阀，管内的液体会随着管柱的运动而发生往复运动以实现减震效果。但因为U型管柱的密封性使得节流孔板的难以针对不同海况更换，使用范围较窄。且相较其占据的大量建筑空间，其仅能提供固定效果的减震作用使其适用性大打折扣。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有发电功能调谐液体柱型减震装置,可应用在经常遭受台风等较大风载的陆上建筑及在深海海况下工作的浮式平台等。技术方案如下：

一种具有发电功能调谐液体柱型减震装置，包括一个两端密封U型管柱，其内装有一定量可自由流动的液体，其特征在于，在U型管柱底端内部的不同部位，分别装有一个以上的涡轮，每个涡轮包括两个圆盘、旋转轴、一组扇叶轴和扇叶，两个圆盘分别固定在U型管柱底端的上下两个面上，旋转轴的一端通过轴承与圆盘连接，各个扇叶位于两个圆盘之间并通过相应的扇叶轴连接在旋转轴上，旋转轴的另一端从U型管柱底端穿出，穿出部位密封连接，扇叶的转动通过旋转轴将转动力矩传递到管柱外部的发电机组中，带动发电机组进行发电。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

(1)该装置主体为固定在平台上的U型管柱，其内部装有大量液体。固定在平台的TLCD会随着平台的运动而运动，其内部液体也因此产生相应的往复运动。当液体的运动接近平台的固有频率时，液体会因此产生大幅度的往复运动并吸收平台振动的部分动能，从而实现减震的效果。发电装置在转动的过程中同样会像传统的节流板一样为U型管柱内流体的往复运动提供阻尼力，但与形状固定的节流板只能提供单一的阻尼力不同。发电装置通过一根轴连接到发电装置，发电装置在发电过程中的施加的荷载不同，就会使得U型管柱内发电装置以不同速度转动，从而提供不同的阻尼力，在面对不同的海上工况时，可相应进行阻尼力调节，从而最大化减震效果。