一种兼具海流发电功能的涡激振动抑制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种兼具海流发电功能的涡激振动抑制装置，包括线圈、套筒和叶片，线圈缠绕在海洋管道外壁，套筒套装在海洋管道的外面，在套筒上端和下端安装有上轴承和下轴承，且轴承外圈设有凹槽，叶片两端设有弹性限位件，可插入凹槽内；且叶片为横截面为弧形片状结构，靠近套筒侧的叶片厚度大于远离套筒侧的叶片厚度，叶片内部沿其长度方向设置有磁条；弹性限位件采用弹性卡接方式设计，包括通过弹簧连接的梯形卡头及限位本体，叶片固定的更加牢固；海流冲击叶片，推动其绕着管道旋转，磁条随着叶片旋转，造成线圈切割磁感线，与此同时，旋转的叶片也会扰乱管道周围的流场，破坏了尾流，影响漩涡的产生，进而达到抑制涡激振动的目的。

A vortex induced vibration suppression device with the function of sea current generating power

The utility model relates to a vortex induced vibration suppression device with current generator function, which comprises a coil, coil winding and sleeve blade, the outer wall of the pipe sleeve is sheathed outside the ocean, in the ocean pipeline, with the upper and lower bearings mounted on the upper end and the lower end of the sleeve, and the bearing outer ring is provided with a groove, the leaves are arranged at both ends of the elastic limit a, can be inserted into the groove; and the blade cross section is an arc sheet structure, leaf thickness near the side of the sleeve is greater than the thickness of leaf from the side of the sleeve, the blade is arranged inside the magnetic stripe along the length direction of the elastic stopper; the elastic clamping design, including ladder connected by a spring clamp and a limiting body that leaves more firmly fixed; current impact blade, promote its pipeline around the rotating magnetic stripe with rotating blades, causing the coil cutting magnetic line, and the same The rotating blade also disturbs the flow field around the pipe, destroys the wake and influences the formation of vortex, and then inhibits the vortex induced vibration.

【技术实现步骤摘要】
一种兼具海流发电功能的涡激振动抑制装置
本技术属于涡激振动抑制技术及新能源开发利用领域，具体涉及一种兼具海流发电功能的涡激振动抑制装置。
技术介绍
伴随着能源危机的挑战和陆上石油资源的日益枯竭，我国末来深水海洋油气勘探开发成为必然发展趋势。立管作为深海油气勘探开发正常运行的关键部件在服役中会遇到由波流作用引起的涡激振动问题。当管线的固有频率与旋涡脱落频率接近时，就产生了涡激共振现象，从而导致立管的疲劳破坏。管线在持续的涡激共振的作用下，最终可能产生疲劳破环，从而严重影响海洋作业，甚至带来严重的工程和环境事故。因此，深海开采系统管线涡激振动抑制问题的研究已显得至关重要。为减少和防止涡激振动造成的破坏作用，增加海洋管线的使用寿命，通常在作业中使用涡激振动抑制装置。现有的涡激振动抑制装置主要可分为主动抑制和被动抑制两类：主动抑制技术是近期发展起来的，其原理是给流场加入外部能量从而达到抑制漩涡脱落的目的；而被动抑制技术是指通过改变管线外部形状或者安装附加装置来抑制管线尾迹漩涡脱落。考虑到深海流场的复杂性，海洋管线的涡激振动抑制很难应用主动抑制技术，更多的应该考虑被动抑制方法。目前海流发电技术沿用陆上河流的水力发电技术，即依靠水流冲击力使水轮机旋转，带动发电机发电。但现有的水轮机发电对水流速度要求较高，对于低流速的海流区域适应性较差，因此传统的水轮机无法在低流速海流作用下工作，有待提出一种抑制涡激振动同时可满足发电的装置，以填补了这方面的空白。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对抑制管道涡激振动及现有海流发电技术的不足，提出一种兼具海流发电功能的涡激振动抑制装置，对叶片的结构及卡接方式进行特殊设计，兼具海流发电及涡激振动抑制功能。本技术是采用以下的技术方案实现的：一种兼具海流发电功能的涡激振动抑制装置，包括线圈、套筒及叶片，所述线圈缠绕在海洋管道外壁上，所述套筒设置在线圈外侧，且紧贴海洋管道外壁设置，所述套筒的上下两端还分别设置有上轴承和下轴承，所述叶片安装在上轴承和下轴承上，所述上轴承和下轴承采用滚动轴承，所述滚动轴承包括内圈和外圈，可大大减小转动时的摩擦力，所述内圈固定在套筒的外壁上，所述外圈上均匀设置有多个横截面为T型的凹槽，且上轴承和下轴承上的凹槽在竖向方向上一一对应；所述叶片为横截面为弧形的片状结构，叶片内部沿其长度方向设置有磁条，叶片的上下两端设置有与所述凹槽匹配的弹性限位件，通过弹性限位件将叶片卡接在上轴承和下轴承上的凹槽内，且靠近套筒侧的叶片厚度大于远离套筒侧的叶片厚度；所述弹性限位件包括一限位本体，限位本体的两侧设置有梯形卡头，所述梯形卡头与限位本体通过弹簧连接，以实现梯形卡头的伸缩，方便卡入所述T型凹槽内；将弹性限位件插入凹槽时，在凹槽口及弹簧的作用下，梯形卡头向内收缩，插入凹槽后，梯形卡头在弹簧的作用下弹开，牢牢卡在凹槽内，有效防止叶片脱落。进一步的，所述叶片沿其弧度方向逆时针设置，以保证不管海流方向从何而来，叶片均能朝着顺时针方向转动。进一步的，所述叶片采用碳纤维复合材料，强度高且大大减轻了重量，有利于叶片的旋转，对发电有很好的增强效果。进一步的，所述叶片内部设置的磁条的数量为1-3根，海流冲击叶片，推动其绕着海洋管道旋转，磁条随着叶片旋转，形成线圈切割磁感线，根据电磁感应，会产生电流。进一步的，所述线圈为外部覆盖绝缘层的金属线圈，且呈螺旋上升状缠绕在管道外壁上。进一步的，所述套筒由两个对称的半圆柱筒组成，并通过螺栓连接，方便安装。进一步的，所述套筒的长度为海洋管道管径的6-8倍，串联设置在海洋管道外侧。进一步的，所述内圈包括两个对称的半圆环结构，所述半圆环结构通过螺栓连接，保证轴承紧贴套筒的外壁。进一步的，所述凹槽的开口宽度略大于叶片的厚度，以便于叶片的插入。进一步的，所述凹槽的数量为3-6个，对应的所述叶片的数量同样为3-6个。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于：本技术提出的涡激振动抑制装置，其叶片优选采用碳纤维复合材料，强度高而且大大减轻了重量，有利于叶片的旋转，对发电有很好的增强效果；且叶片为横截面为弧形的片状结构，外尖内厚，叶片均为朝逆时针方向设置，无论海流从何方向而来，均能保证叶片始终沿顺时针方向转动，保证了发电的稳定性。另外，将安装叶片时，采用弹性限位件与T型凹槽的方式，安装方便，且安装牢靠，叶片不易脱落，整体结构设计简单,成本低,安装方便；在海流冲击下叶片自由旋转，同时实现了海流发电和涡激振动抑制功能，有效提高海流能利用率。附图说明图1为本技术实施例所述涡激振动抑制装置结构示意图；图2为本技术实施例所述涡激振动抑制装置爆炸结构示意图；图3为本技术实施例所述涡激振动抑制装置叶片结构示意图；图4为本技术实施例所述弹性限位件结构示意图；图5为本技术实施例轴承外圈截面示意图。具体实施方式为了能够更加清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本技术做进一步说明。一种兼具海流发电功能的涡激振动抑制装置，结合图1和图2所示，包括线圈1、套筒2及叶片3，所述线圈1缠绕在海洋管道4外壁上，所述套筒2设置在线圈1外侧，且紧贴海洋管道4外壁设置，所述套筒2的上下两端还分别设置有上轴承5和下轴承6，所述叶片3安装在上轴承5和下轴承6上，所述上轴承5和下轴承6采用滚动轴承，所述滚动轴承包括内圈51和外圈52，可大大减小转动时的摩擦力，所述内圈51固定在套筒2的外壁上，如图5所示，所述外圈52上均匀设置有多个横截面为T型的凹槽7，且上轴承5和下轴承6上的凹槽7在竖向方向上一一对应。参考图3，所述叶片3为横截面为弧形的片状结构，叶片3内部沿其长度方向设置有磁条31，叶片3的上下两端设置有与所述凹槽7匹配的弹性限位件32，通过弹性限位件32将叶片3卡接在上轴承5和下轴承6上的凹槽7内，且靠近套筒2侧的叶片3厚度大于远离套筒2侧的叶片厚度；如图4所述弹性限位件32包括一限位本体321，限位本体321的两侧设置有梯形卡头322，所述梯形卡头322与限位本体321通过弹簧323连接，以实现梯形卡头322的伸缩，方便卡入所述T型的凹槽7内；将弹性限位件32插入凹槽7时，在凹槽口及弹簧323的作用下，梯形卡头322向内收缩，插入凹槽7后，梯形卡头322在弹簧323的作用下弹开，牢牢卡在凹槽7内，有效防止叶片脱落。本实施例中，所述叶片3采用碳纤维复合材料，强度高且大大减轻了重量，有利于叶片的旋转，对发电有很好的增强效果；叶片3内部设置的磁条31的数量为1-3根，优选1根，海流冲击叶片，推动其绕着海洋管道4旋转，磁条31随着叶片3旋转，形成线圈切割磁感线，根据电磁感应，会产生电流，并且，将所有叶片3沿其弧度方向逆时针设置，参考图1，不管海流方向从何而来，叶片均能朝着顺时针方向转动。另外，所述线圈1为外部覆盖绝缘层的金属线圈，且呈螺旋上升状缠绕在管道外壁上；所述套筒由两个对称的半圆柱筒组成，并通过螺栓连接，方便安装；所述套筒的长度为海洋管道管径的6-8倍，优选8倍，安装时，按照一定间距串联设置在海洋管道外侧。对于轴承来说，其内圈包括两个对称的半圆环结构，所述半圆环结构通过螺栓连接，保证轴承紧贴套筒的外壁；其外圈上凹槽的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兼具海流发电功能的涡激振动抑制装置，包括线圈、套筒及叶片，所述线圈缠绕在海洋管道外壁上，所述套筒设置在线圈外侧，且紧贴海洋管道外壁设置，所述套筒的上下两端还分别设置有上轴承和下轴承，所述叶片安装在上轴承和下轴承上，其特征在于，所述上轴承和下轴承采用滚动轴承，所述滚动轴承包括内圈和外圈，内圈固定在套筒的外壁上，外圈上均匀设置有多个横截面为T型的凹槽，且上轴承和下轴承上的凹槽在竖向方向上一一对应；所述叶片为横截面为弧形片状结构，叶片内部沿其长度方向设置有磁条，叶片的上下两端设置有与所述凹槽匹配的弹性限位件，通过弹性限位件将叶片卡接在上轴承和下轴承上的凹槽内，且靠近套筒侧的叶片厚度大于远离套筒侧的叶片厚度；所述弹性限位件包括一限位本体，限位本体的两侧设置有梯形卡头，所述梯形卡头与限位本体通过弹簧连接。

【技术特征摘要】
1.一种兼具海流发电功能的涡激振动抑制装置，包括线圈、套筒及叶片，所述线圈缠绕在海洋管道外壁上，所述套筒设置在线圈外侧，且紧贴海洋管道外壁设置，所述套筒的上下两端还分别设置有上轴承和下轴承，所述叶片安装在上轴承和下轴承上，其特征在于，所述上轴承和下轴承采用滚动轴承，所述滚动轴承包括内圈和外圈，内圈固定在套筒的外壁上，外圈上均匀设置有多个横截面为T型的凹槽，且上轴承和下轴承上的凹槽在竖向方向上一一对应；所述叶片为横截面为弧形片状结构，叶片内部沿其长度方向设置有磁条，叶片的上下两端设置有与所述凹槽匹配的弹性限位件，通过弹性限位件将叶片卡接在上轴承和下轴承上的凹槽内，且靠近套筒侧的叶片厚度大于远离套筒侧的叶片厚度；所述弹性限位件包括一限位本体，限位本体的两侧设置有梯形卡头，所述梯形卡头与限位本体通过弹簧连接。2.根据权利要求1所述的涡激振动抑制装置，其特征在于，所述叶片沿其弧度方向逆时针设置。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：王树青，房石，陈天舒，赵丽，张常友，夏志鹏，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：新型
国别省市：山东,37