阅读说明：本技术 海洋磁悬浮抑制涡激振动装置 (Marine magnetic suspension vortex-induced vibration suppression device ) 是由 沈中祥 郑思洁 尹群 姚潇 朱贤杰 王文庆 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：一种海洋磁悬浮抑制涡激振动装置,所述立柱的中间部分被磁环包围,所述磁环周边有固定有一环形外壳,所述外壳为密封结构,所述密封结构使外壳在密封的同时,环形板能够岁叶片的转动而转动。所述环形板下端沿圆周方向均匀固定多个向外伸出的扰流叶片,所述环形板的上端,外壳内沿圆周方向均匀固定多个磁滚筒,所述外壳内还固定一蓄电池,所述扰流叶片包括连接轴和叶片,所述连接轴一端和叶片连接,另一端契合于立柱的卡槽内,且上下部有球轴承,且球轴承内球的在其自限定的轨道槽内运动,所述的卡槽为环形槽。本发明针对涡激振动在来流速度极小的情况下,仍能进行涡激振动的抑制同时还提供电能,为电力输送困难的海洋提供一定的电力补给。(The device for restraining vortex-induced vibration in marine magnetic suspension comprises an upright post, wherein the middle part of the upright post is surrounded by a magnetic ring, an annular shell is fixed on the periphery of the magnetic ring, the shell is of a sealing structure, and the annular plate can rotate by the rotation of blades while the shell is sealed by the sealing structure. The vortex blade that a plurality of outsourcing are evenly fixed to the annular slab lower extreme along the circumferencial direction, a plurality of magnetic drum are evenly fixed along the circumferencial direction in the upper end of annular slab, still fixed battery in the shell, the vortex blade includes connecting axle and blade, connecting axle one end and blade are connected, and the other end agrees with in the draw-in groove of stand, and the upper and lower portion has ball bearing, and the ball is at its track inslot motion of injecing certainly in the ball bearing, the draw-in groove be the ring channel. The invention aims at the situation that the vortex-induced vibration can still restrain the vortex-induced vibration and provide electric energy under the condition of extremely low incoming flow speed, and provides certain electric power supply for the ocean with difficult electric power transmission.)

海洋磁悬浮抑制涡激振动装置

技术领域

本发明属于涡激振动领域，涉及一种海洋磁悬浮抑制涡激振动装置。

背景技术

时代的进步与发展，促使人类对海洋的探索及开发进一步增加。陆地所存储的煤炭、石油等矿藏，伴随工业的兴起已逐步衰竭。能够在新兴时代的步伐中拥有发展的资本，是一个国家屹立发展的前提。因此，各国将目光投向浩瀚资源丰富的海洋，各种探索及海洋工程的建立中，面临各种挑战，而在各类海洋工程中皆存在立柱结构，及伴随其产生的涡激振动破坏。

从流体角度分析，任何非流线型物体，在一定的恒定流速下，都会在物体两侧交替地产生脱离结构物表面的旋涡，同时物体产生周期性振动，这种流体与结构物间的相互作用称为涡激振动。研究人员及工程师认为涡激振动为一种有害现象，当流体流过结构物形成流场的涡泄频率与结构物的固有频率相近时，则会引起共振，当振幅大到一定频率会引起结构物的破坏。常见抑制涡激振动的措施：螺旋条纹、开孔管套、轴向板条、控制杆、飘带、分隔板、导向翼、整流罩、短扰流板。

西瑞尔效应为经过特殊磁化的磁铁，按照一定的圆周排列，当位于圆周周围的某个磁铁受到初始推力，绕中间磁环旋转，圆周上其他磁铁会自发加速运动，形成磁滚筒。磁滚筒的飞速旋转产生了陀螺效应，各部件磁化的装置由于能量的集中产生高压。装置周围没有空气，磁场在与外沿之间有一部分是真空。磁场捕获光子使装置发光，同时，磁铁内采用稀土元素钕，产生可探取电子，且能迅速恢复再生，周围的负离子也会被探取。磁滚筒与磁场环有独立的磁场，两种磁场完美结合，使得磁滚筒能在磁场环上持续运行，变化的磁场使得周围的线圈产生SIN型交变电流。

磁悬浮技术，即利用磁力克服重力，使得物体悬浮的一种技术。磁悬浮技术系统由转子、传感器、控制器、执行器组成。转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。在其运作过程中，具有摩擦极小，运行平稳，无噪音等优点。

发明内容

1、所要解决的技术问题：

涡激振动为一种有害现象，当流体流过结构物形成流场的涡泄频率与结构物的固有频率相近时，则会引起共振，当振幅大到一定频率会引起结构物的破坏。

2、技术方案：

为了解决以上问题，本发明提供了一种海洋磁悬浮抑制涡激振动装置，包括立柱，所述立柱的中间部分被磁环包围，所述磁环周边有固定有一环形外壳，所述外壳为密封结构，所述外壳的底面为环形板，外壳的内圆的外侧和外圆的外侧都还包括外壳延展区，所述外壳延展区包括第一延展区，第二延展区，第三延展区和第四延展区，所述第一延展区和外壳外侧的底部连接，并垂直于外壳侧面向外延伸，所述第一延展区在外的一端和第二延展区垂直连接，所述第二延展区垂直向上，所述第二延展区的上部和第三延展区垂直连接，所述第三延展区方向向内，不和所述外壳外侧连接，所述第四延展区为包括竖直部分和水平部分，所述竖直部分和水平部分组成倒“T”形，所述的竖直部分和所述第三延展区垂直连接，垂直方向向下，所述环形板的两端也包括环形板延展区，所述环形板延展区位于外壳延展区外侧，并将外壳延展区的第四延展区包裹内，所述外壳延展区和环形板延展区之间填充聚四氟乙烯，所述环形板延展区包裹外壳的第四延展区的外侧和外壳外侧之间也填充有聚四氟乙烯，所述环形板下端沿圆周方向均匀固定多个向外伸出的扰流叶片，所述环形板的上端，外壳内沿圆周方向均匀固定多个磁滚筒，所述外壳内还固定一蓄电池，所述扰流叶片包括连接轴和叶片，所述连接轴一端和叶片连接，另一端契合于立柱的卡槽内，且上下部有球轴承，且球轴承内球的在其自限定的轨道槽内运动，所述的卡槽为环形槽。

所述环形板的上端外壳内沿圆周方向均匀固定多个第二超导体电磁铁，所述外壳的内的上端每个所述第二超导体电磁铁对应的一个第一超导体电磁铁。

所述磁环为四层，从外到内依次为：铜导体、第一钕铁硼永磁体、聚四氟乙烯、第二钕铁硼永磁体。

所述扰流叶片的叶片为曲面式叶片。

所述扰流叶片、磁滚筒、第一超导体电磁铁和第二超导体电磁铁都是六个。

所述第一超导体电磁铁和第二超导体电磁铁为超导体电磁铁。

3、有益效果：

本发明针对涡激振动，提出了一种利用磁悬浮技术抑制涡激振动装置。相对于常见的被动式抑制涡激振动方式，本装置在来流速度极小的情况下，仍能进行涡激振动的抑制。通过西瑞尔效应为磁悬浮技术的实现提供电能，同时为电力输送困难的海洋提供一定的电力补给。

附图说明

图1为装置总体组成结构图。

图2为外壳的密封结构示意图。

图3为扰流叶片与立柱连接结构图。

图4为磁环的结构示意图以及磁环和立柱的位置示意图。

图5为扰流叶片和环形板的位置示意图。

1-1 磁环；1-2 磁滚筒；1-3 外壳；1-4 超导体电磁铁；1-5 超导体电磁铁；1-6 扰流叶片；1-7叶片；1-8 立柱；1-9蓄电池；1-10环形板； 2-1 铜导体；2-3 第一钕铁硼永磁体；1-11 聚四氟乙烯；2-5第二钕铁硼永磁体；6-1 卡槽；6-2 球轴承；6-3连接轴。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行详细说明。

一种海洋磁悬浮抑制涡激振动装置，包括立柱1-8，所述立柱1-8的中间部分被磁环1-1包围，所述磁环1-1周边有固定有一环形外壳1-3，所述外壳1-3为密封结构，如图2所示，所述外壳1-3的底面为环形板1-10，外壳1-3的内圆的外侧和外圆的外侧都还包括外壳延展区，所述外壳延展区包括第一延展区1-3-1，第二延展区1-3-2，第三延展区1-3-3和第四延展区1-3-4，所述第一延展区1-3-1和外壳1-3外侧的底部连接，并垂直于外壳1-3侧面向外延伸，所述第一延展区1-3-1在外的一端和第二延展区1-3-2垂直连接，所述第二延展区1-3-2垂直向上，所述第二延展区1-3-2的上部和第三延展区1-3-3垂直连接，所述第三延展区1-3-3方向向内，不和所述外壳1-3外侧连接，所述第四延展区1-3-4为包括竖直部分和水平部分，所述竖直部分和水平部分组成倒“T”形，所述的竖直部分和所述第三延展区1-3-3垂直连接，垂直方向向下，所述环形板1-10的两端也包括环形板延展区，所述环形板延展区位于外壳延展区外侧，并将外壳延展区的第四延展区包裹内，所述外壳延展区和环形板延展区之间填充聚四氟乙烯1-11，所述环形板延展区包裹外壳的第四延展区1-3-4的外侧和外壳外侧之间也填充有聚四氟乙烯1-11。所述环形板1-10下端沿圆周方向均匀固定多个向外伸出的扰流叶片1-6，所述环形板1-10的上端，外壳1-3内沿圆周方向均匀固定多个磁滚筒1-2。

采用聚四氟乙烯是因为固体材料中摩擦系数最低者。

所述环形板1-10作为外壳1-3底部的密封，在外壳延展区和环形板延展区采用聚四氟乙烯是因为固体材料中摩擦系数最低者。这样的密封结构一来能够起到外壳密封的效果，二来能使环形板1-10随着扰流叶片1-6在流速较小的转动而转动，确保在来流速度较小时进行涡激振动抑制，以及在复杂的海况中，结构不受损，同时带动磁流筒1-2绕磁环1-1转动，从而产生电流。

所述外壳1-3内还固定一蓄电池1-9，将产生的电流储存在蓄电池1-9中。

如图3所示，所述扰流叶片1-6包括连接轴6-3和叶片1-7，所述连接轴6-3一端和叶片1-7连接，另一端契合于立柱1-8的卡槽6-1内，且上下部有球轴承6-2，且球轴承6-2内球的在其自限定的轨道槽内运动，所述的卡槽6-1为环形槽。

当来流经过时，扰流叶片1-6的叶片1-7的旋转使得其周围的海流不能直接作用于立柱1-8，而随着叶片1-7作用形成新的运动轨迹，带动叶片1-7的旋转。

为了更好的效果，扰流叶片1-6的叶片1-7为结构强度高的曲面式叶片。当来流经过时，扰流叶片的旋转使得其周围的海流不能直接作用于立柱，而随着扰流叶片作用形成新的运动轨迹，带动叶片的旋转。

为了更好的效果，如图1所示，所述环形板1-10的上端外壳1-3内沿圆周方向均匀固定多个第二超导体电磁铁1-5，所述外壳1-3的内的上端每个所述第二超导体电磁铁1-5对应的一个第一超导体电磁铁1-4。这样的结构第二超导体电磁铁1-5随环形板1-10转动，第一超导体电磁铁1-4固定不动，使得扰流叶片1-6处于悬浮状态，无机械间的相互摩擦，仅与海流间存在相互作用。

为了更好的效果，所述第一超导体电磁铁1-4和第二超导体电磁铁1-5为超导体电磁铁。，即超导材料制成线圈，可以通过高强度电流，所缠绕铁芯产生高强度磁性。所述第一超导体电磁铁1-4和第二超导体电磁铁1-5来自磁流筒1-2绕磁环1-1转动产生的电流。

为了使叶片1-7能够更好的持续转动，如图4所示，所述磁环1-1为四层，从外到内依次为：铜导体2-2、第一钕铁硼永磁体2-3、聚四氟乙烯1-11、第二钕铁硼永磁体2-5。这样的结构使发电为西瑞尔效应发电。

当位于圆周周围的某个磁铁受到环形板1-10转动初始推力，绕中间磁环1-1旋转，圆周上其他磁铁会自发加速运动，形成磁滚筒1-2。磁滚筒1-2的飞速旋转产生了陀螺效应，各部件磁化的装置由于能量的集中产生高压。磁滚筒1-2与磁环1-1有独立的磁场，两种磁场完美结合，使得磁滚筒1-2能在磁环1-1上持续运行，变化的磁场使得周围的线圈产生SIN型交变电流。

所述西瑞尔效应具有：反引力效应，即当达到一定速度时会脱离地球引力，而磁环1-1与磁滚筒1-2间的相对位置不发生变化，而本装置位于海洋受到海流的阻力作用，不会产生过大的速度；装置周围空气电离化，电离的空气为本装置提供电子及负离子；装置周围温度降低，为磁悬浮的超导提供一定的环境优势；装置周边的无线电信号失灵，雷达无法探测，装置是隐身的，提供一定机密性；对人体有治疗作用等优点。

本发明中所述扰流叶片1-6、磁滚筒1-2、第一超导体电磁铁1-4和第二超导体电磁铁1-5都是六个。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。