[发明专利]结合电磁感应与颗粒阻尼的垂荡板

说明书

本发明涉及一种结合电磁感应与颗粒阻尼的垂荡板，包括垂荡板腔体外壳、内部加强桁架、颗粒、颗粒外套管和缓冲材料。垂荡板腔体外壳为中空、边缘切角形式的长方体或圆柱体壳，垂荡板腔体外壳内架设加强桁架，垂荡板腔体外壳内部剩余空间布置颗粒外套管，颗粒外套管内部填充颗粒，垂荡板腔体外壳内侧表面覆盖缓冲材料。在风、浪等荷载作用下，通过垂荡板带动周边水流运动产生的黏性阻尼、边缘切角变薄增大外侧漩涡脱落撞击概率产生的能量耗散、内部颗粒运动引发电磁感应形成的能量转化消耗以及颗粒与边界碰撞产生的能量耗散来转化并耗散结构的动能，增大结构阻尼，同时通过附加质量的增大提高结构固有周期，有效抑制半潜式海洋平台的垂荡运动，提高海洋平台的使用性能。

技术领域

本发明涉及一种结合电磁感应与颗粒阻尼的垂荡板，具体的说是在外形改进后的垂荡板内部可引发电磁感应的颗粒阻尼装置辅助耗能，应用于半潜式海洋平台的垂荡运动控制，属于海洋工程振动控制领域。

背景技术

海洋平台中，半潜式平台相较于其他常用类型平台，具有抗风浪能力强、适应水深广、用途广泛的特点，逐渐成为深海钻井的主流平台。但由于吃水浅的特点，半潜式平台的垂荡振动问题尤为显著，影响其使用性能。为解决这一问题，垂荡板作为附属结构被引入。通过在平台下方足够深度处设置于平台主体结构相连的水平平板，增大了平台垂荡运动方向的附加质量，从而增大了平台垂荡的固有周期，使之可避开波浪能量集中的周期范围，同时有效增大垂荡时的黏性阻尼，减轻平台的垂荡振动。

然而，目前常见的垂荡板仍存在着一些不足：首先，传统的垂荡板需设置在较大深度处才能起到良好的控制垂荡运动效果，但这将使成本急剧上升，且半潜式平台主体结构吃水较浅，垂荡板不宜布置太深；其次，对于正常设计的半潜式平台，垂荡板提供的附加质量对整体结构影响不大；并且，传统垂荡板主要依靠边缘漩涡脱落碰撞耗散能量，所能提供的阻尼也不够大；此外，传统垂荡板还常因出平面的结构强度不足遭到破坏。因此，在现有垂荡板的基础上加以改进，将垂荡板作为容器，并结合电磁感应与颗粒阻尼技术，可以有效提高垂荡板装置的阻尼耗能能力，对减轻半潜式海洋平台的垂荡运动具有重要意义。

发明内容

为解决传统垂荡板在半潜式海洋平台的应用中附加质量不大、阻尼有限造成效果不佳的问题，同时增强垂荡板的结构安全性，本发明提出一种结合电磁感应与颗粒阻尼的垂荡板，该装置在发挥传统垂荡板优势的基础上加以改进，引入可引发电磁感应效应的颗粒阻尼装置，并优化垂荡板自身外形与结构，可有效减轻半潜式海洋平台工作时的垂荡运动，进而提高海洋平台的使用性能。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案。

本发明提出的结合电磁感应与颗粒阻尼的垂荡板，由垂荡板腔体外壳1、加强桁架2、颗粒3、颗粒外套管4和缓冲材料5组成，其中：所述垂荡板腔体外壳1为中空、边缘切角形式的长方体或圆柱体壳体；所述加强桁架2位于垂荡板受体外壳1内，且加强桁架2的顶部连接垂荡板腔体外壳1内壁顶部，加强桁架2的底部连接垂荡板腔体外壳1内壁底部，加强桁架2为垂荡板腔体外壳1提供结构支撑；所属垂荡板腔体外壳1内部剩余空间布置有颗粒外套管4；每个颗粒外套管4内部填充有颗粒3；垂荡板腔体外壳1内壁表面覆盖有缓冲材料5；在风或浪等荷载作用下，通过垂荡板带动周边水流运动产生的黏性阻尼、边缘切角变薄增大外侧漩涡脱落撞击概率产生的能量耗散、内部颗粒运动引发电磁感应形成的能量转化消耗以及颗粒与边界碰撞产生的能量耗散来转化并耗散结构的动能，增大结构阻尼，同时同时通过垂荡板的自重及其与水的相互作用，增大了附加质量，使整体结构的固有周期增大，避开波浪能量集中的周期范围，有效抑制半潜式海洋平台的垂荡运动，提高海洋平台的使用性能。

本发明中，垂荡板腔体外壳1设计为边缘切角的长方体或圆柱体壳形式，腔体整体外观厚度相比传统垂荡板略加大，使内部留有存储附加阻尼装置和颗粒运动的空间。