[发明专利]一种磁力滑移与导流旋转结合的涡激振动抑制装置及方法

权利要求书

1.一种磁力滑移与导流旋转结合的涡激振动抑制装置，由旋摆单元和滑动单元组成；旋摆单元由上、下两个转动轴承(2)和一个套筒组成(3)，转动轴承(2)为内嵌圆柱滚子的内外圈结构，转动轴承内圈(7)内径等于立管(1)的外径，转动轴承(2)从两侧对称的套装在立管(1)外壁，通过螺栓连接固定，上、下两个转动轴承(2)按间隔一个套筒(3)的高度安装在立管(1)外壁；转动轴承外圈(6)外壁设有一对对称分布的矩形插片(8)，矩形插片(8)高度等于轴承(2)高度；套筒(3)为一圆筒结构；滑动单元由一个滑动装置和干涉板(3)组成，滑动轴承由滑动轴承内圈(13)、滑动轴承外圈(17)嵌套组合而成，滑动装置从两侧套装在套筒(3)外壁中部，通过螺栓连接固定；其特征在于：所述的套筒(3)外壁的两侧对称地固接有一块导流板(9)和尾部挡板(10)，导流板(9)的长度为立管(1)外径的1～1.5倍，尾流挡板(10)的长度为立管(1)外径的2～4倍；在导流板(9)和尾部挡板(10)上、下两端分别对称地安装有内嵌磁铁(11)，其中导流板(9)内嵌磁铁(11)的两极与尾部挡板(10)内嵌磁铁(11)的两极磁铁方向一致，在套筒(3)两端内壁关于中轴线对称地开设四个矩形凹槽(12)，矩形凹槽(12)所在的平面与导流板(9)及尾部挡板(10)所在的平面垂直，矩形凹槽(12)的高度与深度分别与转动轴承外圈(6)外壁矩形插片(8)的高度和厚度相等；上、下两个转动轴承外圈(6)外壁的矩形插片(8)分别插入套筒(3)上、下两端内壁的矩形凹槽(12)中，实现套筒(3)的限位；所述的滑动轴承内圈(13)由对称的两半圆形钢质构件组成，每一半滑动轴承内圈(13)外壁均沿周向加工有长度小于滑动轴承内圈(13)一半周长的半圆形滑轨(14)，每根半圆形滑轨(14)两端均加工有T型凹槽(15)，T型凹槽(15)与限位翅片(16)的尺寸一致，限位翅片(16)插入T型凹槽(15)内固定；限位翅片(16)固定后有一半圆形平板垂直于滑动轴承内圈(13)壁伸出；滑动轴承外圈(17)由对称的两个圆弧形钢质构件组成，圆弧形钢质构件的长度小于半圆形滑轨(14)的长度，每个圆弧形钢质构件内壁加工有半圆形滑槽(18)，半圆形滑槽(18)与半圆形滑轨(14)的尺寸一致，滑动轴承外圈(17)的半圆形滑槽(18)套入滑动轴承内圈(13)的半圆形滑轨(14)，实现滑动轴承外圈(17)的滑移；半圆形滑轨(14)两端限位翅片(16)对滑动轴承外圈(17)的滑动起限位作用；滑动轴承外圈(17)的圆弧形钢质构件两端分别焊接有垂直于套筒(3)壁的干涉板(5)，干涉板(5)的高度等于立管(1)高度，宽度等于导流板(9)宽度，干涉板(5)上开设干涉孔(19)，在干涉板(5)上、下两端对称位置处安有内嵌磁铁(11)，其中内嵌磁铁(11)的磁极方向分别与邻近的导流板(9)和尾部挡板(10)中的内嵌磁铁(11)的磁极方向相同，且干涉板(5)上靠近尾部挡板(10)的内嵌磁铁(11)大于靠近导流板的内嵌磁铁(11)。

2.一种磁力滑移与导流旋转结合的涡激振动抑制方法，采用如权利要求1所述的磁力滑移与导流旋转结合的涡激振动抑制装置，其特征在于：当海流流向与尾部挡板及导流板(9)之间存在夹角时，尾部挡板(10)和导流板(9)在海流冲击力的作用下发生整体旋转，直至与海流方向一致；且导流板(9)位于迎流面，尾部挡板(10)位于背流面；海流流经立管时，一方面，海流在导流板(9)的作用下发生分流，推动干涉板(5)在滑动轴承外圈(17)的带动下沿套筒(3)的周向向后滑移，由于干涉板(5)中的内嵌磁铁(11)和尾部挡板(10)中的内嵌磁铁(11)磁极相同，产生同极相斥的斥力，使干涉板(5)又向前滑移，因而在海流冲击力与内嵌磁铁(11)斥力的共同作用下，干涉板(11)沿滑动轴承内圈(13)半圆形滑轨(14)发生往复的滑移运动，破坏了立管(1)周围的绕流流场结构；另一方面，海流流过干涉板(5)上的干涉孔(19)后流速与流向都发生改变，使立管(1)周向上的边界层分离点位置发生转移，进一步破坏漩涡的形成与发展；尾部挡板(10)在海流的冲击下，发生自适应旋转，干扰了尾流旋涡的形成，破坏了剪切层的干涉，实现了涡激振动的抑制。