[发明专利]一种悬臂引流和旋转耦合的同步发电与抑振装置及方法

权利要求书

1.一种悬臂引流和旋转耦合的同步发电与抑振装置，由顺旋转模块与逆旋转模块组成；顺旋转模块的最下方为内嵌轴承滚子的外轴承(7)，外轴承(7)的内径等于小支撑环(14)的外径；顺旋转模块的顶部是灯笼型上滚筒(2)，上滚筒(2)的下端面与大支撑环(15)同心焊接，大支撑环(15)内嵌轴承滚子(6)，大支撑环(15)的内径等于内轴承(10)的外径，大支撑环(15)的直径与外轴承(7)的直径相等且两者同轴；在外轴承(7)与大支撑环(15)相对的两端面之间沿周向均匀固定有四根相同的附属柱(3)；上滚筒(2)中轴安装有一块磁铁；逆旋转模块的最下方为灯笼型下滚筒(8)，下滚筒(8)的上端面限位轨道(11)的内侧焊接有内嵌轴承滚子(6)的小支撑环(14)，小支撑环(14)与下滚筒(8)同轴，小支撑环(14)的内径与立管的外径相同，逆旋转模块顶部为内嵌轴承滚子(6)的内轴承(10)，内轴承(10)的内径与立管(1)的外径相同，内轴承(10)与小支撑环(14)的直径相同，且内轴承(10)中轴与小支撑环(14)中轴在同一直线上；在小支撑环(14)与内轴承(10)相对的两端面之间沿周向均匀固定有四根相同的附属柱(3)；在下滚筒(8)中轴安装有一块磁铁，且上滚筒(2)与下滚筒(8)中磁铁相对的磁极不同；附属柱(3)为圆柱体结构，顺旋转模块与逆旋转模块的附属柱(3)的长度相同，在附属柱(3)外表面沿轴向分布着发电翼臂(5)，发电翼臂(5)垂直于附属柱(3)固定，每个发电翼臂(5)的内部都包含有一个线圈(12)，用于切割磁感线产生电流；每个线圈(12)都与埋设于附属柱(3)内的直导电线(13)连接，直导电线(13)在附属柱(3)内螺旋布置，将线圈(12)中产生的电流传导至端部进行收集，发电翼臂(5)的长度小于顺旋转模块附属柱(3)与逆旋转模块附属柱(3)之间的径向间距；在每两个相邻的发电翼臂(5)间的附属柱(3)表面排布有引流管(4)，引流管(4)在附属柱表面螺旋缠绕焊接；其特征在于：所述的上滚筒(2)是中空的风帽结构，上滚筒(2)沿周向均匀紧密地固定有弧度为30°的旋转叶片，旋转叶片的弯曲方向自顺旋转模块的自下而上观察为顺时针；下滚筒(8)也是中空的风帽结构，其沿周向均匀紧密地固定有弧度为30°的旋转叶片，旋转叶片的弯曲方向自逆旋转模块的下方往上观察时为逆时针，旋转叶片的安装方向与逆旋转模块中轴平行；在外轴承(7)的下端面沿周向均匀固定有四个限位珠(9)，在下滚筒(8)的上端面开有一圈环形限位轨道(11)，限位轨道(11)的宽度与顺旋转模块外轴承(7)下端面的限位珠(9)的直径相同，限位轨道(11)的位置正对限位珠(9)，限位珠(9)安放于限位轨道(11)中实现顺旋转模块与逆旋转模块的相对运动；在顺旋转模块中，附属柱(3)上半部分的引流管(4)顺时针缠绕，下半部分引流管(4)逆时针缠绕；在逆旋转模块中，附属柱(3)上半部分的引流管(4)逆时针缠绕，下半部分引流管(4)顺时针缠绕；逆旋转模块套装在立管(1)上，顺旋转模块套装在逆旋转模块外，其中，顺旋转模块的大支撑环(15)套装于逆旋转模块的内轴承(10)外，顺旋转模块的外轴承(7)套装于逆旋转模块的小支撑环(14)外，且外轴承下方的限位珠(9)嵌入小支撑环(14)上的限位轨道(9)。

2.一种悬臂引流和旋转耦合的同步发电与抑振方法，采用如权利要求1所述的悬臂引流和旋转耦合同步发电与抑振装置，其特征在于：当海流通过上滚筒(2)与下滚筒(8)的旋转叶片时，海流的流动带动旋转叶片转动，驱动上滚筒(2)与下滚筒(8)转动，实现顺旋转模块与逆旋转模块的旋转，因上滚筒(2)与下滚筒(8)的旋转叶片弧面布置方向相反，且逆旋转模块与立管(1)之间的轴承滚子(6)实现了逆旋转模块与立管(1)之间的相对转动，顺旋转模块与逆旋转模块之间的轴承滚子(6)实现了顺旋转模块与逆旋转模块之间的相对转动，所以在海流的驱动下实现了顺旋转模块与逆旋转模块的反向运动；上滚筒(2)与下滚筒(8)磁铁相向的磁极相反，在上滚筒(2)与下滚筒(8)之间形成磁感线，装置在旋转的过程中，附属柱(3)上每个发电翼臂(5)内部的线圈(12)切割磁感线，产生电流，发电翼臂(5)对线圈(12)起到了保护与防水的作用；电流通过被包裹在附属柱(3)内部的直导电线(13)传递与收集；因而，利用海流冲击驱动装置，可以避免消耗额外能量，同时将海流能转化为电能进行收集和储存，就地取源；此外，附属柱(3)的存在会干扰立管绕流边界层的发展，附属杆(3)绕立管旋转又将立管周围流场进一步扰乱，影响了旋涡的形成；附属柱(3)上的发电翼臂(5)更是破坏了立管尾部的展向涡结构；海流从引流管(4)中经过时，调配了局部的空间流量，扰乱了三维旋涡结构；且附属柱(3)上缠绕着引流管(4)，增大了附属柱(3)表面的粗糙度，干扰旋涡的形成与发展；因此，实现了立管涡激振动的抑制。