[发明专利]一种立管柱群振动防碰与发电装置及方法

摘要

本发明涉及一种可旋转同步实现压电发电和振动抑制的装置及方法，装置由旋转组件、压电组件和导流组件构成。旋转组件负责实现整个装置的旋转功能，压电组件和导流组件均为非对称设置，压电组件通过压电片的变形实现发电，导流组件则通过不同开孔密度的非对称孔板产生旋转所需的扭矩。海水经过压电片端部的圆柱体附柱时，会诱导压电片振动，使压电片持续变形，产生源源不断的电流。而旋转的导流板和压电片破坏了海洋立管表面的绕流边界层，影响了绕流旋涡的形成，实现了振动的抑制。本装置依附海洋立管同步实现了压电发电和振动抑制。

主权项

1.一种立管柱群振动防碰与发电装置，其特征在于：由防碰模块和发电模块组成；一个防碰模块由嵌套伸缩管（6）、弹簧（3）、固定法兰盘（9）及紧固套（4）构成；嵌套伸缩管（6）由套装的两根直径大小不同的管件组成，其中小直径管件嵌套入大直径管件，且大直径管件长度大于小直径管件，大、小直径管件之间可以相对滑动；覆盖小直径管件的大直径管件一端端口内径突然变小，对应的小直径管件端口外径突然变大，对嵌套伸缩管（6）的伸长起到限位作用；大、小直径管件的另一端均设有可拆卸的圆盘状固定法兰盘（9）；弹簧（3）套在嵌套伸缩管（6）外，弹簧（3）长度大于嵌套伸缩管（6）的大直径管件长度，弹簧（3）与固定法兰盘（9）一起对嵌套伸缩管（6）的缩短起到限位作用；紧固套（4）由对称的两个半圆环形构件通过螺栓对接组成，套装在立管（5）外壁，每半个紧固套（4）中间外壁都设置有圆盘状的固定法兰盘（9）；紧固套（4）上的一个固定法兰盘（9）与嵌套伸缩管（6）一端的固定法兰盘（9）通过螺栓连接固定；发电模块由中心分向盘（1）和压电片集成板（2）两部分组成；压电片集成板（2）为压电材料制成的片状矩形薄板，其一端开设有与固定法兰盘（9）衔接所需的螺栓孔，与一个防碰模块的嵌套伸缩管（6）另一端的固定法兰盘（9）通过螺栓连接固定，并使压电片集成板（2）与嵌套伸缩管（6）垂直；压电片集成板（2）另一端由上至下开有与其边壁平行的四个螺栓孔，且压电片集成板（2）在该端端壁上开有两个供导线输出供电的导线孔，内设导线将压电片集成板（2）的电荷输出，螺栓孔与导线孔垂直交错开设，两者不连通；中心分向盘（1）整体为圆柱体结构，其外壁沿周向等间距开设八个凹槽，凹槽两侧壁各开有与压电片集成板（2）边壁四个螺栓孔对应的四个螺栓孔，凹槽内壁开有与压电片集成板（2）端壁导线孔对应的两个开孔；压电片集成板（2）边壁有四个螺栓孔的一端插入中心分向盘（1）的一个凹槽，使螺栓孔相互匹配，通过螺栓连接固定，并使压电片集成板（2）端壁导线孔与凹槽内壁的开孔匹配对接，导线穿过开孔进入中心分向盘（1）内部；中心分向盘（1）内部包含上、下两个整流器（8）以及位于两个整流器（8）之间的电能收集器（7），上、下两个整流器（8）分别与压电片集成板（2）端壁上、下两根导线相连；整流器（8）和电能收集器（7）与中心分向盘（1）的间隙填充有绝缘介质，压电片集成板（2）产生的电能通过整流器（8）整流进入电能收集器（7）进行储存；一个中心分向盘（1）与其相连的压电片集成板（2）构成一个发电模块；一个发电模块与其包含的所有压电片集成板（2）相连的防碰模块构成了一个基本单元。