[发明专利]一种基于压电陶瓷的海洋立管涡激振动能量收集及主动抑制装置及方法

摘要

本发明涉及一种基于压电陶瓷的海洋立管涡激振动能量收集及主动抑制装置及方法，装置主体为U型整流罩，包括U型板和翼板。U型整流罩通过双向阻尼轴承套装在海洋立管上，可根据海流变化做相应的旋转。U型板内壁开有凹槽，板内含整流电路、蓄电池、监测器以及控制器。翼板为由基础层和压电层组成的三明治夹芯结构。当海洋立管受海流作用发生涡激振动时，翼板摆动并产生形变，压电层发生拉伸和收缩，进而产生交变电流。电流经整流电路处理后一部分为电路元件供电，一部分存储到蓄电池中。当涡激振动剧烈时，蓄电池放电，在逆压电效应作用下，压电层固定成特定形状，进而改变翼板弯曲程度，使得U型整流罩到达最优形状，达到抑制涡激振动的目的。

主权项

1.一种基于压电陶瓷的海洋立管涡激振动能量收集及主动抑制装置，其特征在于：由双向阻尼轴承和U型整流罩组成；双向阻尼轴承有两个，以螺栓固定的方式，沿海洋立管以间隔一个U型整流罩的高度分别套装在海洋立管外壁上；U型整流罩通过螺栓和凹槽固定在双向阻尼轴承外圈上；所述U型整流罩由U型板和翼板组成；其中翼板有两个，为长方形结构，尾端两侧设有圆角，翼板高度与U型板一致，长度约为U型板宽度的两倍；U型板为U型环结构，内圈沿海洋立管设有上下两个凹槽，用于卡住两个双向阻尼轴承；凹槽内装有螺栓固定装置，便于利用螺栓将U型整流罩固定于双向轴承外圈上；U型板两端分别与两个翼板无缝连接，使得翼板与双向阻尼轴承相外切；所述翼板可细分为基础层与压电层，基础层材料为弹性体，压电层材料为压电陶瓷；其中基础层为翼板主体，其两侧分别附有经过防水处理的压电层，基础层和压电层组成三明治夹芯结构；所述U型板内包含有整流电路、蓄电池、监测器以及控制器；所述整理电路用于将采集到的交流电进行整流处理成直流电；所述蓄电池具有充放电功能；所述监测器具有实时监测U型整流罩的翼板弯曲变形程度，和实时监测海流流速两种功能；所述控制器用于分析处理检测器所传递的数据，控制整个装置的工作状态。所述压电层、整流电路、蓄电池、监测器以及控制器通过线路相连，构成一套完整的闭环控制系统。