多層球面容器阻尼器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種多層球面容器阻尼器，由固定支架、鋼球、液體、容器和螺栓組成，所述容器采用球面容器，若干個容器自上而下依次放置于固定支架上，每個容器內(nèi)設(shè)置鋼球或液體中任一種或其組合，所述固定支架通過螺栓固定于結(jié)構(gòu)上方；鋼球在容器內(nèi)的滾動頻率由容器半徑和鋼球半徑共同確定，液體在容器內(nèi)的振蕩頻率由液面高度和容器半徑?jīng)Q定，鋼球和液體質(zhì)量根據(jù)預(yù)期達(dá)到的減振效果確定，質(zhì)量取風(fēng)力發(fā)電塔一階模態(tài)質(zhì)量的1.5%～2.5%；當(dāng)鋼球滾動頻率或液體振蕩頻率與結(jié)構(gòu)的自振頻率幾乎完全一致時，控制效果較好，由此確定球面容器半徑、鋼球半徑和液面高度。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)思新穎。
【專利說明】多層球面容器阻尼器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于結(jié)構(gòu)工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多層球面容器阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著自然資源消耗的不斷增長，能源問題已經(jīng)成為世界各國共同面對的一個巨大挑戰(zhàn)。而海上有豐富的風(fēng)能資源和廣闊平坦的區(qū)域，使得風(fēng)電技術(shù)成為近年來研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。為獲得更大的電力生產(chǎn)能力，海上風(fēng)機(jī)單機(jī)功率不斷增大，風(fēng)機(jī)的尺寸和重量都大幅度增加，為把機(jī)艙和葉輪等部件舉到設(shè)計(jì)高度處運(yùn)行，需要采用更高的支撐塔架。然而相對于陸上風(fēng)力發(fā)電而言，海上風(fēng)力發(fā)電塔塔架既要承受很強(qiáng)的風(fēng)荷載，還會受到包括浪、流以及地震區(qū)的地面運(yùn)動和北方海域的冰振等作用。塔架作為細(xì)長的高聳結(jié)構(gòu)，在風(fēng)荷載和海浪作用下發(fā)生振動，塔筒振動的最大危害就是使塔筒連接部位和其上的某些機(jī)艙構(gòu)件產(chǎn)生疲勞，塔架材料的強(qiáng)度大大降低，縮短塔架使用壽命。如何在這種特殊的環(huán)境下高效、經(jīng)濟(jì)地降低結(jié)構(gòu)的振動，成為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的一個重要問題。若采用增加結(jié)構(gòu)自身剛度的方法，利用自身能力來耗散振動能量，如加大構(gòu)件的截面尺寸或提高材料的強(qiáng)度等級等，這種方法既不經(jīng)濟(jì)，又存在較大問題。由于風(fēng)力發(fā)電塔筒內(nèi)部設(shè)有電纜、安全繩索、爬梯、平臺等配件，空間上不允許在塔筒頂部安裝幾噸重的TMD，本實(shí)用新型提出一種安裝在風(fēng)力發(fā)電塔上的多層球面容器阻尼器，通過對容器半徑和容器內(nèi)質(zhì)量的合理設(shè)計(jì)，使容器內(nèi)質(zhì)量的振動頻率和結(jié)構(gòu)的振動頻率調(diào)諧實(shí)現(xiàn)減振。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型 的目的在于提供一種構(gòu)造簡單、安裝方便、制作成本低廉的多層球面容器阻尼器。
[0004]本實(shí)用新型所提出的多層球面容器阻尼器可以安裝在風(fēng)力發(fā)電塔的機(jī)艙頂部、內(nèi)部或塔頂內(nèi)平臺上，根據(jù)安裝空間的大小可以設(shè)計(jì)為不同形式。當(dāng)安裝空間不受任何限制時，球面容器可設(shè)計(jì)為半球形，由多層固定支架支承，容器內(nèi)質(zhì)量可在容器內(nèi)可大幅度自由晃動；當(dāng)安裝空間受限制時，容器可設(shè)計(jì)為底面球面、側(cè)壁直立的形式，容器內(nèi)質(zhì)量可在球面范圍內(nèi)自由運(yùn)動。容器內(nèi)質(zhì)量可以采用鋼球，也可以采用液體可替代。單層容器內(nèi)鋼球數(shù)量較少(少于等于3個)時，鋼球在容器內(nèi)的運(yùn)動表現(xiàn)為滾動，鋼球數(shù)量較多(多于6個)時，鋼球在容器內(nèi)的運(yùn)動表現(xiàn)為滑動；容器內(nèi)放置液體時，當(dāng)液面高度小于球面半徑的1/3時，液體在球面容器內(nèi)的運(yùn)動同擺長為球面半徑的單擺，表現(xiàn)為滑動。
[0005]本實(shí)用新型所提出的多層球面容器阻尼器，由固定支架1、鋼球2、液體3、容器4和螺栓5組成，其中:所述容器4采用球面容器，若干個容器4自上而下依次放置于固定支架I上，每個容器4內(nèi)設(shè)置鋼球2或液體3中任一種或其組合，所述固定支架I通過螺栓5固定于結(jié)構(gòu)上方；鋼球在容器內(nèi)的滾動頻率由容器半徑和鋼球半徑共同確定，液體在容器內(nèi)的振蕩頻率由液面高度和容器半徑?jīng)Q定，鋼球和液體質(zhì)量根據(jù)預(yù)期達(dá)到的減振效果確定，質(zhì)量取風(fēng)力發(fā)電塔一階模態(tài)質(zhì)量的1.5%~2.5% ;當(dāng)鋼球滾動頻率或液體振蕩頻率與結(jié)構(gòu)的自振頻率幾乎完全一致時，控制效果較好，由此確定球面容器半徑、鋼球半徑和液面高度。
[0006]本實(shí)用新型中，所述固定支架和球面容器可采用玻璃鋼、PVC或聚氨酯塑料等輕質(zhì)高強(qiáng)材料中任一種。
[0007]本實(shí)用新型中，所述球面容器內(nèi)表面為球面。
[0008]本實(shí)用新型中，所述每個容器4內(nèi)的鋼球2數(shù)量為3-6個。
[0009]本實(shí)用新型中，所述每個容器4內(nèi)放置的液體液面高度小于容器半徑1/3。
[0010]本實(shí)用新型所提出的多層球面容器滾球阻尼器和一般調(diào)諧質(zhì)量阻尼器有所不同，雖然風(fēng)力發(fā)電塔架在風(fēng)荷載作用下受力復(fù)雜，但滾球的振動方向和液體的振蕩方向可根據(jù)塔架振動方向隨時調(diào)整。鋼球或液體與球面容器之間的摩擦系數(shù)調(diào)整可通過對容器底部的粗糙度進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)，涂抹黃油可減小鋼球與容器間的摩擦系數(shù)，鋼球在容器內(nèi)滾動幅度會增大；粘貼尼龍網(wǎng)布等可增大液體與容器間的摩擦系數(shù)，減小液體在容器內(nèi)的振蕩幅度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為容器內(nèi)質(zhì)量為鋼球的阻尼器裝置示意圖，可安裝在機(jī)艙頂部。
[0012]圖2為容器內(nèi)質(zhì)量為液體的阻尼器裝置示意圖，可安裝在機(jī)艙頂部。
[0013]圖3為容器內(nèi)質(zhì)量為液體和鋼球的阻尼器裝置示意圖，可安裝在機(jī)艙頂部。
[0014]圖4為容器內(nèi)質(zhì)量為滾球阻尼器裝置示意圖，可安裝在機(jī)艙內(nèi)部或塔頂內(nèi)平臺上。
[0015]圖中標(biāo)號:1為固定支架，2為鋼球,3為液體,4為容器,5為螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]實(shí)施例1:本實(shí)用新型為適用于風(fēng)力發(fā)電塔的多層球面容器阻尼器。實(shí)際使用中，先根據(jù)機(jī)艙和平臺的內(nèi)部可用空間，確定阻尼器的放置位置，從而確定選擇圖廣圖4所示阻尼器形式。對擬安裝阻尼器的風(fēng)力發(fā)電塔的動力特性進(jìn)行測試，確定其一階自振頻率。由于阻尼器的自振頻率與風(fēng)力發(fā)電塔的一階自振頻率幾乎相等時的減振效果最好，由此確定阻尼器中滾球的滾動頻率或液體的振蕩頻率。根據(jù)預(yù)期想要達(dá)到的減振效果，滾球或液體質(zhì)量取為風(fēng)力發(fā)電塔一階模態(tài)質(zhì)量的1.5%~2.5%時，減振效果可達(dá)20%~30%。為確保滾球在容器內(nèi)的運(yùn)動為滑動，單層阻尼器內(nèi)鋼球2的數(shù)量可設(shè)計(jì)為3-6個，由此計(jì)算出鋼球2的半徑和容器4半徑；根據(jù)所需要的鋼球總質(zhì)量，確定容器4的層數(shù)。同樣容器內(nèi)質(zhì)量為液體3時，為確保液體3在容器內(nèi)的運(yùn)動與單擺相似，液面高度不得大于1/3球面半徑，由此確定所需容器4的層數(shù)。根據(jù)每層容器內(nèi)滾球或液體的質(zhì)量，設(shè)計(jì)固定支架I。由此，根據(jù)已定設(shè)計(jì)參數(shù)完成多層球面容器滾球阻尼器的制作，并通過安裝螺栓5固定到預(yù)設(shè)位置。
[0018]本實(shí)用新型的使用方法如下:
[0019]1.根據(jù)實(shí)際工程中風(fēng)力發(fā)電塔機(jī)艙和平臺的允許使用空間，確定阻尼器形式；
[0020]2.實(shí)測風(fēng)力發(fā)電塔的一階自振頻率；
[0021]3.根據(jù)滾球滾動頻率與結(jié)構(gòu)自振頻率相一致時減振效果最好的原則，確定多層球面容器阻尼器自振頻率；
[0022]4.根據(jù)預(yù)設(shè)的減振效果，確定滾動鋼球或液體的總質(zhì)量；[0023]5.根據(jù)阻尼器自振頻率確定容器半徑、鋼球半徑和液面高度；
[0024]6.根據(jù)鋼球半徑或液體質(zhì)量，確定容器的層數(shù)；
[0025]7.按設(shè)計(jì)參數(shù)制作阻尼器并安裝在風(fēng)力發(fā)電塔機(jī)艙頂部、內(nèi)部或塔頂內(nèi)平臺上。
【權(quán)利要求】
1.一種多層球面容器阻尼器，由固定支架(I)、鋼球(2)、液體(3)、容器(4)和螺栓(5)組成，其特征在于:所述容器(4)采用球面容器，若干個容器(4)自上而下依次放置于固定支架(I)上，每個容器(4)內(nèi)設(shè)置鋼球(2)或液體(3)中任一種或其組合，所述固定支架(I)通過螺栓(5)固定于結(jié)構(gòu)上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層球面容器阻尼器，其特征在于所述球面容器為半球形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層球面容器阻尼器，其特征在于所述每個容器(4)內(nèi)的鋼球⑵數(shù)量為3-6個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層球面容器阻尼器，其特征在于所述每個容器(4)內(nèi)放置的液體液面高度小于容器半徑1/3。
【文檔編號】F16F15/023GK203641390SQ201320663658
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】陳俊嶺 申請人:同濟(jì)大學(xué)