一种利用尾板开合与叶轮旋转抑振发电一体化装置及方法与流程

一种利用尾板开合与叶轮旋转抑振发电一体化装置及方法
1.技术领域
2.本发明属于海洋新能源开发利用与涡激振动抑制技术领域，具体涉及一种利用尾板开合与叶轮旋转抑振发电一体化装置及方法。
3.

背景技术：

4.随着陆上油气资源勘探开发难度的加大，海洋油气资源成为主要的接替能源，已受到越来越多的关注。据统计，2006年后全球油气新发现储量中海洋油气占比超过一半。大力开发海洋能源迫在眉睫，可有力保障国家的能源安全。海洋油气开采过程中，立管是连接海底井口与海上作业平台的纽带。当海流流经立管时，立管两侧产生交替脱落的旋涡，会引起立管振动，称为涡激振动，降低了立管的使用寿命。
5.涡激振动抑制方法主要有两种，即主动抑制与被动抑制。主动抑制方法通过注入外部能量扰乱流场结构，抑制旋涡的产生，但存在安装难度大、能量消耗大等缺点，未被现场广泛采用。被动抑制则通过增加整流罩、螺旋列板、分隔板等附属装置影响旋涡的脱落与发展，从而达到抑振的效果。目前，对立管振动特性的监测方式主要是在立管表面安装振动监测装置，实时监测涡激振动引起的动态载荷响应，其所需电能通过海底电缆输送，能量消耗较大，同时电缆损坏时会导致监测失败。鉴于海流蕴藏着巨大的动能，几乎常年不停的运动，是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源。
6.因此，亟待开发一种将涡激振动抑制、海流能利用和立管振动监测一体化融合的装置，将有效保障立管的安全服役。
7.

技术实现要素：

8.本发明的目的在于针对当前背景技术中提出的问题与不足，提出一种轻质、高效、绿色环保的利用尾板开合与叶轮旋转抑振发电一体化装置及方法。
9.为了实现上述目的，本发明装置采用如下技术方案：一种利用尾板开合与叶轮旋转抑振发电一体化装置由套筒主体模块、侧翼旋转模块和尾部摆动模块三部分组成。套筒主体模块包括转动轴承、套筒、套尾连接轴；侧翼旋转模块包括发电叶轮、弧形磁铁、发电线圈、叶轮固定轴；尾部摆动模块包括前内嵌磁铁开孔尾板、后内嵌磁铁开孔尾板、导线缠绕板、啮合齿轮、转板轴、尾板连接件。
10.套筒为一圆筒，一侧开有一个引流入口，另一侧开有两个泄流出口，引流入口与泄流出口之间的筒壁内空，使引流入口与两个泄流出口连通。所述的引流入口对应的圆心角为90
o
，所述的泄流出口对应的圆心角为10
°
，在引流入口正上方的套筒开有空腔，空腔所对应的圆心角为180
°
，空腔用水平隔板分隔为高度相等的上、下两层，空腔的上层放置有一个振动传感器与一个数字信号处理器；空腔的下层放置有一个整流装置与一个电能储存装
置。转动轴承为内嵌圆柱滚子的内外圈结构，转动轴承内径与立管外径相等，上、下两个转动轴承按间隔一个套筒的高度套装在立管外壁。套筒的上、下两端的转动轴承外分别用圆环形端盖密封，端盖由前置端盖和后端盖拼接而成，前置端盖位于引流入口的上、下两侧，前置端盖周向弧长大于后端盖，前置端盖两侧对称伸出两个叶轮固定轴支撑薄板，支撑薄板厚度为端盖的四分之一，支撑薄板上各开有一个螺纹孔用于固定叶轮固定轴。所述的端盖高度为转动轴承一半，前置端盖所对应的圆心角为240
°
，后端盖所对应的圆心角为120
°
，前置端盖和后端盖内径与转动轴承外径相等。导线缠绕板为一矩形薄板，上、下端对称开有感应导线穿孔，感应导线呈“s”型从导线缠绕板的两侧穿过感应导线穿孔固定。在套筒引流入口的背侧中部固定连接导线缠绕板，且导线缠绕板位于垂直平面。
11.在套筒上、下两个相对的前置端盖伸出的支撑薄板间安装叶轮固定轴，共两根。一根叶轮固定轴外串接安装三个发电叶轮，发电叶轮为平轴叶片式叶轮，每个发电叶轮均套装在上、下两个叶轮轴承外，叶轮轴承套装在叶轮固定轴上。发电叶轮的高度等于两个叶轮轴承之间的高度，发电叶轮中心开有圆孔，圆孔直径与叶轮固定轴的直径相等。发电叶轮中心开孔的两侧对称开有两个弧形槽，每个弧形槽中安置有一块弧形磁铁，且对称安置的两块弧形磁铁磁极相反。叶轮固定轴的外壁缠绕有发电线圈，发电线圈的高度为发电叶轮高度减去叶轮轴承的高度。
12.在套筒两个泄流出口之间且位于导线缠绕板两侧设有两根垂向连接杆，用于连接两块前内嵌磁铁开孔尾板，在每根连接杆上有上、下两个板轴连接件，对应板轴连接件的连接杆处有缩径；缩径段的外壁开有半圆形凹槽，内嵌了圆柱滚子。每个板轴连接件由两半组成，每半板轴连接件又包括半圆部分与矩形部分，两半板轴连接件的半圆部分箍紧缩径处的圆柱滚子，两半板轴连接件的矩形部分并拢后嵌入前内嵌磁铁开孔尾板端部的凹槽内，并且板轴连接件矩形部分开设的圆孔与前内嵌磁铁开孔尾板端部的螺纹孔对齐，通过螺栓紧固。
13.前内嵌磁铁开孔尾板为一矩形薄板，自上而下等间距开有三个凹槽，每个凹槽内安装有一块条形磁铁，安装方式为卡板螺母连接；在每两块条形磁铁间的前内嵌磁铁开孔尾板上开有贯穿的过流筛孔，使两侧流体连通。前内嵌磁铁开孔尾板未与套筒连接的另一端上、下各伸出一个开孔短柄。在上、下开孔短柄之间安置有一根转轴，在转轴两端紧邻上、下开孔短柄的内侧安装有上、下两块啮合齿轮。后内嵌磁铁开孔尾板与前内嵌磁铁开孔尾板相连的一侧上、下两端也各伸出一个开孔短柄，在上、下开孔短柄间安有带两块啮合齿轮的转轴，且后内嵌磁铁开孔尾板上的啮合齿轮与前内嵌磁铁开孔尾板上的啮合齿轮配对咬合。在前内嵌磁铁开孔尾板转轴与咬合配对的后内嵌磁铁开孔尾板转轴的两端安装有尾板连接件，实现限位。两块后内嵌磁铁开孔尾板高度和厚度与前内嵌磁铁开孔尾板一致，但后内嵌磁铁开孔尾板的宽度为前内嵌磁铁开孔尾板宽度的1.5倍。在后内嵌磁铁开孔尾板宽度的三分之二处开设有圆柱孔，内插转板轴，转板轴穿过两块后内嵌磁铁开孔尾板，使两块后内嵌磁铁开孔尾板呈剪刀状绕转板轴摆动。后内嵌磁铁开孔尾板转板轴至与前内嵌磁铁开孔尾板连接端之间的区域自上而下等间距开有三个凹槽，每个凹槽内安装有一块条形磁铁，安装方式为卡板螺母连接；在每两块条形磁铁间的后内嵌磁铁开孔尾板上开有贯穿的过流筛孔，使两侧流体连通。
14.利用所述的一种利用尾板开合与叶轮旋转抑振发电一体化装置提供一种利用尾
板开合与叶轮旋转抑振发电一体化方法。尾部摆动模块与海流流动方向存在攻角时，尾部摆动模块在海流的冲击下发生旋转，并带动整个套筒旋转，直至尾部摆动模块绕至立管的背流侧。一部分海流从套筒的引流入口进入，并从两个泄流出口流出，另一部分海流冲击发电叶轮的叶片使发电叶轮旋转，给绕流边界层注入了额外的动量，延迟了边界层的分离。同时，发电叶轮转动带动内嵌弧形磁体旋转，使缠绕在叶轮固定轴上的发电线圈切割磁感线，产生感应电流。套筒泄流出口喷射出的海流与外部海流共同冲击两块前内嵌磁铁开孔尾板，使两块前内嵌磁铁开孔尾板向导线缠绕板靠拢，沿着前内嵌磁铁开孔尾板流动的海流对两块前内嵌磁铁开孔尾板产生挤压作用，促进了两块前内嵌磁铁开孔尾板的合拢。随着两块前内嵌磁铁开孔尾板距离减小，条形磁铁产生的排斥力越大，使两块前内嵌磁铁开孔尾板向背离导线缠绕板的方向张开。同时，部分海流从前内嵌磁铁开孔尾板的过流筛孔通过，穿过过流筛孔的海流沿着导线缠绕板流动，导线缠绕板将背侧水流隔开，分隔了尾涡的发展空间；穿过前内嵌磁铁开孔尾板的海流对后内嵌磁铁开孔尾板产生冲击，在磁铁排斥力共同作用下撑开尾部摆动模块形成的内部区域，推动了尾部摆动模块的开合摆动，且海流从两块后内嵌磁铁开孔尾板的过流筛孔穿过，与外部海流共同冲击、挤压后内嵌磁铁开孔尾板的后三分之一区域，促进尾部摆动模块的合拢。尾部摆动模块的往复开合摆动对立管尾流区产生深度扰动，破坏了旋涡的脱落与发展；且尾部摆动模块的开合摆动使导线缠绕板上的感应导线不断切割磁感线，产生持续电流。整个装置产生的电流经电缆传输到整流装置转变为直流电，储存在电能储存装置中给振动监测系统供电。振动传感器将采集到的振动位移、加速度等信息通过数字信号处理器转化为数字信号，利用水下发射换能器发射声呐载波信号，将采集到的振动信息传递给海上平台人机交互界面，作业人员根据人机交互界面实时监测立管振动信息，从而评估立管的服役状态。因此，在侧翼发电叶轮旋转扰动绕流边界层，套筒泄流出口喷射出流，尾部摆动模块往复开合摆动破坏尾部涡街的共同作用下，改变了边界层分离点，破坏了尾流涡街的三维结构，抑制了旋涡的形成与发展，从而实现了无能耗的涡激振动抑制，并且发电叶轮旋转、尾部摆动模块开合摆动使感应导线切割磁感线产生电流，将电量供给振动监测装置，在抑制涡激振动的同时实现了海流能的转化与利用。
15.本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：1.本发明装置的内嵌磁铁开孔尾板在海流的冲击下可以发生旋转，有效带动套筒、端盖和叶轮发生旋转，使整个装置适应流向变化的海洋环境；2.本发明装置内嵌磁铁开孔尾板在海流冲击力和磁性排斥力作用下往复摆动，深度扰动尾流区，破坏背流侧旋涡；3.本发明装置利用海流绕立管的不均匀绕流场发电，发电方式绿色环保；4.本发明装置利用海流自主发电给振动监测装置供能，可防止振动监测装置供电线路破损时导致监测失败；5.本发明装置作为一个基本单元，可在立管上串列安装，实现大规模的电能输出与立管不同高度处振动状态的监测。
16.附图说明
17.图1为本发明装置整体结构示意图；图2为本发明装置前置端盖、转动轴承装配示意图；图3为本发明装置发电叶轮安装示意图；图4为本发明装置套筒与前内嵌磁铁开孔尾板装配示意图；图5为本发明装置条形磁铁装配图；图6为本发明装置套筒与导线缠绕板装配示意图；图7为本发明装置前内嵌磁铁开孔尾板与后内嵌磁铁开孔尾板连接示意图；图8为本发明装置套筒空腔内部结构图；图9为本发明装置电路系统流程图；图10为本发明装置工作原理示意图。
18.其中：1、立管；2、前置端盖；3、套筒；4、发电叶轮；5、条形磁铁；6、前内嵌磁铁开孔尾板；7、水下发射换能器；8、导线缠绕板；9、感应导线；10、啮合齿轮；11、后内嵌磁铁开孔尾板；12、转板轴；13、发电线圈；14、弧形磁铁密封盖；15、弧形磁铁；16、套尾连接轴；17、板轴连接件；18、条形磁铁固定盖；19、套筒空腔密封盖；20、振动传感器；21、整流装置；22、电能储存装置；23、转动轴承；24、水平隔板；25、尾板连接件；26、数字信号处理器；27、后端盖。
19.具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。
21.如图1所示，一种利用尾板开合与叶轮旋转抑振发电一体化装置由套筒主体模块、侧翼旋转模块和尾部摆动模块三部分组成。套筒主体模块包括转动轴承23、套筒3、套尾连接轴16；侧翼旋转模块包括发电叶轮4、弧形磁铁15、发电线圈13、叶轮固定轴；尾部摆动模块包括前内嵌磁铁开孔尾板6、后内嵌磁铁开孔尾板11、导线缠绕板8、啮合齿轮10、转板轴12、尾板连接件25。
22.如图2、图6和图8所示，套筒3为一圆筒，一侧开有一个引流入口，另一侧开有两个泄流出口，引流入口与泄流出口之间的筒壁内空，使引流入口与两个泄流出口连通。所述的引流入口对应的圆心角为90
°
，所述的泄流出口对应的圆心角为10
°
，在引流入口正上方的套筒3开有空腔，空腔所对应的圆心角为180
°
，空腔用水平隔板24分隔为高度相等的上、下两层，空腔的上层放置有一个振动传感器20与一个数字信号处理器26；空腔的下层放置有一个整流装置21与一个电能储存装置22。转动轴承23为内嵌圆柱滚子的内外圈结构，转动轴承23内径与立管1外径相等，上、下两个转动轴承23按间隔一个套筒3的高度套装在立管1外壁。套筒3的上、下两端的转动轴承23外分别用圆环形端盖密封，端盖由前置端盖2和后端盖27拼接而成，前置端盖2位于引流入口的上、下两侧，前置端盖2周向弧长大于后端盖27，前置端盖2两侧对称伸出两个叶轮固定轴支撑薄板，支撑薄板厚度为端盖的四分之一，支撑薄板上各开有一个螺纹孔用于固定叶轮固定轴。所述的端盖高度为转动轴承23一半，前置端盖2所对应的圆心角为240
°
，后端盖27所对应的圆心角为120
°
，前置端盖2和后端盖27内径与转动轴承23外径相等。导线缠绕板8为一矩形薄板，上、下端对称开有感应导线穿孔，感应导线9呈“s”型从导线缠绕板8的两侧穿过感应导线穿孔固定。在套筒3引流入口的背侧中部固定连接导线缠绕板8，且导线缠绕板8位于垂直平面。
23.如图1、图3所示，在套筒3上、下两个相对的前置端盖2伸出的支撑薄板间安装叶轮固定轴，共两根。一根叶轮固定轴外串接安装三个发电叶轮4，发电叶轮4为平轴叶片式叶轮，每个发电叶轮4均套装在上、下两个叶轮轴承23外，叶轮轴承23套装在叶轮固定轴上。发电叶轮4的高度等于两个叶轮轴承23之间的高度，发电叶轮4中心开有圆孔，圆孔直径与叶轮固定轴的直径相等。发电叶轮4中心开孔的两侧对称开有两个弧形槽，每个弧形槽中安置有一块弧形磁铁15，且对称安置的两块弧形磁铁15磁极相反。叶轮固定轴的外壁缠绕有发电线圈13，发电线圈13的高度为发电叶轮4高度减去叶轮轴承23的高度。
24.如图4、图6所示，在套筒3两个泄流出口之间且位于导线缠绕板8两侧设有两根垂向连接杆，用于连接两块前内嵌磁铁开孔尾板6，在每根连接杆上有上、下两个板轴连接件17，对应板轴连接件17的连接杆处有缩径；缩径段的外壁开有半圆形凹槽，内嵌了圆柱滚子。每个板轴连接件17由两半组成，每半板轴连接件17又包括半圆部分与矩形部分，两半板轴连接件17的半圆部分箍紧缩径处的圆柱滚子，两半板轴连接件17的矩形部分并拢后嵌入前内嵌磁铁开孔尾板6端部的凹槽内，并且板轴连接件17矩形部分开设的圆孔与前内嵌磁铁开孔尾板6端部的螺纹孔对齐，通过螺栓紧固。
25.如图1、图5和图7所示，前内嵌磁铁开孔尾板6为一矩形薄板，自上而下等间距开有三个凹槽，每个凹槽内安装有一块条形磁铁5，安装方式为卡板螺母连接；在每两块条形磁铁5间的前内嵌磁铁开孔尾板6上开有贯穿的过流筛孔，使两侧流体连通。前内嵌磁铁开孔尾板6未与套筒3连接的另一端上、下各伸出一个开孔短柄。在上、下开孔短柄之间安置有一根转轴，在转轴两端紧邻上、下开孔短柄的内侧安装有上、下两块啮合齿轮10。后内嵌磁铁开孔尾板11与前内嵌磁铁开孔尾板6相连的一侧上、下两端也各伸出一个开孔短柄，在上、下开孔短柄间安有带两块啮合齿轮10的转轴，且后内嵌磁铁开孔尾板11上的啮合齿轮10与前内嵌磁铁开孔尾板6上的啮合齿轮10配对咬合。在前内嵌磁铁开孔尾板6转轴与咬合配对的后内嵌磁铁开孔尾板11转轴的两端安装有尾板连接件25，实现限位。两块后内嵌磁铁开孔尾板11高度和厚度与前内嵌磁铁开孔尾板6一致，但后内嵌磁铁开孔尾板11的宽度为前内嵌磁铁开孔尾板6宽度的1.5倍。在后内嵌磁铁开孔尾板11宽度的三分之二处开设有圆柱孔，内插转板轴12，转板轴12穿过两块后内嵌磁铁开孔尾板11，使两块后内嵌磁铁开孔尾板11呈剪刀状绕转板轴12摆动。后内嵌磁铁开孔尾板转板轴12至与前内嵌磁铁开孔尾板6连接端之间的区域自上而下等间距开有三个凹槽，每个凹槽内安装有一块条形磁铁5，安装方式为卡板螺母连接；在每两块条形磁铁5间的后内嵌磁铁开孔尾板11上开有贯穿的过流筛孔，使两侧流体连通。
26.如图9和图10所示，利用所述的一种利用尾板开合与叶轮旋转抑振发电一体化装置提供一种利用尾板开合与叶轮旋转抑振发电一体化方法。尾部摆动模块与海流流动方向存在攻角时，尾部摆动模块在海流的冲击下发生旋转，并带动整个套筒3旋转，直至尾部摆动模块绕至立管1的背流侧。一部分海流从套筒3的引流入口进入，并从两个泄流出口流出，另一部分海流冲击发电叶轮4的叶片使发电叶轮4旋转，给绕流边界层注入了额外的动量，延迟了边界层的分离。同时，发电叶轮4转动带动内嵌弧形磁体15旋转，使缠绕在叶轮固定轴上的发电线圈13切割磁感线，产生感应电流。套筒3泄流出口喷射出的海流与外部海流共同冲击两块前内嵌磁铁开孔尾板6，使两块前内嵌磁铁开孔尾板6向导线缠绕板8靠拢，沿着前内嵌磁铁开孔尾板6流动的海流对两块前内嵌磁铁开孔尾板6产生挤压作用，促进了两块
前内嵌磁铁开孔尾板6的合拢。随着两块前内嵌磁铁开孔尾板6距离减小，条形磁铁5产生的排斥力越大，使两块前内嵌磁铁开孔尾板6向背离导线缠绕板8的方向张开。同时，部分海流从前内嵌磁铁开孔尾板6的过流筛孔通过，穿过过流筛孔的海流沿着导线缠绕板8流动，导线缠绕板8将背侧水流隔开，分隔了尾涡的发展空间；穿过前内嵌磁铁开孔尾板6的海流对后内嵌磁铁开孔尾板11产生冲击，在磁铁排斥力共同作用下撑开尾部摆动模块形成的内部区域，推动了尾部摆动模块的开合摆动，且海流从两块后内嵌磁铁开孔尾板11的过流筛孔穿过，与外部海流共同冲击、挤压后内嵌磁铁开孔尾板11的后三分之一区域，促进尾部摆动模块的合拢。尾部摆动模块的往复开合摆动对立管1尾流区产生深度扰动，破坏了旋涡的脱落与发展；且尾部摆动模块的开合摆动使导线缠绕板8上的感应导线9不断切割磁感线，产生持续电流。整个装置产生的电流经电缆传输到整流装置21转变为直流电，储存在电能储存装置22中给振动监测系统供电。振动传感器20将采集到的振动位移、加速度等信息通过数字信号处理器26转化为数字信号，利用水下发射换能器7发射声呐载波信号，将采集到的振动信息传递给海上平台人机交互界面，作业人员根据人机交互界面实时监测立管1振动信息，从而评估立管1的服役状态。因此，在侧翼发电叶轮4旋转扰动绕流边界层，套筒3泄流出口喷射出流，尾部摆动模块往复开合摆动破坏尾部涡街的共同作用下，改变了边界层分离点，破坏了尾流涡街的三维结构，抑制了旋涡的形成与发展，从而实现了无能耗的涡激振动抑制，并且发电叶轮4旋转、尾部摆动模块开合摆动使感应导线9切割磁感线产生电流，将电量供给振动监测装置，在抑制涡激振动的同时实现了海流能的转化与利用。
27.实施例：安装本发明装置时，首先安装转动轴承23，根据套筒3的高度确定上、下转动轴承23的间距，分别将上、下转动轴承23从两侧套装在立管1上，用螺栓连接固定。把下端盖套装于下转动轴承23上，从上方套入套筒3，使套筒3套装于转动轴承23外，且套筒3下端面紧挨着下端盖上端面。上端盖套装于上转动轴承23上，上端盖下端面紧挨着套筒3上端面。一个振动传感器20与一个数字信号处理器26固定放置在套筒空腔的上层，一个整流装置21与一个电能储存装置22固定放置在套筒空腔的下层，用套筒空腔密封盖19将套筒空腔密封，用螺丝固定。
28.接着，把串接有三个发电叶轮4的两根叶轮固定轴垂直安装在套筒3上、下两个相对的前置端盖伸出的支撑薄板间。将一个水下发射换能器7固定放置在上前置端盖伸出的支撑薄板上。在套筒3引流入口的背侧中部固定连接导线缠绕板8，且导线缠绕板8位于垂直平面。两半板轴连接件17的半圆部分箍紧缩径处的圆柱滚子，两半板轴连接件17的矩形部分并拢后嵌入前内嵌磁铁开孔尾板6端部的凹槽内，并且板轴连接件17矩形部分开设的圆孔与前内嵌磁铁开孔尾板6端部的螺纹孔对齐，通过螺栓紧固。
29.之后，在前内嵌磁铁开孔尾板6未与套筒3连接的另一端上、下开孔短柄之间安置一根转轴，在转轴两端紧邻上、下开孔短柄的内侧安装上、下两块啮合齿轮10。在后内嵌磁铁开孔尾板11与前内嵌磁铁开孔尾板6相连的一侧的上、下开孔短柄间安装带两块啮合齿轮10的转轴，且后内嵌磁铁开孔尾板11上的啮合齿轮10与前内嵌磁铁开孔尾板6上的啮合齿轮10配对咬合。然后在前内嵌磁铁开孔尾板转轴与咬合配对的后内嵌磁铁开孔尾板转轴的两端安装尾板连接件17，实现限位。
30.最后，在后内嵌磁铁开孔尾板11宽度三分之二处的圆柱孔内插转板轴12，转板轴
12穿过两块后内嵌磁铁开孔尾板11，使两块后内嵌磁铁开孔尾板11呈剪刀状绕转板轴12摆动。
31.安装完毕后，将该装置放置于海流中。尾部摆动模块与海流流动方向存在攻角时，尾部摆动模块在海流的冲击下发生旋转，并带动整个套筒3旋转，直至尾部摆动模块绕至立管1的背流侧。一部分海流从套筒3的引流入口进入，并从两个泄流出口流出，另一部分海流冲击发电叶轮4的叶片使发电叶轮4旋转，给绕流边界层注入了额外的动量，延迟了边界层的分离。同时，发电叶轮4转动带动内嵌弧形磁体15旋转，使缠绕在叶轮固定轴上的发电线圈13切割磁感线，产生感应电流。套筒3泄流出口喷射出的海流与外部海流共同冲击两块前内嵌磁铁开孔尾板6，使两块前内嵌磁铁开孔尾板6向导线缠绕板8靠拢，沿着前内嵌磁铁开孔尾板6流动的海流对两块前内嵌磁铁开孔尾板6产生挤压作用，促进了两块前内嵌磁铁开孔尾板6的合拢。随着两块前内嵌磁铁开孔尾板6距离减小，条形磁铁5产生的排斥力越大，使两块前内嵌磁铁开孔尾板6向背离导线缠绕板8的方向张开。同时，部分海流从前内嵌磁铁开孔尾板6的过流筛孔通过，穿过过流筛孔的海流沿着导线缠绕板8流动，导线缠绕板8将背侧水流隔开，分隔了尾涡的发展空间；穿过前内嵌磁铁开孔尾板6的海流对后内嵌磁铁开孔尾板11产生冲击，在磁铁排斥力共同作用下撑开尾部摆动模块形成的内部区域，推动了尾部摆动模块的开合摆动，且海流从两块后内嵌磁铁开孔尾板11的过流筛孔穿过，与外部海流共同冲击、挤压后内嵌磁铁开孔尾板11的后三分之一区域，促进尾部摆动模块的合拢。尾部摆动模块的往复开合摆动对立管1尾流区产生深度扰动，破坏了旋涡的脱落与发展；且尾部摆动模块的开合摆动使导线缠绕板8上的感应导线9不断切割磁感线，产生持续电流。整个装置产生的电流经电缆传输到整流装置21转变为直流电，储存在电能储存装置22中给振动监测系统供电。振动传感器20将采集到的振动位移、加速度等信息通过数字信号处理器26转化为数字信号，利用水下发射换能器7发射声呐载波信号，将采集到的振动信息传递给海上平台人机交互界面，作业人员根据人机交互界面实时监测立管1振动信息，从而评估立管1的服役状态。因此，在侧翼发电叶轮4旋转扰动绕流边界层，套筒3泄流出口喷射出流，尾部摆动模块往复开合摆动破坏尾部涡街的共同作用下，改变了边界层分离点，破坏了尾流涡街的三维结构，抑制了旋涡的形成与发展，从而实现了无能耗的涡激振动抑制，并且发电叶轮4旋转、尾部摆动模块开合摆动使感应导线9切割磁感线产生电流，将电量供给振动监测装置，在抑制涡激振动的同时实现了海流能的转化与利用。