[發(fā)明專利]海面風(fēng)場模擬試驗(yàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110273861.3
• 申請日: 2011-09-15
• 公開（公告）號: CN102435409A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李超;熊焰;王項(xiàng)南;司惠民;王春誼;王士一;李彥;路寬;楊磊;宋雨澤;石建軍;朱曉陽;王花梅;楊寧
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋技術(shù)中心
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋環(huán)境試驗(yàn)裝置，特別是涉及模擬海面風(fēng)速和風(fēng)向的海洋環(huán)境試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

在海洋開發(fā)過程中，海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)、海洋能開發(fā)利用技術(shù)等高新技術(shù)的研究和發(fā)展是促進(jìn)海洋可持續(xù)開發(fā)利用的重要環(huán)節(jié)。

然而，海洋環(huán)境是復(fù)雜多變的，風(fēng)、波浪、海流等要素直接作用于海洋環(huán)境監(jiān)測儀器設(shè)備與海洋能發(fā)電裝置之上，影響設(shè)備的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。因此，通過室內(nèi)海洋環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置，檢驗(yàn)海洋監(jiān)測儀器設(shè)備和海洋能發(fā)電裝置的技術(shù)指標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)性，為海洋環(huán)境監(jiān)測和海洋能開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，是促進(jìn)海洋高新科技研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的重要技術(shù)手段。

風(fēng)是海洋中主要的動力現(xiàn)象之一，既是可以有效利用的可再生能源，又是影響海上設(shè)備強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要動力環(huán)境要素。因此，模擬海上風(fēng)動力環(huán)境的試驗(yàn)裝置，在海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)、海洋能開發(fā)利用技術(shù)的研究和發(fā)展中得到進(jìn)一步重視。

目前，已有的風(fēng)動力環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置是將軸流風(fēng)機(jī)組安裝在水槽上方的移動平臺上，通過平臺的移動改變風(fēng)機(jī)組位置和轉(zhuǎn)動風(fēng)機(jī)組的方向，從而變動風(fēng)場區(qū)域和變化風(fēng)向。但是，上述試驗(yàn)裝置的缺點(diǎn)是無法改變風(fēng)機(jī)組與水槽水面的距離，不能進(jìn)行風(fēng)向的三維變化，也影響風(fēng)力對水面的作用控制，因此，對海洋環(huán)境監(jiān)測儀器設(shè)備和海洋能發(fā)電裝置不能全面詳細(xì)的開展風(fēng)力模擬試驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的風(fēng)動力環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置所存在的問題，本發(fā)明推出一種新型結(jié)構(gòu)的海面風(fēng)場模擬試驗(yàn)裝置，利用連接轉(zhuǎn)軸的吊臂與軸流風(fēng)機(jī)組的結(jié)合，進(jìn)行全方位的風(fēng)向、風(fēng)速控制，全面模擬海洋環(huán)境中風(fēng)場的變化狀況，實(shí)現(xiàn)對海洋環(huán)境監(jiān)測儀器設(shè)備和海洋能發(fā)電裝置更好地進(jìn)行海面風(fēng)場模擬試驗(yàn)。

本發(fā)明所涉及的海面風(fēng)場模擬試驗(yàn)裝置包括可移動式機(jī)架、軸流風(fēng)機(jī)組和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

可移動式機(jī)架包括支柱、轉(zhuǎn)軸、支撐柱和吊臂，由高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼制成。支柱呈圓筒狀，支柱底部設(shè)置底板，支柱的底板通過螺栓固定于水槽一側(cè)的澆注地腳上。轉(zhuǎn)軸設(shè)置在支柱內(nèi)，支柱的上部和下部均裝有軸承，實(shí)現(xiàn)支柱與轉(zhuǎn)軸的軸承接合。轉(zhuǎn)軸與上部的支撐柱結(jié)合為一體，支撐柱下部支座置于轉(zhuǎn)軸與支柱的頂面之上，支撐柱下部支座的外徑大于支撐柱上部柱體外徑。支柱外部設(shè)置驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸與轉(zhuǎn)軸齒輪聯(lián)接，驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動可帶動轉(zhuǎn)軸在支柱內(nèi)沿軸向轉(zhuǎn)動，與轉(zhuǎn)軸結(jié)合一體的支撐柱同時(shí)轉(zhuǎn)動。

吊臂固定在支撐柱下部支座的軸上，支座底部設(shè)置牽引電機(jī)。牽引電機(jī)的牽引鋼絲繩穿過支撐柱頂部的滑輪連接吊臂的末端，牽引電機(jī)通過牽引鋼絲繩可以使吊臂沿支座軸上下擺動。

吊臂的末端設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)組，軸流風(fēng)機(jī)組固定在吊臂末端垂直引下的轉(zhuǎn)動軸上，吊臂末端設(shè)置第二驅(qū)動電機(jī)，第二驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸與轉(zhuǎn)動軸齒輪連接，第二驅(qū)動電機(jī)帶動轉(zhuǎn)動軸及其固定的軸流風(fēng)機(jī)組轉(zhuǎn)動，角度測量儀會顯示轉(zhuǎn)動的角度。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括風(fēng)速儀、變頻器及計(jì)算機(jī)。風(fēng)速儀、變頻器連接計(jì)算機(jī)。變頻器分別連接牽引電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、第二驅(qū)動電機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)。風(fēng)速儀放置在水槽水面上的風(fēng)場中，采集風(fēng)速數(shù)值并傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過變頻器分別控制牽引電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、第二驅(qū)動電機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)速和風(fēng)向穩(wěn)定在預(yù)設(shè)值。風(fēng)速儀、計(jì)算機(jī)、變頻器之間，均采用軟線連接和輸送電信號。

本發(fā)明所述的海面風(fēng)場模擬試驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)與完全成長的波浪呈任意角度的可調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了在試驗(yàn)室內(nèi)模擬海洋環(huán)境中風(fēng)動力環(huán)境變化的真實(shí)情況，為海洋環(huán)境監(jiān)測儀器設(shè)備和海洋能發(fā)電裝置進(jìn)行風(fēng)動力環(huán)境試驗(yàn)提供可靠的試驗(yàn)技術(shù)手段。另外，在非工作狀態(tài)時(shí)本裝置可以放置于水槽的一側(cè)，有利于水槽做其他的試驗(yàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所涉及的海面風(fēng)場模擬試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記說明：

1、底板????????????????2、加強(qiáng)板

3、支柱????????????????4、驅(qū)動電機(jī)

5、轉(zhuǎn)軸????????????????6、軸承

7、支座????????????????8、支撐柱

9、滑輪????????????????10、吊臂

11、牽引電機(jī)???????????12、鋼絲繩

13、第二驅(qū)動電機(jī)???????14、角度測量儀

15、第二軸承???????????16、轉(zhuǎn)動軸

17、軸流風(fēng)機(jī)???????????18、風(fēng)機(jī)架。

具體實(shí)施方式