[發(fā)明專利]一種浮式海上風(fēng)電機(jī)組測量裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811389436.9
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109406096B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉剛;遲鳳東;陳景杰;喬東生;翟鋼軍
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01M9/06
• 代理公司: 21208 大連星海專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 王樹本;徐雪蓮

本發(fā)明涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，一種浮式海上風(fēng)電機(jī)組測量裝置及其方法，其中測量方法包括以下步驟：(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱鳎?2)測量儀器的安裝，(3)氣動(dòng)荷載模擬系統(tǒng)與監(jiān)控單元的搭接，(4)定常風(fēng)的模擬，(5)波浪的模擬，(6)工作指令的發(fā)送，(7)監(jiān)測信息的反饋，測量裝置包括操縱系統(tǒng)部分及實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒糠帧Ｔ摐y量裝置能夠高精度且可以實(shí)時(shí)監(jiān)測模型在實(shí)驗(yàn)過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與力學(xué)參數(shù)，其中各種測量儀器盡可能地避免與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹苯咏佑|，將由于測量儀器本身的因素給測量結(jié)果帶來的實(shí)驗(yàn)誤差降至最小。整個(gè)測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、易安裝、操作方便、安全可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種浮式海上風(fēng)電機(jī)組測量裝置及其方法，屬于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在海洋開發(fā)中，海洋平臺等結(jié)構(gòu)物必須要經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，包括風(fēng)、浪、流等復(fù)雜環(huán)境因素的綜合作用，而與此相對應(yīng)，深海工程作為一門新興的前沿學(xué)科領(lǐng)域，海洋環(huán)境復(fù)雜多變以及海洋工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的匱乏，使得海洋工程研究需要更多地依賴模型實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行分析、獲取數(shù)據(jù)，沒有對應(yīng)的試驗(yàn)裝備和測試系統(tǒng)，無法進(jìn)行有效的物理模型實(shí)驗(yàn)，目前，對于海洋平臺等浮式結(jié)構(gòu)模型的測量需要在模型上安裝輔助傳感器，通過傳感器的數(shù)據(jù)來分析模型在水池中的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。這種傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)測量方式嚴(yán)重地受到來自傳感器自重、信號線、安裝及固定等束縛因素的影響，降低了測量精度，嚴(yán)重的會引起“科學(xué)誤判”。因此，需要在原接觸式運(yùn)動(dòng)測量的基礎(chǔ)上，擬自行研制浮體運(yùn)動(dòng)非接觸測量系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種浮式海上風(fēng)電機(jī)組測量裝置及其方法。該測量裝置能夠高精度且可以實(shí)時(shí)監(jiān)測模型在實(shí)驗(yàn)過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與力學(xué)參數(shù)，其中各種測量儀器盡可能地避免與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹苯咏佑|，將由于測量儀器本身的因素給測量結(jié)果帶來的實(shí)驗(yàn)誤差降至最小。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，解決已有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種浮式海上風(fēng)電機(jī)組測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

步驟1、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱鳎瑸楸ＷC實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c實(shí)體嚴(yán)格符合幾何相似條件，需要在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱髋c模擬過程中，要按照統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂s尺比，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诤Ｑ蠊こ趟刂性囼?yàn)時(shí)，需對這些尺度參數(shù)以及外形設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行換算，通過公式(1)進(jìn)行描述，

式中，h_m為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谠囼?yàn)時(shí)的水深、H_m為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谠囼?yàn)時(shí)的波高、λ_m為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谠囼?yàn)時(shí)的波長、h_s為實(shí)體在海上的實(shí)際水深、H_s為實(shí)體在海上的實(shí)際波高、λ_s為實(shí)體在海上的實(shí)際波長；

步驟2、測量儀器的安裝，兩部高速攝像機(jī)分別設(shè)置于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼戏脚c正前方，這樣便于利用立體視覺雙攝像機(jī)標(biāo)定算法，提供浮體運(yùn)動(dòng)的面內(nèi)及面外位移時(shí)程曲線，以實(shí)現(xiàn)浮體運(yùn)動(dòng)三維變形的非接觸快速全程測量，無線拉力傳感器安放在風(fēng)荷載等效裝置中，用以測量牽引繩中的拉力，風(fēng)速儀安裝在水池邊緣，根據(jù)需要進(jìn)行安裝與拆卸；浪高儀與流速儀置于水池中，用于監(jiān)測實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ退幵诃h(huán)境的參數(shù)，即浪高、周期及流速；

步驟3、氣動(dòng)荷載模擬系統(tǒng)與監(jiān)控單元的搭接，將氣動(dòng)荷載模擬系統(tǒng)與監(jiān)控單元進(jìn)行有效的搭接，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控浮式風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，從而調(diào)整氣動(dòng)荷載模擬系統(tǒng)中的參數(shù)，進(jìn)而更好地模擬實(shí)際工程中的工作狀態(tài)；

步驟4、定常風(fēng)的模擬，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭行枰M的風(fēng)速通過公式(2)進(jìn)行描述，

式中，V_Wm為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭行枰M的風(fēng)速、V_Ws為實(shí)體平均風(fēng)速、λ為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目s尺比；

步驟5、波浪的模擬，包括規(guī)則波的模擬和不規(guī)則波的模擬，其中規(guī)則波的模擬思路包括以下子步驟：