[發(fā)明專利]滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架及其工作方法

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• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112112771A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張俊;林嘉歡;王揚威;段華偉
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: F03D13/25
• 分類號: F03D13/25;F03D17/00;G09B25/02
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 林捷;蔡學(xué)俊

1.一種滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架，其特征在于：包括第一端封閉、第二端敞開的外相似塔筒和套設(shè)在外相似塔筒內(nèi)的內(nèi)相似塔筒，所述外相似塔筒是第一端為大端、第二端為小端的錐形筒體，所述外相似塔筒分成兩節(jié)段，第一節(jié)段位于第一端部上且軸向長度遠(yuǎn)小于第二節(jié)段，外相似塔筒的兩節(jié)段通過相對端部上的螺紋進(jìn)行連接，所述內(nèi)相似塔筒的兩端分別連接有第一法蘭盤和第二法蘭盤，第一法蘭盤和外相似塔筒第一端所封閉的壁體上均設(shè)有螺紋孔，在外相似塔筒第一端封閉的壁體外表面上通過螺栓連接有塔底六分力傳感器，所述第二法蘭盤的直徑大于外相似塔筒第二端的直徑，以在第二法蘭盤超出外相似塔筒第二端的部分布設(shè)有螺孔，所述第二法蘭盤的外端面通過螺栓穿過螺孔與塔頂六分力傳感器法蘭盤連接固定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架，其特征在于：所述塔底六分力傳感器和塔頂六分力傳感器分別通過線纜連接數(shù)據(jù)存儲器，以記錄傳感器測得的受力數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架，其特征在于：所述內(nèi)相似塔筒為細(xì)直的鋁合金管體，其兩端分別與第一法蘭盤和第二法蘭盤膠焊或螺紋連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架，其特征在于：所述外相似塔筒為ABS材料制成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架，其特征在于：所述外相似塔筒和內(nèi)相似塔筒的總質(zhì)量和質(zhì)心滿足質(zhì)量相似要求，內(nèi)相似塔筒提供剛度相似基礎(chǔ)，以保證動力傳遞的可靠性；外相似塔筒提供幾何相似基礎(chǔ)，以保證氣動載荷的可靠性。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架，其特征在于：所述內(nèi)相似塔筒的質(zhì)量和質(zhì)心位置均滿足Froude縮比準(zhǔn)則要求，所述內(nèi)相似塔筒的剛度滿足Froude縮比準(zhǔn)則要求；所述外相似塔筒的外形滿足Froude縮比準(zhǔn)則要求。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架，其特征在于：所述剛度相似的方程具體為：

所述質(zhì)量相似的方程具體為：

；所述幾何相似的方程具體為：

。

8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、6或7所述的滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架，其特征在于：所述內(nèi)相似塔筒為內(nèi)徑14mm、外徑16mm、長1090mm的鋁合金管體；第一法蘭盤和第二法蘭盤的外徑分別是45mm和90mm，厚度為5mm；外相似塔筒的第一端、第二端的外徑分別是48.38和75 mm，外相似塔筒的第一端、第二端的厚度分別是1和8 mm。

9.一種滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架的工作方法，其特征在于：安裝步驟如下：1）內(nèi)相似塔筒的第一法蘭盤預(yù)先與內(nèi)相似塔筒一端連接固定，而第二法蘭盤未與內(nèi)相似塔筒另一端連接，2）將內(nèi)相似塔筒具有第一法蘭盤的一端伸入外相似塔筒的第一節(jié)段內(nèi)，通過螺栓自內(nèi)而外將塔底六分力傳感器鎖緊固定在外相似塔筒的第一端外端面上，3）將外相似塔筒的第二節(jié)段旋緊在第一節(jié)段上，4）將第二法蘭盤與內(nèi)相似塔筒端部連接固定，5）第二法蘭盤的外端面通過螺栓穿過第二法蘭盤的螺孔與塔頂六分力傳感器法蘭盤連接固定，實現(xiàn)滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架的安裝。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架的工作方法，其特征在于，該塔架按以下步驟進(jìn)行試驗：

步驟1、首先保證滿足剛度和質(zhì)量相似的大比例浮式風(fēng)機縮比塔架的各組件都能夠按要求裝配并能正常啟動工作；

步驟2、根據(jù)實際試驗需求，將塔架安裝到漂浮平臺上，并與風(fēng)機的其它部分相連，同時向整個實驗系統(tǒng)輸入所需風(fēng)場和浪場；

步驟3、進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲器獲取并儲存塔架頂部和底部的受力載荷數(shù)據(jù)；

步驟4、根據(jù)實際試驗需求變化風(fēng)場和浪場，然后進(jìn)入步驟3。