变尺度变结构半潜波浪能发电平台试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种变尺度变结构半潜波浪能发电平台试验装置，属于海洋可再生能源开发利用和海洋工程装备技术领域。该试验装置包括由可变结构半潜平台模型、摆板机构模型、系泊缆索模型、池底系泊重块、控制台、信号采集模块和数据采集处理软件。半潜平台模型由A体、B体、调节板、C体、补块、导轨组成，导轨上有导槽，螺栓和方形螺母将其他各个部分包括摆板机构模型连接到导槽上。系泊缆索模型一端与连接环相连、一端与池底重块相连。通过在波浪水池中给予试验平台波浪载荷，能够真实且方便模拟平台在不同结构和尺度下和不同系泊方案下的运动响应和系泊载荷，配套的信号采集模块和软件能够实时反映出模型的运动和缆力，及时的观测试验的进展。

Variable scale variable structure semi submersible wave energy power generation platform test device

The invention relates to a variable scale variable structure semi submersible wave energy power generation platform test device, belonging to the technical field of marine renewable energy development and utilization and marine engineering equipment. The test equipment consists of a variable structure semi submersible platform model, a swing plate mechanism model, a mooring cable model, a bottom mooring weighing block, a console, a signal acquisition module and a data acquisition processing software. The semi submersible platform model is composed of a A body, a B body, an adjusting plate, a C body, a patch block and a guide rail, wherein the guide rail is provided with a guide groove, and bolts and square nuts are connected with each other, including a swing plate mechanism model to the guide groove. One end of the mooring cable model is connected with the connecting ring, and the other end is connected with the heavy block at the bottom of the pool. By giving the wave load test platform in wave basin, real and convenient simulation platform in different scale and different structure and mooring scheme under the motion response and mooring load, supporting the signal acquisition module and the software can reflect real-time model motion and mooring force, the timely progress of observation.

【技术实现步骤摘要】
变尺度变结构半潜波浪能发电平台试验装置
本专利技术涉及一种变尺度变结构半潜波浪能发电平台试验装置，属于海洋可再生能源开发利用和海洋工程装备

技术介绍
波浪能是一种清洁的可再生能源，世界范围内储量巨大，人类对波浪能发电的探索已经进行了几十年，专利技术了各式各样的波浪能发电设施和装置。其中一些优秀的装置已经进入了商业化阶段，摆板式波浪能发电装置就是其中一种。以往摆板式波能发电装置将底座固定在海床上，如果在水深较大的地方安装发电装置的话，发电装置将会非常巨大，成本也非常高昂。于是浮式波浪能发电平台被提出，将发电摆板放置在浮式平台上，即使当地水深较大，也可以有效控制波浪能装置的尺度和成本。通过系泊系统的调整，平台还可以保持摆板做功最高效吃水位置。相关的技术在专利潜浮聚能导向式波浪能发电平台（ZL201410111423.0）、一种用于波浪能发电的轻型组合体平台装置（ZL201520609098.0）都有展示。在浮式平台上安装大尺度的摆板机构，会对浮式平台本身的稳定性产生较大的影响。浮式平台和摆板之间的相对尺度影响着平台的稳定性，不同的系泊方案也影响着平台的稳定性，摆板传递到平台上的力矩的大小也影响着平台的稳定性，而且也影响着摆板的做功效率。为了探索这些问题，需要一种能够改变平台主尺度、系泊样式和摆板阻尼，能够测量平台姿态、系泊力和摆板转动角度的模拟试验系统。型对加工精度有着较高的要求，因此模型价格较高。如果在试验中为了多个主尺度，如不同的总长度，而制作多个模型，将会大大地增加试验费用。本专利技术考虑到节约成本和改装方便，将模型分段制作并通过机构组合，实现单个模型满足多个尺度结构的要求。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种变尺度变结构半潜波浪能发电平台试验装置，该试验装置应能够改变平台主尺度、系泊样式和摆板阻尼，能够测量平台姿态、系泊力和摆板转动角度的模拟试验系统。本专利技术采用的技术方案是：一种变尺度变结构半潜波浪能发电平台试验装置，它包括池底系泊重块、控制台、信号采集模块和数据采集处理软件,它还包括变尺度半潜平台模型、摆板机构模型和系泊缆索模型；所述变尺度半潜平台模型中间布置两条导轨，导轨上设置有导槽，摆板机构模型通过螺栓和方形螺母固定在导槽内；系泊缆索模型一端系在变尺度半潜平台模型的连接环上，另一端系在池底系泊重块的吊环上,由底板和吊环构成的池底系泊重块落在池底；所述变尺度半潜平台模型包括A体、B体、调节板、C体、补块和导轨；导轨在上下表面各有两个导槽，左右两个表面各有一个导槽，A体、B体、C体和补块均用于安装螺栓的孔，通过螺栓与导槽内的方形螺母实现自身与导轨的相连；补块安装于A体和C体中部的矩形凹槽内；调节板通过矩形缺口内的凸起固定在导槽内；通过拆除补块和调节板装配合适长度的导轨实现模型在结构样式和主尺度上的改变，合适长度的导轨是指与凹槽总长相同；所述A体与C体的上盖打开，覆盖的舱室作为压载舱，用于放置压载块；所述摆板机构模型包括摆板、轴承座、撑杆、撑杆支座；摆板的轴与轴承座内的轴承连接，轴连接磁粉阻尼器和转角传感器；轴承座和撑杆支座通过螺栓和方形螺母连接；撑杆将摆板固定，通过前后移动撑杆支座使摆板以特定角度固定；拆除撑杆与撑杆支座，摆板在磁粉阻尼器的控制下实现特定阻尼或无阻尼转动；所述系泊缆索模型包括首尾搭扣、弹性单元、缆索和拉力传感器；首搭扣和连接环相连，首搭扣另一端和弹性单元连接，弹性单元与缆索连接，缆索与尾搭扣连接，尾搭扣连接到池底系泊重块的吊环上；所述弹性单元由两端的搭扣和中间的弹簧组成，更换不同弹性系数的弹簧模拟不同刚度的缆索，通过并联和串联弹簧成倍数地改变刚度。下面对上述技术方案作进一步说明，摆板式波浪能发电平台模拟试验系统包括可变尺度半潜平台模型、摆板机构模型、系泊缆索模型、池底系泊重块、控制台、信号采集模块和数据采集处理软件。变尺度半潜平台模型由可以拆卸的A体、B体板、C体、补块、导轨组成，导轨上有导槽，A体、B体、C体、补块均有与导槽相连接的螺栓和方形螺母，螺栓穿过A体、B体、C体、补块上的通孔，与放置在导轨导槽内的方形螺母连接，通过上紧和松开螺栓与方形螺母可以实现A体、B体、C体、补块与导槽的紧固和脱离。A体的前中部有矩形空间，用于补块的安装，A体的上表面有盖板，松脱盖板上的螺栓可以打开盖板，盖板下方的空间为压载舱，用于放置压载铅块，A体中部有两条凹槽，凹槽内有通孔，用于与导轨的连接，A体上部和下部各有两个连接环，连接环与系泊缆索模型连接。B体为全封闭模块，中部有两条凹槽，凹槽内有通孔，用于与导轨连接。调节板为长方形，中部具有矩形凹槽，凹槽内有凸起，通过凸起与导轨相连。C体为的后中部有矩形空间，用于补块的安装，C体的上表面有盖板，松脱盖板上的螺栓可以打开盖板，盖板下方的空间为压载舱，用于放置压载铅块，C体中部有两条凹槽，凹槽内有通孔，用于与导轨的连接，C体上部和下部个有两个连接环，连接环与系泊缆索模型连接。补块为全封闭模块，中部有两条凹槽，凹槽内有通孔，用于与导轨的连接。导轨分为上下两面，两面各有两条导槽，导槽内放置方形螺母，上面的导槽用于和摆板机构模型连接，下面的导槽用于和A体、B体、C体、补块的连接。采用以上结构之后，通过拆除B体、增添调节板，然后将其余的各个部分重新安装在导轨上，能够改变模型在纵向上的主尺度。通过拆除和安装补块，能让模型在完整矩形和H型两种结构之间转换。摆板机构模型由摆板、轴承座、撑杆、撑杆支座组成，在轴承座内部安装有轴承、磁粉阻尼器和转角传感器；摆板通过轴和轴承固定在轴承座上，轴承座有螺栓孔，通过螺栓和方形螺母和导轨相连，通过紧固和松开螺栓和方形螺母实现摆板机构模型与导轨的紧固和松脱。摆板机构中的撑杆支座通过螺栓和方形螺母固定在导轨上，通过紧固和松开螺栓和方形螺母实现撑杆支座与导轨的紧固和松脱。摆板通过撑杆与撑杆支座相连。摆板由面板、加强板、和轴套组成，轴套与轴之间粘接防止相对转动。系泊缆索模型由首尾搭扣、弹性单元、缆索和拉力传感器组成。首搭扣连接在变尺度半潜模型的连接环上，首搭扣另一端和弹性单元的搭扣连接。弹性单元由两端的搭扣和中间的弹簧组成，通过更换特定刚度弹簧来模拟不同缆索的刚度，也可以通过串联并联弹簧实现刚度的成倍变化。弹性单元搭扣一个和首搭扣相连，另一个和缆索相连。缆索和拉力传感器相连，拉力传感器通过一小段缆索和尾搭扣相连，尾搭扣连接在池底重块的吊环上。池底重块由底板和吊环组成。安装在可变尺度半潜平台模型的上的陀螺仪将平台的运动测量出来，将信号传给采集模块，安装在轴承座中的角度传感器将摆板旋转的角度传给采集模块。控制台负责控制造波机生成的波浪序列和磁粉阻尼器阻尼的大小，信号采集模块将采集到的模拟信号转换为数字信号输入到电脑中，电脑中的数据采集处理软件实时显示信号，并对一段时间内的结果进行分析。本专利技术有益效果是：这种变尺度变结构半潜波浪能发电平台试验装置包括变结构半潜平台模型、摆板机构模型、系泊缆索模型、池底系泊重块、控制台、信号采集模块和数据采集处理软件。半潜平台模型由A体、B体、调节板、C体、补块、导轨组成，导轨上有导槽，螺栓和方形螺母将其他各个部分包括摆板机构模型连接到导槽上。系泊缆索模型一端与连接环相连、另一端与池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变尺度变结构半潜波浪能发电平台试验装置，它包括池底系泊重块（4）、控制台(5)、信号采集模块(6)和数据采集处理软件(7),其特征在于：它还包括变尺度半潜平台模型（1）、摆板机构模型（2）和系泊缆索模型（3）；所述变尺度半潜平台模型（1）中间布置两条导轨（106），导轨（106）上设置有导槽，摆板机构模型（2）通过螺栓（111）和方形螺母（112）固定在导槽内；系泊缆索模型（3）一端系在变尺度半潜平台模型（1）的连接环（108）上，另一端系在池底系泊重块（4）的吊环（401）上,由 底板（402）和吊环（401）构成的池底系泊重块（4）落在池底；所述变尺度半潜平台模型（1）包括A体（101）、B体（102）、调节板（103）、C体（104）、补块（105）和导轨（106）；导轨（106）在上下表面各有两个导槽，左右两个表面各有一个导槽，A体（101）、B体（102）、C体（104）和补块（105）均用于安装螺栓（110）的孔，通过螺栓（110）与导槽内的方形螺母（112）实现自身与导轨的相连；补块（105）安装于A体（101）和C体（104）中部的矩形凹槽内；调节板（103）通过矩形缺口内的凸起固定在导槽内；通过拆除补块（105）和调节板（103）装配合适长度的导轨（106）实现模型在结构样式和主尺度上的改变，合适长度的导轨（106）是指与凹槽总长相同；所述A体（101）与C体（104）的上盖打开，覆盖的舱室作为压载舱，用于放置压载块（113）；所述摆板机构模型（2）包括摆板（201）、轴承座（202）、撑杆（203）、撑杆支座（204）；摆板（2）的轴（208）与轴承座（202）内的轴承（205）连接，轴（208）连接磁粉阻尼器（206）和转角传感器（207）；轴承座（202）和撑杆支座（204）通过螺栓（209）和方形螺母（112）连接；撑杆（203）将摆板固定，通过前后移动撑杆支座（204）使摆板（201）以特定角度固定；拆除撑杆（203）与撑杆支座（204），摆板（2）在磁粉阻尼器（206）的控制下实现特定阻尼或无阻尼转动；所述系泊缆索模型（3）包括首尾搭扣（301）、弹性单元（320）、缆索（302）和拉力传感器（303）；首搭扣（301）和连接环（108）相连，首搭扣（301）另一端和弹性单元（320）连接，弹性单元（320）与缆索（302）连接，缆索（302）与尾搭扣（301）连接，尾搭扣连接到池底系泊重块（4）的吊环（4）上；所述弹性单元（320）由两端的搭扣（321）和中间的弹簧（322）组成，更换不同弹性系数的弹簧模拟不同刚度的缆索，通过并联和串联弹簧（322）成倍数地改变刚度。...

【技术特征摘要】
1.一种变尺度变结构半潜波浪能发电平台试验装置，它包括池底系泊重块（4）、控制台(5)、信号采集模块(6)和数据采集处理软件(7),其特征在于：它还包括变尺度半潜平台模型（1）、摆板机构模型（2）和系泊缆索模型（3）；所述变尺度半潜平台模型（1）中间布置两条导轨（106），导轨（106）上设置有导槽，摆板机构模型（2）通过螺栓（111）和方形螺母（112）固定在导槽内；系泊缆索模型（3）一端系在变尺度半潜平台模型（1）的连接环（108）上，另一端系在池底系泊重块（4）的吊环（401）上,由底板（402）和吊环（401）构成的池底系泊重块（4）落在池底；所述变尺度半潜平台模型（1）包括A体（101）、B体（102）、调节板（103）、C体（104）、补块（105）和导轨（106）；导轨（106）在上下表面各有两个导槽，左右两个表面各有一个导槽，A体（101）、B体（102）、C体（104）和补块（105）均用于安装螺栓（110）的孔，通过螺栓（110）与导槽内的方形螺母（112）实现自身与导轨的相连；补块（105）安装于A体（101）和C体（104）中部的矩形凹槽内；调节板（103）通过矩形缺口内的凸起固定在导槽内；通过拆除补块（105）和调节板（103）装配合适长度的导轨（106）实现模型在结构样式和主尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：林焰，裴斐，刘戈，王春雷，李冰，蒋晓宁，姜盛坤，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21