一种海上风机一体化多向加载模型试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种海上风机一体化多向加载模型试验装置，包括水槽，水槽内的一端设有造波机构，水槽的顶部设置有顶罩以形成风道，顶罩的一端作为进风端，另一端设有风机，水槽底部的设定位置处设有海床土体槽，海床土体槽内部底端设有转动盘，转动盘固定有用于放置海床土和海上风机模型的模型桶，转动盘与驱动机构连接以带动模型桶转动，使得模型桶与固定设置水槽产生相对运动，实现对海上风机模型施加不同方向的风浪荷载，采用本发明专利技术的试验装置能够模拟对海上风机模型施加的不同方向的风浪荷载。载。载。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风机一体化多向加载模型试验装置


[0001]本专利技术涉及试验设备
，具体涉及一种海上风机一体化多向加载模型试验装置。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]大力开发新型可再生能源是解决能源短缺和环境可持续发展的重要途经。海上风电资源丰富、风速稳定、节约土地、环境噪声制约小、适合大规模开发，是调整电力结构、减少对化石能源依赖的重要措施。
[0004]对于大型柔性风机叶片，其在风浪流作用下产生振动、变形，上部荷载通过基础传递到海床岩土体，桩
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岩/土之间相互作用造成海床岩土体刚度衰减，岩土体承载力弱化同时反作用于风机结构，在叶片结构的气动性能作用下，流体场也会受到风机运行状态的影响。
[0005]然而，专利技术人发现，现有针对海上风机安全分析方法将上部风机结构与下部基础独立试验，将风浪流荷载简化为水平力施加于风机结构，无法考虑流体荷载在时间和空间上的变化特征，也无法考虑海上风机与复杂外部环境(风浪和海床地质)的相互作用和互馈耦合机制；另外，在进行风浪
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风机多场耦合试验时，无法改变风浪方向，仅能考虑单一荷载工况，与实际海洋环境相差较大；对于深水池式的海上风机试验，通过四周设置矩阵式风扇模拟多向风载荷，但是造价昂贵，且风速难以稳定。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，提供一种海上风机一体化多向加载模型试验装置，能够考虑多种试验工况，更加符合实际海洋环境。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术的实施例提供了一种海上风机一体化多向加载模型试验装置，包括水槽，水槽内的一端设有造波机构，水槽的顶部设置有顶罩以形成风道，顶罩的一端作为进风端，另一端设有风机，水槽底部的设定位置处设有海床土体槽，海床土体槽内部底端设有转动盘，转动盘固定有用于放置海床土和海上风机模型的模型桶，转动盘与驱动机构连接以带动模型桶转动，使得模型桶与固定设置水槽产生相对运动，实现对海上风机模型施加不同方向的风浪荷载。
[0009]可选的，所述海床土体槽和模型桶均采用圆柱型结构，模型桶的外侧面与海床土体槽的内侧面之间的间隙小于设定值或者模型桶的外侧面与海床土体槽的内侧面滑动贴合或者模型桶外侧面与海床土体槽的内侧面设有密封圈。
[0010]可选的，所述驱动机构包括驱动部件，驱动部件通过传动机构与连接杆连接，连接杆与转动盘固定连接，连接杆与海床土体槽的底部槽壁密封转动连接。
[0011]可选的，所述传动机构包括与连接杆固定的第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮相啮
合，第二齿轮与驱动部件的输出轴连接，第一齿轮底端与支撑杆的一端固定连接，支撑杆的另一端通过止推轴承与底端支撑结构相转动连接，底端支撑结构用于固定在基础上；
[0012]进一步的，第一齿轮和/或第二齿轮上安装有转动角度检测元件。
[0013]可选的，所述风道内设置有风速检测元件，风速检测元件安装在架体上，架体上放置在水槽内部。
[0014]可选的，所述顶罩包括风场段和过渡段，风场段由多个罩体拼接而成，过渡段采用渐扩结构，其面积较小的端部与风场段连接，面积较大的端部通过柔性管与风机连接，
[0015]可选的，所述柔性管内部安装有稳流栅格和阻尼网。
[0016]可选的，所述水槽的宽度为1.5m
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1.7m。
[0017]可选的，所述水槽的出水端通过管路与变频水泵的进口连接，变频水泵的出口通过管路与水槽的进水端连接。
[0018]可选的，所述水槽的一端设置有造波机构，另一端设置有消波机构。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]1.本专利技术的试验装置，具有转动盘和驱动机构，转动盘能够在驱动机构的作用下带动模型桶转动，进而带动海上风机模型和海床岩土体转动，在风浪荷载方向不变的情况下使得风浪荷载相对海上风机模型在不同的角度施加荷载，考虑了多种方向荷载的工况，更加符合实际海洋环境，使得试验结果更加准确，试验结果可对实际工程中基础设计进行指导，加强风机基础的主受力方向的强度设计，而且通过转动海上风机模型和海床岩土体来实现多向风浪荷载的施加，对整个试验装置的改造成本低，试验装置方便加工制作。
[0021]2.本专利技术的试验装置，海床土体槽和模型桶均采用圆柱型，使得海床土体槽和模型桶之间具有较小间隙或密封圈时，海床土体槽不会妨碍模型桶的转动，避免了海床土体槽和模型桶之间间隙过大而造成的影响水槽内水的流动。
[0022]3.本专利技术的试验装置，具有风罩，且风机设置在顶罩的出风端，保证了在风道内形成均匀稳定的气流，且通过风机施加荷载，考虑到了流体在时间和空间上的变化特征。
[0023]4.本专利技术的试验装置，水槽的宽度为1.5m
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1.7m，与大型水池式相比，形成的波浪更加均匀稳定。
[0024]5.本专利技术的试验装置，模型桶内能够置入海床土和海上风机模型，考虑到了海上风机与复杂外部环境(风浪和海床地质)的相互作用和互馈耦合机制，试验结果更有参考价值。
附图说明
[0025]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
[0026]图1为本专利技术实施例1驱动机构、海床土体槽及水槽装配主视图；
[0027]图2为本专利技术实施例1驱动机构、海床土体槽及水槽装配侧视图；
[0028]图3为本专利技术实施例1造浪机构结构示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例1水槽及顶罩、风机装配主视图；
[0030]图5为本专利技术实施例1驱动机构与转动盘装配示意图；
[0031]图6为本专利技术实施例1转动盘与连接杆、第一齿轮和第二齿轮装配示意图；
[0032]其中，1.水槽，2.风场段，3.过渡段，4.柔性管，5.风机，6.海床土体槽，7.转动盘，8.连接杆，9.轴承，10.密封圈，11.第一齿轮，12.第二齿轮，13.伺服电机，14.风机支架，15.伺服电机，16.滚珠丝杠，17.推板，18.导向块，19.导轨，20.底部支撑结构，21.止推轴承。
具体实施方式
[0033]实施例1
[0034]本实施例提供了一种海上风机一体化多向加载模型试验装置，如图1
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图6所示，包括水槽1，水槽1包括架体，架体包括多个立柱，立柱底部之间的空间设置有水槽底架，水槽底架与立柱焊接固定，水槽底架为由横向梁和纵向梁焊接构成的框架式结构，立柱的顶端之间设置有上边梁，水槽底架、立柱及上边梁构成水槽的架体结构。
[0035]架体的结构的侧壁上设置有槽壁玻璃，水槽底架上设置由于槽低玻璃。
[0036]本实施例中，水槽1长度为19m，净深1.2m，宽度为1.5m
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1.7m，本实施例中的水槽1的宽度为1.6m，保证本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风机一体化多向加载模型试验装置，其特征在于，包括水槽，水槽内的一端设有造波机构，水槽的顶部设置有顶罩以形成风道，顶罩的一端作为进风端，另一端设有风机，水槽底部的设定位置处设有海床土体槽，海床土体槽内部底端设有转动盘，转动盘固定有用于放置海床土和海上风机模型的模型桶，转动盘与驱动机构连接以带动模型桶转动，使得模型桶与固定设置水槽产生相对运动，实现对海上风机模型施加不同方向的风浪荷载。2.如权利要求1所述的一种海上风机一体化多向加载模型试验装置，其特征在于，所述海床土体槽和模型桶均采用圆柱型结构，模型桶的外侧面与海床土体槽的内侧面之间的间隙小于设定值或者模型桶的外侧面与海床土体槽的内侧面滑动贴合或者模型桶外侧面与海床土体槽的内侧面设有密封圈。3.如权利要求1所述的一种海上风机一体化多向加载模型试验装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动部件，驱动部件通过传动机构与连接杆连接，连接杆与转动盘固定连接，连接杆与海床土体槽的底部槽壁密封转动连接。4.如权利要求1所述的一种海上风机一体化多向加载模型试验装置，其特征在于，所述传动机构包括与连接杆固定的第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮相啮合，第二齿轮与驱动部件的输出轴连接，第一齿轮底端与支撑杆的一端固定连...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩勃，张柏楠，张琪玥，马震林，王保刚，甘高源，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：