本发明专利技术提供一种大型复合材料风筒转子在线监测装置，包括风能采集器、风转系统和监测装置，风能采集器、风转系统和监测装置均设置在船舶顶部，风能采集器与监测装置连接，监测装置与风转系统连接，监测装置包括光学应变测量系统，通过风能采集器将实时检测的风能信息传递给监测装置，光学应变测量系统实时监测风转系统的位移变化，进而实现风筒转子实时3D空间形态变化的直观化；通过本发明专利技术所述一种大型复合材料风筒转子在线监测装置，能够提高所测量的风筒转子实时位移数据的精度，提高对风筒转子测量的可靠性和高效性，为系统对风筒转子精准控制提供数据支撑，有效保证风筒转子运行安全。安全。安全。
【技术实现步骤摘要】
一种大型复合材料风筒转子在线监测装置
[0001]本专利技术涉及风力助推转子监测
，具体而言，涉及一种大型复合材料风筒转子在线监测装置。
技术介绍
[0002]当前IMO组织对商业运行船舶的能效系数要求不断提高，同时伴随国际油价的不断攀升，大型商业远洋船舶出于提高能效系数及经济性的要求，采用风能技术的积极性不断提升，基于马格努斯效应的flettner复合材料风筒转子系统正是利用风力节能技术的有效方法。但该技术当前处于技术推广的初级阶段，行业缺乏有效的在线监测技术，对风筒转子实际运行工况缺乏有效的数据积累，因而如何有效的提高对风筒转子运行工况的在线监测具有重要意义。
[0003]在专利CN112161791A中，仅涉及通过一种风力助推转子长期监测系统实时获取转子运行状态、结构安全以及实船能效情况，该系统包括主控制器以及主控制器控制的各模块，其中，风力助推转子包括内塔、外筒、基座和电机，外筒套设在电机布置在内塔内部，电机带动外筒转动，转速传感器安装在内塔上用于测量外筒的实际转速和转向；且内塔内部设有第一数据采集箱，因而能够通过大数据分析优化风力助推转子自适应控制算法及预报风力助推转子设备故障，但是仍面临风筒转子较重，风筒转子运动不平衡，引起采集信息失真的问题，以及测定风筒转子位置偏移技术的精度较低，且测定结果较为抽象化的问题；而在专利CN209225373U中，提出一种船舶风力推进及节能控制系统，该系统包括：环境监测单元、油耗动力单元、转子帆动力单元、AI控制单元，环境监测单元设置在船舶端部，环境监测单元包括气象传感器、定位系统和船舶动态综合传感器，能够采集风速、风向等信息，且该系统中的多个转子帆均匀分布设置于船舶的中部，转子帆的旋筒为碳纤维或玻璃纤维增强复合材料制成，一定程度解决了旋筒过重，影响转子位置偏移测量的准确性，但其解决的是现有船舶推进技术中不能合理有效地利用风能的问题，并未解决测定风筒转子位置偏移技术的精度较低，且测定结果较为抽象化的问题。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种大型复合材料风筒转子在线监测装置，以解决现有技术中存在的所测量的风筒转子在线运行工况下实时位移数据精度较低、结果呈现抽象化，且无法为产品结构优化以及产品安全运行提供有效保障的问题；以此达到提高所测量的风筒转子在线运行工况下实时位移数据的精度，实现风筒转子实时3D空间形态变化的直观化，实现风筒转子实时应变采集以及实现风资源工况信息
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风筒转子空间位移
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应变集成，提高对风筒转子测量的可靠性和高效性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]本专利技术涉及的一种大型复合材料风筒转子在线监测装置，包括风能采集器、风转系统和监测装置，风能采集器、风转系统和监测装置均设置在船舶顶部，风能采集器与监测
装置连接，监测装置与风转系统连接，监测装置包括光学应变测量系统，通过风能采集器将实时检测的风能信息传递给监测装置，光学应变测量系统实时监测风转系统的位移变化，进而实现风筒转子实时3D空间形态变化的直观化。
[0007]进一步，风转系统设置在船舶的甲板顶部，风转系统外侧分别与风能采集器、监测装置连接，风转系统包括风筒转子和转子控制系统，转子控制系统与风筒转子连接，风筒转子底部通过基座与船舶的甲板连接，转子控制系统用于控制风筒转子的转速和转向，风筒转子用于借助风能的推力作用自由旋转，并通过底部基座将推力传递到船体，实现船舶的节能。
[0008]进一步，风能采集器设置在船舶的甲板顶部，风能采集器采用压电悬臂梁式风能采集器，用于实时采集船舶运行环境的风速、风向中任意一种或多种信息，并将信号转化为电信号传导至监测装置，还能够以系统配置的时钟为唯一时间维度，记录存储风能信息。
[0009]进一步，光学应变测量系统包括光学应变测量探头和应变待测装置，光学应变测量探头设置在风筒转子外部，光学应变测量探头与风筒转子之间具有一定的间隙，应变待测装置设置在风筒转子外侧壁与光学应变测量探头相对应的位置。
[0010]进一步，应变待测装置为多边形，应变待测装置包括光学散斑、多边形靶标框和异形靶标点，光学散斑、多边形靶标框和异形靶标点均设置在风筒转子外侧壁，多边形靶标框沿光学散斑外侧边缘设置，多边形靶标框相邻两边的交点处均设置异形靶标点，用于为光学应变测量探头的测量提供基准点。
[0011]进一步，光学应变测量探头包括第一激光测距仪和光学元件，光学元件与第一激光测距仪的系统二者集成设置，第一激光测距仪用于测定异形靶标点的3D位置状态，光学元件用于感知光学散斑图样灰度变化。
[0012]进一步，监测装置还包括立体式激光测距系统、支架、光电信息处理器和信号交互器，立体式激光测距系统通过支架与基座连接，立体式激光测距系统与风筒转子连接，光电信息处理器通过信号交互器分别与立体式激光测距系统、光学应变测量系统、风能采集器电学连接，用于接收并处理立体式激光测距系统、光学应变测量系统、风能采集器传递来的信息。
[0013]进一步，立体式激光测距系统包括测距探头、激光靶标点，基座包括定位基座靶标，定位基座靶标设置在基座顶部，测距探头通过支架设置在定位基座靶标内，激光靶标点设置在风筒转子外侧壁，激光靶标点设置高度L与测距探头设置高度H一致。
[0014]进一步，信号交互器内设置时钟振荡器，用于为系统配备具有唯一维度的高精度时钟信号。
[0015]进一步，立体式激光测距系统采用相位式激光测距仪，测量精度小于1mm，且该相位式激光测距仪采用双目镜式采集单元，具备对点的3D位置进行精密测量。
[0016]相对于现有技术，本专利技术所述的一种大型复合材料风筒转子在线监测装置，具有以下有益效果：
[0017]通过该装置有效的避免了传统单一测定风筒转子位置偏移技术精度低、结果呈现抽象化的问题，能够提高所测量的风筒转子在线运行工况下实时位移数据的精度，实现风筒转子实时3D空间形态变化的直观化，实现风筒转子实时应变采集以及实现风资源工况信息
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风筒转子空间位移
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应变集成，提高对风筒转子测量的可靠性和高效性，为风筒转子内
部的控制系统对风筒转子精准控制提供数据支撑，有利于根据实时检测的在线数据，实现结构的整体优化，有效的保证了风筒转子运行的安全性，降低了风筒转子维修或更换的成本，降低风筒转子转动中不平衡现象发生的可能，保证采集信息的高效和真实。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附
[0019]图中：
[0020]图1为船用风筒转子工作示意图；
[0021]图2为风筒转子在线监测系统原理示意图；
[0022]图3为应变待测装置局部放大示意图。
[0023]附图标记说明：1、船舶；2、风能采集器；3、风转系统；4、光电信息本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大型复合材料风筒转子在线监测装置，其特征在于，包括风能采集器(2)、风转系统(3)和监测装置(18)，风能采集器(2)、风转系统(3)和监测装置(18)均设置在船舶(1)顶部，风能采集器(2)与监测装置(18)连接，监测装置(18)与风转系统(3)连接，监测装置(18)包括光学应变测量系统(7)，通过风能采集器(2)将实时检测的风能信息传递给监测装置(18)，光学应变测量系统(7)实时监测风转系统(3)的位移变化，进而实现风筒转子(14)实时3D空间形态变化的直观化。2.根据权利要求1所述的一种大型复合材料风筒转子在线监测装置，其特征在于，所述风转系统(3)设置在船舶(1)的甲板顶部，风转系统(3)外侧分别与风能采集器(2)、监测装置(18)连接，风转系统(3)包括风筒转子(14)和转子控制系统，转子控制系统与风筒转子(14)连接，风筒转子(14)底部通过基座(13)与船舶(1)的甲板连接，转子控制系统用于控制风筒转子(14)的转速和转向，风筒转子(14)用于借助风能的推力作用自由旋转，并通过底部基座(13)将推力传递到船体，实现船舶的节能。3.根据权利要求2所述的一种大型复合材料风筒转子在线监测装置，其特征在于，所述风能采集器(2)设置在船舶(1)的甲板顶部，风能采集器(2)采用压电悬臂梁式风能采集器，用于实时采集船舶(1)运行环境的风速、风向中任意一种或多种信息，并将信号转化为电信号传导至监测装置(18)，还能够以系统配置的时钟为唯一时间维度，记录存储风能信息。4.根据权利要求1所述的一种大型复合材料风筒转子在线监测装置，其特征在于，所述光学应变测量系统(7)包括光学应变测量探头(70)和应变待测装置(16)，光学应变测量探头(70)设置在风筒转子(14)外部，光学应变测量探头(70)与风筒转子(14)之间具有一定的间隙，应变待测装置(16)设置在风筒转子(14)外侧壁与光学应变测量探头(70)相对应的位置。5.根据权利要求4所述的一种大型复合材料风筒转子在线监测装置，其特征在于，所述应变待测装置(16)为多边形，应变待测装置(16)包括光学散斑(10)、多边形靶标框(11)和异形靶标点(12)，光学...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨孝庆，冯威，关洪涛，张向东，谢惠，
申请(专利权)人：厦门双瑞风电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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