一种追踪式柔性光伏支架结构的气弹试验装置的制作方法

本发明属于新能源光伏发电工程的抗风设计领域，尤其是涉及一种追踪式柔性光伏支架结构的气弹试验装置。

技术背景

在大力发展新能源的国家战略背景下，光伏发电技术因兼具环保性和经济性而得到快速发展。为了适应滩涂，池塘等各类复杂场地的建设需求，近年来一种基于预应力拉索体系的柔性光伏支架结构受到了市场的广泛青睐。该结构体系的特点在于采用预张拉的水平索代替传统支架结构的主梁以实现光伏组件的大跨度布置。此外，为了提高发电效率，支架上的组件通常采用跟踪式的形式，即组件布置倾角可随着阳光入射角的改变而调整。这种可追踪式的柔性光伏支架结构通常自重轻，跨度大，对风荷载十分敏感。从已有的工程案例来看，该类支架结构存在明显的风振效应，风致破坏现象频现。考虑到这是一种新兴的结构体系，与之相关的抗风设计理论和规范取值依据尚不完善，因此开展结构缩尺模型的气弹试验是目前检验设计合理性的有效方法，也能够为同类支架结构的抗风设计提供参考。然而，从国内外的研究和应用现状来看，目前针对此类新型可追踪式的柔性光伏支架结构的气弹试验十分罕见。为了保障该类支架结构抗风设计的安全合理，有必要研发一套针对追踪式柔性光伏支架结构的气弹试验装置。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种追踪式柔性光伏支架结构的气弹试验装置，从而为该类光伏支架结构的抗风设计提供参数取值依据。

为此，本发明的上述目的通过采用以下技术方案来实现：

一种追踪式柔性光伏支架结构的气弹试验装置，其特征在于：所述追踪式柔性光伏支架结构的气弹试验装置包含水平拉索、位于水平拉索两侧且用于支撑水平拉索的一对门架，以及预应力施加装置，所述水平拉索上布置有光伏组件；所述门架包括间距为l的前、后两根立柱和前、后两根立柱之间长度为x的横梁，x大于等于1.1l，所述前立柱的顶部与横梁的一端铰接，所述后立柱顶部设有升降装置，所述升降装置可以调节自身的高度，所述升降装置的顶部设有滑块，所述滑块嵌入至横梁底部的底滑槽内并可沿着底滑槽滑动，所述横梁的侧部设有侧滑槽，所述侧滑槽贯通至底滑槽，所述滑块的两侧分别设有一根螺杆，所述螺杆分别嵌入至侧滑槽内，所述螺杆穿出侧滑槽的外端设有用于固定滑块位置的螺帽；左侧门架在前、后立柱顶部的横梁位置处均设有预应力施加装置，所述预应力施加装置用于给水平拉索施加预应力。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的优选技术方案：所述升降装置为千斤顶装置。

作为本发明的优选技术方案：所述预应力施加装置包括内壳体、固定至内壳体内一端的水平弹簧、连接至水平弹簧另一端的连接件、位于内壳体外侧的两个滑动板和滑动板之间的连接横隔板，所述连接件穿过连接横隔板，所述连接件的中部、连接横隔板的中部设有贯穿连接件和连接横隔板的螺栓；所述内壳体与滑动板相对应的侧面设有滑槽，所述滑动板上设有嵌入至内壳体的滑槽内的螺栓组以使得滑动板相对于内壳体滑动或者固定。

作为本发明的优选技术方案：所述连接件具有较大的刚度，其两端部为掏空的三角形构件，中间为矩形，矩形平面的中心处设有开孔。

作为本发明的优选技术方案：所述内壳体包括上、下盖板，前、后侧板，以及左端板，所述水平弹簧固定至左端板内侧上，所述左端板的外侧固定至横梁上。

作为本发明的优选技术方案：所述门架的前、后立柱底部均设有两排滑轮和4个吸盘。

作为本发明的优选技术方案：所述水平拉索的一端与左侧门架的预应力施加装置的连接件相连接，所述水平拉索的另一端与右侧门架的横梁上设有的打孔端板相连接，同一根水平拉索上的打孔端板与预应力施加装置的连接件始终处于相同高度

作为本发明的优选技术方案：所述横梁底部的底滑槽和侧滑槽的滑槽范围为横梁处于水平状态下横梁的自由端到后立柱顶部之间，处于前、后立柱之间的横梁底部和两侧均封闭，所述横梁的侧滑槽上方或者下方设有角度刻度，通过滑块侧面所连螺栓的位置可以直接读取组件的倾角。

作为本发明的优选技术方案：所述左侧门架的后立柱顶部横梁处的预应力施加装置与横梁采用螺栓套管式的连接方式，使之可以沿着横梁移动和固定，以方便前后水平拉索之间间距的调整；所述右侧门架后立柱顶部横梁处的打孔端板也采用螺栓套管式的连接方式，以与左侧门架后立柱上方的预应力施加装置的连接件保持一致高度。当需要对多排光伏组件阵列进行同步试验时，可以采用螺栓套管的连接形式在左侧门架横梁上增加相应数量的预应力施加装置并且在右侧门架横梁上增加与预应力施加装置对应数量的打孔端板来实现。

作为本发明的优选技术方案：所述预应力施加装置的内壳体上设有距离刻度，能够通过滑动板的移动距离来反映弹簧的拉伸长度进而可以确定所施加的预应力大小。

本发明提供一种追踪式柔性光伏支架结构的气弹试验装置，通过设置预应力施加装置能够保证柔性光伏支架结构气弹试验中不同水平拉索预应力的有效施加，通过设置升降装置可以实现组件布置倾角的连续无极调节，可以同时满足单排光伏组件和多排光伏阵列结构气弹试验的需要，为不同结构规格参数下的追踪式柔性光伏支架结构的抗风设计提供气弹试验技术支撑。此外，本发明所提供的追踪式柔性光伏支架结构的气弹试验装置在其底部设置滑轮，能够满足不同入射方位角的太阳光，从而实现对各个季节下太阳光的入射追踪。

附图说明

图1为本发明所提供的追踪式柔性光伏支架结构的气弹试验装置的立面图。

图2为本发明所提供的追踪式柔性光伏支架结构的气弹试验装置的平面图。

图3为图2中a-a方向的剖视图。

图4为预应力施加装置的立面图。

图5为图4中b-b方向的剖视图。

图6为横梁的立面图。

图7为图3中c-c方向的剖视图。

图8为右侧门架横梁的平面图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图来对本发明进行进一步说明，但本发明的保护范围不限于下述实施例。在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和变更，都落入本发明的保护范围。

如图1~8所示，一种追踪式柔性光伏支架结构的气弹试验装置，包括：左右两侧门架、左侧门架的2个预应力施加装置1、2条水平拉索2和光伏组件3。每侧门架由前立柱4，后立柱5和横梁6。选取前立柱4和后立柱5间距为2m，横梁6的长度为2.2m。前立柱4的顶部与横梁6的一端铰接。后立柱5的顶部装有千斤顶7，千斤顶7的顶部与滑块8相连。滑块8嵌在横梁6底部的滑槽内，且滑块8在垂直滑槽方向的两侧设置有螺栓9。螺栓9穿过横梁6两侧的滑槽。预应力施加装置1分别安装在横梁6与前立柱4的连接端，以及横梁6与后立柱5的连接处。预应力施加装置1由内壳体，水平弹簧10，连接件11，内壳体两侧的滑动板12，以及滑动板12间的连接横隔板13组成。内壳体由上、下盖板14，前、后侧板15，以及左端板16构成。左端板16与横梁6相连，使得预应力施加装置1的安装方向平行于水平拉索方向。前、后侧板15的外侧为滑动板12。两侧滑动板12和前、后侧板15均开设有镂空的滑槽，并且通过3个贯穿的螺栓组17将每侧的滑动板12与侧板15相连。2个滑动板12在内壳体开敞一端通过连接横隔板13相连。水平弹簧10一端与左端板16相连，另一端与连接件11相连。连接件11的另一端与水平拉索2相连。连接件11和连接横隔板13的平面中心位置处均设有大小相同的开孔。连接横隔板13位于连接件11的下方，且两者的开孔处于同一平面位置。连接件11和连接横隔板13通过一根贯穿各自开孔的螺栓18相连接。

本实施例中，前、后立柱4和5采用内外套筒式的可升降形式。前、后立柱4和5的底部支座19均设置有2排滑轮20和4个吸盘21。

本实施例中，每根水平拉索2的一端与左侧的预应力施加装置1的连接件11相连，另一端与右侧门架横梁上的三角形打孔端板22相连。左侧门架连接件11与右侧门架打孔端板22处于同一高度。2根水平拉索2上布置有光伏组件3。

本实施例中，横梁6的底滑槽和两侧的侧滑槽的范围为水平状态下的横梁6的自由端（即非铰接端）到后立柱顶部位置的横梁之间。而前立柱4和后立柱5之间的横梁6的底部和两侧均为封闭。横梁6在其两侧面滑槽的上方标设有角度刻度，可以实时地读取光伏组件的倾角。

本实施例中，后立柱5上方的预应力施加装置1采用螺栓套管式的连接方式与横梁6相连。通过松紧螺栓套管，可以实现预应力施加装置1沿着横梁移动。而前立柱4上方的预应力施加装置1则采用固定连接形式与横梁6相连。为了与左侧门架相对应，右侧门架后立柱5顶部横梁处的打孔端板22也采用螺栓套管式的连接方式，而右侧门架前立柱4顶部的打孔端板22也采用固定方式与横梁6相连。上述螺栓套管均竖直地挂在横梁上，螺栓套管与预应力施加装置垂直地连接，打孔端板也与其相应的螺栓套管垂直地连接。若试验中需要增加n排光伏组件，则可采用螺栓套管的形式在左侧门架的横梁6上增加2n个预应力施加装置1，同时在右侧门架的横梁6上增加2n个打孔端板22。调节奇数行水平拉索的高度和偶数行水平拉索的高度，也即是调节与奇数行水平拉索相连的预应力施加装置上的螺栓套管长度、对应的打孔端板上的螺栓套管长度以及调节与偶数行水平拉索相连的预应力施加装置上的螺栓套管长度、对应的打孔端板上的螺栓套管长度，以保证多排光伏阵列中每行光伏组件的最高边和最低边的高度分别相同。

本实施例中，预应力施加装置1上的内壳体上标设有位移刻度，该刻度能够直接反映出弹簧的拉伸长度，进而可以控制所施加到水平拉索上的预应力大小。

本实施例中，连接件11采用高强钢材制成，其两端部采用高强的圆钢杆焊接成空心三角形，在连接件11的平面中心处设有开孔。

本实施例在具体实施过程中，首先放松螺栓9，调节千斤顶7的高度，使得横梁6到达目标的组件倾角。然后通过紧固螺栓9以固定滑块8和横梁6的倾角。拔出螺栓18使得连接件11与连接横隔板13相互脱离。放松螺栓17，调整连接件11和滑动板12使得弹簧伸长量满足所需的预应力值，然后紧固螺栓17并将螺栓18插入连接件11与连接横隔板13的开孔，从而完成预应力的施加。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。