一种浮体绳轮波浪发电陆地模拟试验平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种试验平台，具体是一种浮体绳轮波浪发电陆地模拟试验平台。
【背景技术】
[0002]波浪能是以动能形态出现的海洋能之一，利用海洋波浪发电，既不消耗任何燃料和资源，又不产生任何污染。由此，开发波浪能发电技术，对缓解世界范围内能源紧张形势、改善地球环境、减少能源污染具有十分重要的意义。
[0003]中国专利 200810083910.5^200910160518.0^201310363311.X 均涉及一种浮体绳轮型波浪能发电系统，该类系统所述绳轮与发电机轴相连，绳轮上缠绕柔性牵引绳索，所述牵引绳索另一端与沉在海底的基石相连，当漂浮在海面上的浮体随波浪做升降运动时，柔性绳轮将通过绳轮带动发电机转动，从而将波浪能转换为电能。和其它波浪发电系统相比，该类系统具有能量转换效率高、结构紧凑、成本低、调试容易的特点。当发电系统原型机开发完毕后，需要在陆地上开展相关测试试验，以降低海试环节的成本和风险。
[0004]目前，陆上测试方式主要有水槽试验和计算机仿真两种方法。水槽试验仅能对小比例样机进行测试，难以测试原型机性能。计算机仿真仅能对虚拟模型进行理论验证，难以获取发电系统在真实环境中的具体性能参数。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是克服上述陆上测试方式难以对发电系统原型机进行测试的问题，提供一种结构简单，调控容易，制造安装方便，降低海试风险和成本的浮体绳轮波浪发电陆地模拟试验平台。
[0006]本发明解决上述问题采用的技术方案是:一种浮体绳轮波浪发电陆地模拟试验平台，其特征在于:其包括有电动机、曲柄、拉簧、牵引绳索、定滑轮、振动平台及浮体绳轮波浪发电系统，所述曲柄下端通过传动轴与电动机的转轴相连，上端通过螺栓与拉簧相连，所述拉簧一端连接曲柄，另一端连接牵引绳索，牵引绳索另一端绕过两个定滑轮后与放置在振动平台上的浮体绳轮波浪能发电系统相连。
[0007]本发明所述曲柄由螺栓、摇臂和传动轴构成，所述摇臂上设有长形槽，所述螺栓的固定位置可沿摇臂的长形槽移动调整。从而模拟不同风浪等级下海浪高度。
[0008]所述拉簧的刚度系数为浮体横截面积、海水密度和重力加速度三者的乘积。拉簧用于模拟波浪对浮体的推力。
[0009]所述振动平台包括支撑板、连接板、支撑座、压簧、导向柱，所述支撑板、连接板、支撑座中部均有一圆形通孔，所述浮体绳轮波浪能发电系统放置于支撑板上，其中的主绳索下端从圆形通孔中穿过固定在支撑座底部；所述连接板通过若干根压簧与上部的支撑板和下部的支撑座相连，所述导向柱上端固定到支撑板下表面上，另一端依次穿过压簧、连接板、支撑座上部法兰。这样可以防止连接板发生大幅度横向振动和扭动。本发明所述压簧用于模拟静海水对浮体的浮力，其总等效刚度系数为浮体横截面积、海水密度和重力加速度二者的乘积。
[0010]进一步的，所述支撑板下部圆筒部分、连接板内侧均布有若干滑轮，支撑座上部内、外侧均设有为上述滑轮移动导向的导向槽。以防止支撑座、连接板倾斜。
[0011]本发明的工作过程是:当电动机按一定的频率转动时，通过曲柄传动，牵引绳索将拉动浮体绳轮波浪能发电系统升降，该过程中，拉簧和压簧将不断发生形变，以此模拟波浪对浮体绳轮波浪能发电系统的推力和浮力。如当曲柄转动到下半圈时，拉簧被拉伸，浮体绳轮波浪能发电系统在牵引绳索拉动和压簧上推作用下而上升，压簧被压缩部分复原，发电系统的主绳索带动绳轮转动，发电机产生电能；当曲柄转动到上半圈时，拉簧复原，发电系统下降，压簧被压缩，发电系统的主绳索被重新收卷到绳轮上；这样，当上述过程重复进行时，就可实现发电系统的陆上发电模拟试验。本试验平台通过调整电动机频率、曲柄有效臂长，可以模拟不同周期和波高的波浪对发电性能的影响，该平台结构简单，调控容易，制造安装方便，可在陆地上直接对浮体绳轮型波浪发电系统原型机进行发电测试，从而降低了海试风险和成本。
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0013]图1为本发明整体构成示意图。
[0014]图2为本发明曲柄结构示意图。
[0015]图3为本发明振动平台结构示意图。
[0016]图4为本发明振动平台移动及导向部分结构示意图。
[0017]图中标号为:1.电动机，2.曲柄，3.拉簧，4.牵引绳索，5.定滑轮，6.浮体绳轮波浪发电系统，7.振动平台。21.螺栓，22.摇臂，23.传动轴。61.绳轮，62.主绳索。71.支撑板，72.压簧，73.垫圈，74.连接板，75.支撑座，76.导向柱，77.滑轮，78.导向槽。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，一种浮体绳轮波浪能发电陆地模拟试验平台，其包括有电动机1、曲柄2、拉簧3、牵引绳索4、定滑轮5、振动平台7和浮体绳轮波浪能发电系统6等。所述曲柄2 —端与电动机1的转轴连接，另一端与拉簧3下端连接，所述拉簧3上端连接牵引绳索4，牵引绳索4另一端绕过两个定滑轮5后与浮体绳轮波浪能发电系统6连接。所述浮体绳轮波浪能发电系统6放置在振动平台7上部，其带动绳轮61转动的主绳索62下端固定到振动平台7底部。本发明中浮体绳轮波浪能发电系统6的具体组成属于现有技术，不再赘述。
[0019]所述拉簧3用于模拟波浪对浮体的推力，其刚度系数为浮体横截面积、海水密度和重力加速度三者的乘积。
[0020]如图2所示，本发明所述曲柄2由螺栓21、摇臂22和传动轴23构成。所述两侧的摇臂22上设有长形槽，所述螺栓21的固定位置可沿摇臂22的长形槽移动调整。所述传动轴23与电动机1的转轴连接，所述螺栓21用于与拉簧3下端连接，其固定位置可沿摇臂22的长形槽调整，从而模拟不同风浪等级下海浪高度。
[0021]如图3、图4所示，所述振动平台7包括支撑板71、压簧72、垫圈73、连接板74、支撑座75、导向柱76等。所述支撑板71、连接板74、支撑座75中部均设有一圆形通孔。所述支撑板71上部为圆盘状，用于承载浮体绳轮波浪能发电系统6，下部为圆筒状。浮体绳轮波浪能发电系统6放置于支撑板71上，其中的主绳索62下端从圆形通孔中穿过固定在支撑座75底部。
[0022]本发明所述连接板通过若干根压簧与上部的支撑板和下部的支撑座相连。所述导柱76共8根，其上端固定到支撑板71圆盘部分的下表面，下端依次穿过压簧72、垫圈73、连接板74外侧法兰上的通孔、下部的弹簧72、垫圈73和支撑座76法兰的通孔，这样，在系统工作时，导向柱可避免连接板大幅度横向振动和扭动。本发明所述压簧72用于模拟静海水对浮体的浮力，其总等效刚度系数为浮体横截面积、海水密度和重力加速度三者的乘积。
[0023]所述支撑板71下部圆筒部分、连接板内侧均布有若干滑轮，支撑座上部内、外侧均设有为上述滑轮移动导向的导向槽。以防止支撑座、连接板倾斜。具体是，在圆筒外侧轴向安装有3层滑轮组，每组含有8个滑轮77。所述连接板74外侧法兰部分均布有8个通孔，中部圆孔的内侧均布有8个滑轮77。所述支撑座75上部法兰部分均布有8个通孔，中部立筒部分内、外侧均放置8条导向槽78。所述支撑板71下部圆筒上的滑轮放置到支撑座75上部立筒内侧的导向槽内，所述连接板74圆孔内侧的滑轮放置到支撑座75上部立筒外侧的导向槽内。这样，当系统工作时，各滑轮可沿导向槽滑道移动，从而避免支撑板71、连接板74倾斜。
[0024]本发明利用电动机1拉动发电系统升降，利用拉簧3和压簧72来模拟波浪对浮体的推力和浮力，通过改变电动机1转动频率和曲柄2有效臂长，可以模拟不同频率和波高的海浪对发电系统性能的影响。当电动机1带动曲柄2运动到下半圈时，拉簧3被拉伸，牵引绳索4拉动浮体绳轮波浪发电系统6上升，压簧72被压缩部分展开；当电动机1带动曲柄2运动到上半圈时，拉簧3恢复原长，发电系统位置下降，压簧72被压缩；这样，在曲柄2连续转动过程中，通过牵引绳索4拉动和拉簧3、压簧72作用，浮体绳轮波浪发电系统6将沿竖直方向做往复运动，其牵引绳索62将带动绳轮61转动，发电机产生电能。
[0025]本发明结构简单、调控容易、制造安装方便，可在陆地上直接对浮体绳轮型波浪发电系统原型机进行发电测试，从而降低海试风险和成本。
【主权项】
1.一种浮体绳轮波浪发电陆地模拟试验平台，其特征在于:其包括有电动机、曲柄、拉簧、牵引绳索、定滑轮、振动平台及浮体绳轮波浪发电系统，所述曲柄下端通过传动轴与电动机的转轴相连，上端通过螺栓与拉簧相连，所述拉簧一端连接曲柄，另一端连接牵引绳索，牵引绳索另一端绕过两个定滑轮后与放置在振动平台上的浮体绳轮波浪能发电系统相连。2.根据权利要求1所述的浮体绳轮波浪发电陆地模拟试验平台，其特征在于:所述曲柄由螺栓、摇臂和传动轴构成，所述摇臂上设有长形槽，所述螺栓的固定位置可沿摇臂的长形槽移动调整。3.根据权利要求1所述的浮体绳轮波浪发电陆地模拟试验平台，其特征在于:所述拉簧的刚度系数为浮体横截面积、海水密度和重力加速度三者的乘积。4.根据权利要求1所述的浮体绳轮波浪发电陆地模拟试验平台，其特征在于:所述振动平台包括支撑板、连接板、支撑座、压簧、导向柱，所述支撑板、连接板、支撑座中部均有一圆形通孔，所述浮体绳轮波浪能发电系统放置于支撑板上，其中的主绳索下端从圆形通孔中穿过固定在支撑座底部；所述连接板通过若干根压簧与上部的支撑板和下部的支撑座相连，所述导向柱上端固定到支撑板下表面上，另一端依次穿过压簧、连接板、支撑座上部法.~~.ο5.根据权利要求4所述的浮体绳轮波浪发电陆地模拟试验平台，其特征在于:所述压簧总等效刚度系数为浮体横截面积、海水密度和重力加速度三者的乘积。6.根据权利要求4所述的浮体绳轮波浪发电陆地模拟试验平台，其特征在于:所述支撑板下部圆筒部分、连接板内侧均布有若干滑轮，支撑座上部内、外侧均设有为上述滑轮移动导向的导向槽。
【专利摘要】本发明涉及一种浮体绳轮波浪发电陆地模拟试验平台，其包括有电动机、曲柄、拉簧、牵引绳索、定滑轮和振动平台。所述拉簧一端连接曲柄，另一端连接牵引绳索，牵引绳索另一端绕过两个定滑轮后与放置在振动平台上的浮体绳轮波浪发电系统相连。所述振动平台包括支撑板、压簧、导向柱、连接板、支撑座等。本发明利用电动机拉动浮体绳轮波浪发电系统升降，利用拉簧和压簧来模拟波浪对浮体的推力和浮力，通过改变电动机转动频率和曲柄有效臂长，可以模拟不同频率和波高的海浪对发电系统性能的影响。本发明结构简单，调控容易，制造安装方便，可在陆地上直接对浮体绳轮型波浪发电系统原型机进行发电测试，从而降低海试风险和成本。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN105259453
【申请号】CN201510771166
【发明人】朱林森, 路士州, 卢少华, 李亚军
【申请人】山东大学（威海）
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月12日