專利名稱：海面風場模擬試驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及海洋環境試驗裝置，特別是涉及一種模擬海面風速和風向的海洋環境試驗裝置。
背景技術：
在海洋開發過程中，海洋環境監測技術、海洋能開發利用技術等高新技術的研究和發展是促進海洋可持續開發利用的重要環節。然而，海洋環境是復雜多變的，風、波浪、海流等要素直接作用于海洋環境監測儀器設備與海洋能發電裝置之上，影響設備的強度和穩定性。因此，通過室內海洋環境模擬試驗裝置，檢驗海洋監測儀器設備和海洋能發電裝置的技術指標和環境適應性，為海洋環境監測和海洋能開發利用技術發展提供科學依據，是促進海洋高新科技研發成果產業化進程的重要技術手段。風是海洋中主要的動力現象之一，既是可以有效利用的可再生能源，又是影響海上設備強度和穩定性的重要動力環境要素。因此，模擬海上風動力環境的試驗裝置，在海洋環境監測技術、海洋能開發利用技術的研究和發展中得到進一步重視。目前，已有的風動力環境模擬試驗裝置是將軸流風機組安裝在水槽上方的移動平臺上，通過平臺的移動改變風機組位置和轉動風機組的方向，從而變動風場區域和變化風向。但是，上述試驗裝置的缺點是無法改變風機組與水槽水面的距離，不能進行風向的三維變化，也影響風力對水面的作用控制，因此，對海洋環境監測儀器設備和海洋能發電裝置不能全面詳細的開展風力模擬試驗。
發明內容針對現有的風動力環境模擬試驗裝置所存在的問題，本實用新型推出一種新型結構的海面風場模擬試驗裝置，利用連接轉軸的吊臂與軸流風機組的結合，進行全方位的風向、風速控制，全面模擬海洋環境中風場的變化狀況，實現對海洋環境監測儀器設備和海洋能發電裝置更好地進行海面風場模擬試驗。本實用新型所涉及的海面風場模擬試驗裝置包括可移動式機架、軸流風機組和計算機控制系統。可移動式機架包括支柱、轉軸、支撐柱和吊臂，由高強度結構鋼制成。支柱呈圓筒狀，支柱底部設置底板，支柱的底板通過螺栓固定于水槽一側的澆注地腳上。轉軸設置在支柱內，支柱的上部和下部均裝有軸承，實現支柱與轉軸的軸承接合。轉軸與上部的支撐柱結合為一體，支撐柱下部支座置于轉軸與支柱的頂面之上，支撐柱下部支座的外徑大于支撐柱上部柱體外徑。支柱外部設置驅動電機，驅動電機的電機軸與轉軸齒輪聯接，驅動電機的轉動可帶動轉軸在支柱內沿軸向轉動，與轉軸結合一體的支撐柱同時轉動。吊臂固定在支撐柱下部支座的軸上，支座底部設置牽引電機。牽引電機的牽引鋼絲繩穿過支撐柱頂部的滑輪連接吊臂的末端，牽引電機通過牽引鋼絲繩可以使吊臂沿支座軸上下擺動。吊臂的末端設置軸流風機組，軸流風機組固定在吊臂末端垂直引下的轉動軸上， 吊臂末端設置第二驅動電機，第二驅動電機的電機軸與轉動軸齒輪連接，第二驅動電機帶動轉動軸及其固定的軸流風機組轉動，角度測量儀會顯示轉動的角度。計算機控制系統包括風速儀、變頻器及計算機。風速儀、變頻器連接計算機。變頻器分別連接牽引電機、驅動電機、第二驅動電機和軸流風機。風速儀放置在水槽水面上的風場中，采集風速數值并傳輸給計算機，計算機通過變頻器分別控制牽引電機、驅動電機、第二驅動電機和軸流風機的轉速，使風速和風向穩定在預設值。風速儀、計算機、變頻器之間， 均采用軟線連接和輸送電信號。本實用新型所述的海面風場模擬試驗裝置，實現了風與完全成長的波浪呈任意角度的可調節設計，實現了在試驗室內模擬海洋環境中風動力環境變化的真實情況，為海洋環境監測儀器設備和海洋能發電裝置進行風動力環境試驗提供可靠的試驗技術手段。另外，在非工作狀態時本裝置可以放置于水槽的一側，有利于水槽做其他的試驗。
[0013]圖1為本實用新型所涉及的海面風場模擬試驗裝置結構示意圖。[0014]圖中標記說明[0015]1、底板2、加強板[0016]3、支柱4、驅動電機[0017]5、轉軸6、軸承[0018]7、支座8、支撐柱[0019]9、滑輪10、吊臂[0020]11、牽引電機12、鋼絲繩[0021]13、第二驅動電機14、角度測量儀[0022]15、第二軸承16、轉動軸[0023]17、軸流風機18、風機架。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步描述。圖1顯示本實用新型的主要結構，如圖所示，本實用新型所涉及的海面風場模擬試驗裝置包括可移動式機架、軸流風機組和計算機控制系統。可移動式機架由高強度結構鋼制成，包括支柱3、轉軸5、支撐柱8和吊臂10。支柱 3呈圓筒狀，支柱3的底部設置底板1，底板1通過螺栓固定于水槽一側的澆注地腳上，支柱 3的底部外側套有加強板2，加強板2將支柱3的底部和底板1禁錮在一起。轉軸5設置在支柱3內，支柱3與轉軸5之間設置軸承6。轉軸5與上部的支撐柱8結合為一體，支撐柱 8下部的支座7置于轉軸5與支柱3的上面，支撐柱8下部支座7的外徑大于支撐柱8上部柱體外徑。轉軸5外部設置驅動電機4，驅動電機4的電機軸與轉軸5齒輪聯接，轉軸5可繞支柱3中心軸線做180°旋轉。吊臂10固定在支撐柱8下部支座7的軸上，支座7底部設置牽引電機11。牽引電機11的牽引鋼絲繩12穿過支撐柱8頂部的滑輪9連接吊臂10的末端，牽引電機11通過牽引鋼絲繩12可以使吊臂10沿支座軸上下擺動。吊臂10的末端設置軸流風機組，軸流風機組固定在吊臂末端垂直引下的轉動軸 16上。軸流風機組由多個軸流風機17和固定軸流風機17的風機架18構成。風機架18固定在吊臂10的轉動軸16上，吊臂10末端設置第二驅動電機13，第二驅動電機13的電機軸與轉動軸16齒輪聯接，轉動軸16可帶動軸流風機組沿軸向做180°旋轉，角度測量儀14 會顯示旋轉的角度。牽引電機11、驅動電機4、第二驅動電機13和軸流風機17分別連接計算機控制系統的變頻器。計算機控制系統包括風速儀、變頻器及計算機。風速儀放置在水槽水面上的風場中，采集風速數值并傳輸給計算機，計算機通過變頻器分別控制牽引電機11、驅動電機 4、第二驅動電機13和軸流風機17的轉速，使風速和風向穩定在預設值。
權利要求1.一種海面風場模擬試驗裝置，其特征在于包括可移動式機架、軸流風機組和計算機控制系統；可移動式機架包括支柱(3)、轉軸(5)、支撐柱(8)和吊臂(10)，由高強度結構鋼制成；支柱(3)呈圓筒狀，轉軸(5)設置在支柱(3)內，支柱(3)與轉軸(5)之間設置軸承 (6)；轉軸(5)外部設置驅動電機(4)，驅動電機(4)與轉軸(5)齒輪聯接；轉軸(5)與上部的支撐柱(8)結合為一體，吊臂(10)固定在支撐柱(8)下部支座(7)的軸上，支座(7)底部設置牽引電機(11)，牽引電機(11)的牽引鋼絲繩(12)穿過支撐柱(8)頂部的滑輪(9)連接吊臂(10)的末端；吊臂(10)的末端設置軸流風機組，軸流風機組固定在吊臂(10)末端垂直引下的轉動軸(16)上，吊臂(10)末端設置第二驅動電機(13)，第二驅動電機(13)的電機軸與轉動軸(16)齒輪聯接；牽引電機(11)、驅動電機(4)、第二驅動電機(13)和軸流風機 (17)分別連接計算機控制系統的變頻器，計算機通過變頻器分別控制牽引電機(11)、驅動電機(4 )、第二驅動電機(13 )和軸流風機(17 )的轉速。
2.根據權利要求1所述的海面風場模擬試驗裝置，其特征在于，所述的支柱(3)的底部設置底板(1)，底板(1)通過螺栓固定于水槽一側的澆注地腳上，支柱(3)的底部外側套有加強板(2)，加強板(2)將支柱(3)的底部和底板(1)禁錮在一起。
3.根據權利要求1所述的海面風場模擬試驗裝置，其特征在于，所述支撐柱(8)下部支座(7)的外徑大于支撐柱(8)上部柱體外徑。
4.根據權利要求1所述的海面風場模擬試驗裝置，其特征在于，所述的軸流風機組由多個軸流風機(17)和固定軸流風機(17)的風機架(18)構成，風機架(18)固定在吊臂(10) 末端垂直引下的轉動軸(16)上。
專利摘要本實用新型公開了一種室內海面風場模擬試驗裝置，包括可移動式機架、軸流風機組和計算機控制系統。軸流風機組固定在吊臂末端垂直引下的轉動軸上，吊臂固定在可轉動的支撐柱支座的軸上，計算機控制吊臂沿支座軸上下擺動、固定吊臂的支撐柱轉動、固定軸流風機組的轉動軸轉動，使軸流風機組吹出的風呈任意角度可調節設計，實現了在試驗室內模擬海洋環境中風動力環境變化的真實情況，為海洋環境監測儀器設備和海洋能發電裝置進行風動力環境試驗提供可靠的試驗技術手段。
文檔編號G01M9/00GK202195923SQ20112034557
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者司惠民, 宋雨澤, 朱曉陽, 李彥, 李超, 楊寧, 楊磊, 熊焰, 王士一, 王春誼, 王花梅, 王項南, 石建軍, 路寬 申請人:國家海洋技術中心