[发明专利]一种波浪能装置性能测试的实验装置

说明书

本发明提供一种波浪能装置性能测试的实验装置，包括浮子、扭矩功率传感器、磁粉制动器、弹簧和惯性轴；所述浮子垂直布置且通过齿轮齿条结构与扭矩功率传感器连接，所述磁粉制动器一端与扭矩功率传感器连接，另一端与惯性轴连接，所述扭矩功率传感器和磁粉制动器设置在支架的水平结构上，所述弹簧一端固定在支架上，另一端固定在浮子上端，还包括滑轮滑道结构，所述滑道设置在支架的垂直结构上，所述滑轮一侧与浮子相切，另一侧与滑道相切，还包括电流控制器和数据采集设备，所述电流控制器与磁粉制动器连接，所述数据采集设备与扭矩功率传感器连接，本发明为机械传动装置，相对于液压系统，其摩擦力较小，适合在实验室开展小比尺试验。

技术领域

本发明涉及一种实验装置，尤其涉及一种波浪能装置性能测试的实验装置，属于新能源利用技术。

背景技术

近些年，鉴于波浪能利用装置广阔的应用前景，其越来越受到学者们和工程师的关注。对于波浪能装置水动力学特性和能量输出特性而言，常用研究手段主要包括：理论分析、数值模拟、试验研究和实海况测试。其中，在实验室阶段的小比尺试验研究是极为重要的前期研究工作，在波浪水槽中的测试可直观的反应波能装置的性能，为波能装置的进一步研发提供技术支持，并为理论分析和数值模拟提供验证数据。

对于波能发电装置而言，液压发电系统是最为竞争力的能量输出(power take-off，PTO)系统。因此在物理模型试验阶段采用液压发电系统作为能量输出系统开展研究应是理想选择。对于模型试验而言，如果对原型液压发电系统的各物理参数(PTO阻尼力、刚度、质量、摩擦力等)按照试验缩尺比进行换算即可得到试验所需的液压发电系统的参数。一般而言，经过缩尺之后实验室所需PTO系统的物理参数均较小。对于实验室所需的小型液压发电系统而言，现有的制造工艺能够满足PTO阻尼力、刚度和质量的需求，但是很难达到摩擦力的要求，即现有工艺制造的小型液压发电系统的摩擦力明显大于理想值。因此，难以在满足缩尺比的条件下采用小型液压发电系统开展物理模型试验。

针对振荡浮体式波能转化装置物理模型试验，有学者提出一种由磁粉制动器、扭矩功率传感器、张力控制器、齿轮齿条、滑轮滑道等部件组成的波浪能功率测试装置，实现对不同环境变量对能量俘获的影响，但是对于PTO系统特性分析，实验装置难以满足试验要求，无法对探究PTO的质量和刚度变化对能量俘获特性的影响。对于试验研究而言，为揭示波能发电装置的波能捕获机理和各参数的影响规律，需要研究PTO系统阻尼力、质量和刚度的变化对波能发电装置性能的影响。因此，对于波能装置的实验室研究而言，建立一套能够模拟典型液压系统PTO阻尼力、质量和刚度并具有较小摩擦阻力的小型能量输出系统则意义重大。

液压发电系统的阻尼力特征为一种特殊的非线性阻尼力，即库伦阻尼力。而磁粉制动器可较好的产生库伦阻尼力，因此可借助磁粉制动器生成典型的库伦阻尼力。本专利发明一种具有较小摩擦阻尼力并可调节PTO系统阻尼力(库伦阻尼力)、质量和刚度的试验装置和测试方法。

发明内容

本发明的目的是为了模拟典型的非线性库伦阻尼力，实时测量PTO系统的输出能量，并可根据需要灵活调节PTO系统的刚度和质量，分析不同PTO阻尼力与输出功率的变化趋势，实现丰富波浪能装置的研究手段，为波浪能装置的研发提供技术支持而提供一种波浪能装置性能测试的实验装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种波浪能装置性能测试的实验装置，包括浮子、扭矩功率传感器、磁粉制动器、弹簧和惯性轴；所述浮子垂直布置且通过齿轮齿条结构与扭矩功率传感器连接，所述磁粉制动器一端与扭矩功率传感器连接，另一端与惯性轴连接，所述扭矩功率传感器和磁粉制动器设置在支架的水平结构上，所述弹簧一端固定在支架上，另一端固定在浮子上端，还包括滑轮滑道结构，所述滑道设置在支架的垂直结构上，所述滑轮一侧与浮子相切，另一侧与滑道相切，还包括电流控制器和数据采集设备，所述电流控制器与磁粉制动器连接，所述数据采集设备与扭矩功率传感器连接。

本发明还包括这样一些特征：