[发明专利]一种面向漂浮式水平轴水轮机的实验装置

说明书

本发明公开了一种面向漂浮式水平轴水轮机的实验装置，包括水轮机、实验平台，所述实验平台包括升降平台、横荡实验平台和纵荡实验平台，水轮机固定在升降平台下端，升降平台上端安装于横荡实验平台和纵荡实验平台内；所述横荡实验平台通过电机带动升降平台做横向往复运动，所述纵荡实验平台通过电机带动升降平台做纵向往复运动，从而带动水轮机做横向、纵向往复运动，由于通过电机控制，可以实现水轮机较为高频、精密的纵荡、横荡运动，从而模拟水轮机在受潮汐流驱动过程中的波浪、紊流等高频干扰。由于机械装置相较于水流，更容易实现速度大小和方向的精确控制，所以利用机械装置模拟更有利于研究潮汐流对水轮机性能的影响规律。

技术领域

本发明涉及水力及发电水轮机技术，具体是涉及一种面向漂浮式水平轴水轮机的实验装置。

背景技术

浩瀚的海洋下面蕴藏着巨大的能量，其中包括潮汐能、潮流能、波浪能、生物质能等。潮流能是月球和太阳的引潮力使海水产生周期性的往复水平运动时形成的动能，主要集中在岸边、岛屿之间的水道或湾口。因为具有绿色环保且储量丰富的特点，所以潮流能发电技术迅速发展，但是潮流能开发需要经济可靠的潮流能转换装置，因此世界上各个国家对潮流能发电机都进行了深入研究。

目前正在研发的潮流能水轮机主要包括水平轴式、竖直轴式、升-阻力式以及震荡翼式潮流能发电机。水平轴潮流能水轮机根据叶轮的形式又主要分为风车式、空心式和导流罩式。经实验表明，在所有的潮流能获取装置中，水平轴水轮机具有获能面积大、获能效率高、便于安装的优点，使其成为研究开发的主流机型。水平轴水轮机载体可以分为座海底式、固定式和漂浮式。其中漂浮式具有结构简单造价低的特点，因此广泛的被作为实验研究的载体所采用。

现有技术中，如专利CN104481790A公开了一种直驱式独立变桨距潮流能发电水轮机，以及专利CN102384020A公开了一种水平轴变桨距潮流能水轮机，这两个专利中的水轮机采用动密封方式，桨叶轴与发电机密封舱通过油封、格莱圈等进行动密封，然而水轮机在水下工作过程中，桨叶轴会磨损油封、格莱圈，从而容易造成水轮机密封失效。

此外，涉及水轮机性能测试的实验装置，如CNKI数据库中刊登的“水平轴潮流能水轮机升降装置设计与研究”的文章中设计的漂浮式水轮机实验平台，该实验平台把水轮机固定在一个漂浮式载体上，并设计一种缆索式升降装置用于调节叶尖浸没水深，通过造流装置、造波装置来模拟海流、波浪对水轮机的影响。该实验平台采用缆索实现升降，通过液压装置实现固定，结构复杂，而造流装置难以实现水流大小和方向的精确控制，不利于分析潮汐流对水轮机性能的影响规律。

发明内容

发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种能精确模拟波浪、紊流等高频干扰的面向漂浮式水平轴水轮机的实验装置。

技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种面向漂浮式水平轴水轮机的实验装置，包括水轮机、实验平台，所述实验平台包括升降平台、横荡实验平台、纵荡实验平台；所述水轮机固定于升降平台下端；所述横荡实验平台包括横荡第一框架、横荡第二框架、第一驱动装置，所述升降平台上端安装于横荡第一框架内，升降平台随横荡第一框架的运动而运动；横荡第二框架内水平设置有第一滑轨，横荡第一框架安装于第一滑轨上，所述第一驱动装置用于驱动横荡第一框架在第一滑轨上滑动；所述纵荡实验平台包括纵荡框架、第二驱动装置；纵荡框架内水平设置有第二滑轨，横荡第二框架安装于第二滑轨上，所述第二驱动装置用于驱动横荡第二框架在第二滑轨上滑动；第一滑轨的延伸方向垂直于第二滑轨的延伸方向。

有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是采用电机作为动力源，驱动横荡实验平台在滑轨上滑动，用以模拟水轮机在受潮汐流驱动过程中的波浪、紊流等的干扰，通过控制电机参数驱动实验平台可以实现较为高频、精密的纵荡、横荡运动，更精确的模拟波浪、紊流等高频干扰。且本实验装置结构简单、成本低，使用电机控制更安全、稳定、可靠。