CN104458102A - 一种潮流能发电叶片表面压力测试装置 - Google Patents

一种潮流能发电叶片表面压力测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种潮流能发电叶片表面压力测试装置，包括导流体、水密壳体、机芯、轴头和压力传感器。机芯的空心传动轴由推力轴承固定在水密壳体内的安装板上，空心传动轴前端与水密壳体前端轴头的轴壳键连接，轴壳圆柱侧面可安装叶片，压力传感器贴附在叶片上，信号线穿过空心传动轴空腔进入水密壳体内部，导电滑环套扣固定在空心传动轴上随其转动，并与压力传感器信号线连接用以传输转动过程中的压力测量信号，导电滑环的信号电缆从水密壳体后端引出，连接测试装置外部的水上数据采集系统。本试验装置可固定在水槽上的拖车上拖曳或者固定在具备造流功能的水槽中，测量由潮流驱动的叶片表面的压力数据，达到分析各流速状态下的不同翼型、数量和升角组合的叶片表面压力测量。

Description

一种潮流能发电叶片表面压力测试装置
技术领域
本发明涉及潮流能发电测试装置，特别是涉及潮流能发电叶片表面压力测试装置。
背景技术
潮流能是指海洋潮汐运动中海水流动的动能，相对波浪能而言，潮流能的变化要平稳且有规律。我国近海海域潮流能资源丰富，潮流能发电装置的研发对海洋可再生能源的开发利用具有重大意义。我国潮流能发电装置的研发已进入工程样机研制阶段，叶片是潮流能发电装置的关键部件，高获能叶片的研发对潮流能发电有重大影响。
但是，目前还没有相应的叶片表面压力测试装置，不能对叶片表面压力进行测量，无法通过分析测量数据指导高获能叶片的研发。
发明内容
针对现有技术还没有相应的叶片表面压力测试装置，本发明推出一种用于潮流能发电叶片表面压力的测试装置，其目的在于，在具有导流体和流线型结构的测试装置上设置能安装不同数量叶片的轴头，叶片上贴附压力传感器，测量叶片获能过程中叶片的压力数据，以便利用放于水槽中的测试装置，测试不同流速环境下叶片表面的压力。
本发明涉及的潮流能发电叶片表面压力测试装置，包括导流体、水密壳体、机芯、轴头和压力传感器。导流体固定在水密壳体的上侧，水密壳体前端连接轴头，机芯设置在水密壳体内，机芯的空心传动轴与轴头连接，轴壳圆柱侧面安装安装同类型的不同数量和升角的叶片，压力传感器贴附在叶片上。
导流体呈扁平状，垂直固定在水密壳体外壳的上侧，两扁平状侧面与水密壳体中轴线平行。
水密壳体呈圆筒状，前后两端分别由端盖密封。水密壳体内设置安装板，安装板为长方形，固定在前后端盖上。
安装板置于水密壳体中轴线以下并与中轴线平行。安装板两端与水密壳体前后端盖通过金属连接棒插接固定。安装板两端各设一个圆弧形槽，两根金属连接棒插入圆弧形槽中，金属连接棒插入水密壳体前后端盖上设置的安装孔内。
机芯设置在水密壳体内，包括导电滑环、轴承座、空心传动轴。
空心传动轴为变径空心型，由推力轴承固定在安装板上，沿水密壳体中轴线设置。空心传动轴前端与轴头的轴壳键连接，空心传动轴后端连接导电滑环。导电滑环套扣在空心传动轴后端，导电滑环与空心传动轴联动。
空心传动轴从水密壳体前端的端盖穿出，与水密壳体前端的轴头连接。
轴头由轴壳与导流罩组成，圆凸状的导流罩固定在轴壳的前侧。轴壳呈短圆柱状，空心传动轴端部插进轴壳中心，轴壳末端与空心传动轴键连接。轴壳圆柱侧面设置叶片安装孔，通过双头螺柱安装不同数量的叶片。
压力传感器贴附在轴壳圆柱侧面安装的叶片上。压力传感器采用薄片式结构，胶结贴附在叶片上，压力数据由信号线传输。
压力传感器信号线通过导流罩侧位设置的过线孔进入轴头内，穿过轴壳和空心传动轴空腔，与空心传动轴空腔末端的导电滑环连接。连接导电滑环的信号电缆从水密壳体后端引出，连接测试装置外部的水上数据采集系统。实现压力传感器与水上数据采集与分析系统的信号线转动连接。
空心传动轴空腔在数据信号线穿入后加灌密封胶防水。
本发明涉及的潮流能发电叶片表面压力测试装置进行测试时，将待测叶片安装在轴头的轴壳上，根据需求将多个压力传感器贴附在待测叶片上。再通过导流体上端部的螺栓孔将压力测试装置固定在水槽上面，将水密壳体后端引出的信号电缆连接水上数据采集系统。潮流驱动安装有待测叶片的轴头在水中旋转，带动空心传动轴以及套扣在其上的导电滑环转动，贴附在叶片上的多个压力传感器测量压力数据，压力数据信号通过导电滑环的自滑环后端传递给测试装置外部的水上数据采集系统，水上数据采集系统显示被测叶片在试验过程中的压力情况。
本发明涉及的潮流能发电叶片表面压力测试装置测量潮流能驱动叶片转动的压力，达到分析不同流速下的不同翼型、数量和不同升角组合叶片的一级能量转换效率，对于高获能叶片的设计研发具有重要意义。
附图说明
图1为本发明的潮流能发电叶片表面压力测试装置结构示意图；
图2为图1中测试装置的内部结构示意图；
图3为图2中测试装置轴壳的结构示意图；
图4为图1中测试装置被测叶片贴附压力传感器的状态示意图。
图中标记说明：
1、导流体             2、信号电缆
3、水密壳体           4、叶片
5、压力传感器         6、信号线
7、过线孔             8、导流罩
9、轴壳               10、螺栓孔
11、前端盖            12、推力轴承
13、空心传动轴        14、安装板
15、导电滑环          16、后端盖
17、叶片安装孔        18、导流罩安装孔
19、轴壳孔
具体实施方式
结合附图对本发明的技术方案进一步说明。如图所示，
本发明涉及的潮流能发电叶片表面压力测试装置，包括导流体1、水密壳体3、机芯、轴头和压力传感器5。导流体1固定在水密壳体3的上侧，水密壳体3前端连接轴头，机芯设置在水密壳体3内，机芯的空心传动轴13与轴头连接，轴壳9圆柱侧面安装叶片4，压力传感器5贴附在叶片4上。
导流体1呈扁平状，垂直固定在水密壳体3外壳的上侧，两扁平状侧面与水密壳体3中轴线平行。导流体1上端部设置螺栓孔10。
水密壳体3呈圆筒状，前后两端分别由前端盖11和后端盖16密封，前端盖11和后端盖16上配有O型密封圈。水密壳体3内设置安装板14.安装板14为长方形，固定在水密壳体3的前端盖11和后端盖16上。
安装板14置于水密壳体3中轴线以下并与中轴线平行。安装板14两端与与水密壳体3前端盖11和后端盖16通过金属连接棒插接固定。安装板14两端各设一个圆弧形槽，两根金属连接棒插入圆弧形槽中，金属连接棒也插入水密壳体3的前端盖11和后端盖16上设置的安装孔内。安装板14两端各设一个圆弧形槽，两根金属连接棒插入圆弧形槽中，金属连接棒插入水密壳体3前后端盖上设置的安装孔内。
机芯设置在水密壳体3内，包括导电滑环15、轴承座、空心传动轴13。
空心传动轴13为变径空心型，由推力轴承固定在安装板14上，沿水密壳体3中轴线设置。
空心传动轴13后端连接导电滑环15。导电滑环套15扣在空心传动轴13后端，导电滑环15与空心传动轴13联动。空心传动轴13从水密壳体3前端的端盖穿出，与水密壳体3前端轴头连接。
轴头由轴壳9与导流罩8组成，圆凸状的导流罩8固定在轴壳9的前侧。轴壳9呈短圆柱状，空心传动轴13端部插进轴壳9中心，轴壳9末端与空心传动轴13键连接。轴壳9圆柱侧面设置叶片安装孔，通过双头螺柱安装不同数量的叶片4。
压力传感器5贴附在轴壳9圆柱侧面安装的叶片4上。压力传感器5采用薄片式结构，胶结贴附在叶片4上，压力数据由信号线6传输。
压力传感器5信号线6通过导流罩8侧位设置的过线孔7进入轴头内，穿过轴壳9和空心传动轴13空腔，与空心传动轴13空腔末端的导电滑环15连接。连接导电滑环15的信号电缆2从水密壳体3后端引出，连接测试装置外部的水上数据采集系统，实现压力传感器5与水上数据采集与分析系统的信号线转动连接。

Claims (5)

1.一种潮流能发电叶片表面压力测试装置，其特征在于，包括导流体、水密壳体、机芯、轴头和压力传感器，导流体固定在水密壳体的上侧，水密壳体前端连接轴头，机芯设置在水密壳体内，机芯的空心传动轴与轴头连接，轴壳圆柱侧面安装叶片，压力传感器贴附在叶片上；
所述水密壳体内设置安装板，安装板为长方形，固定在前后端盖上，安装板置于水密壳体中轴线以下并与中轴线平行；。
所述机芯设置在水密壳体内，包括导电滑环、轴承座和空心传动轴，空心传动轴前端与轴头的轴壳键连接，空心传动轴后端连接导电滑环，导电滑环套扣在空心传动轴后端，导电滑环与空心传动轴联动；空心传动轴从水密壳体前端的端盖穿出，与水密壳体前端的轴头连接。
所述轴头由轴壳与导流罩组成，轴壳呈短圆柱状，空心传动轴端部插进轴壳中心，轴壳末端与空心传动轴键连接；轴壳圆柱侧面设置叶片安装孔，通过双头螺柱和螺母安装同类型的不同数量和升角的叶片；
所述压力传感器贴附在轴壳圆柱侧面安装的叶片上，压力传感器采用薄片式结构，胶结贴附在叶片上；压力传感器信号线通过导流罩侧位设置的孔进入轴头内，穿过轴壳和空心传动轴空腔，与空心传动轴空腔末端的导电滑环连接。连接导电滑环的信号电缆从水密壳体后端引出，连接测试装置外部的水上数据采集系统。
2.根据权利要求1所述的潮流能发电叶片表面压力测试装置，其特征在于，所述水密壳体呈圆筒状，前后两端分别由端盖密封，端盖上配有O型密封圈。
3.根据权利要求1所述的潮流能发电叶片表面压力测试装置，其特征在于，所述空心传动轴为变径空心型，由推力轴承固定在水密壳体内的安装板上，沿水密壳体中轴线设置。
4.根据权利要求1所述的潮流能发电叶片表面压力测试装置，其特征在于，所述圆凸状的导流罩固定在轴壳的前侧，导流罩上设置过线孔，压力传感器信号线通过过线孔进入轴头内。
5.根据权利要求1所述的潮流能发电叶片表面压力测试装置，其特征在于，所述空心传动轴空腔在数据信号线穿入后加灌密封胶防水。
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