CN109297826A - 一种张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统，包括筋腱连接器、基座、顶端连接器、加载单元和荷载单元；筋腱连接器固定在基座的上表面；顶端连接器通过快速接头同轴连接在筋腱连接器的上方；加载单元包括一加载平台和两个加载油缸；加载平台设在基座的上方对应顶端连接器的位置开设一个通孔，使顶端连接器位于该通孔中；两个加载油缸均安装在加载平台上并以垂直的方式铰接在顶端连接器上；荷载单元包括水箱和荷载块；水箱设在加载平台的一侧；荷载块浮设在水箱中，该荷载块通过一根钢丝绳和两个定滑轮与顶端连接器连接。本发明的试验加载系统能模拟真实的海上工况条件，以验证筋腱连接器的强度、抗疲劳性能及可靠性等。
Description
技术领域
本发明涉及一种张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统。
背景技术
目前国内已经建成的海上风电场采用的均为近海固定式基础的海上风电机机组。随着近岸海上风电场的开发，风场离岸距离和水深不断增加，各种传统的固定式基础已经难以满足深海风能开发的要求。风电场的建设将逐渐向更深的水域发展，在深远海域海上风电场中若采用固定式基础，其自重和工程造价会随着水深而大幅度增加，因此不适用于深远海环境。而漂浮式风机采用漂浮式基础及锚泊系统能够适应更大的水深环境，在深远海环境条件下相对于固定式海上风机制造安装成本相对较低，在深远海域更加具有市场前景。此外随着对国内环保意识的不断增强，海上风电场需远离海岸，以减少或避免由此带来的视觉污染和环境影响。因此漂浮式海上风机将是海上风能资源开发向深水海域发展的必然趋势。
针对张力腿平台(TLP)漂浮式风电基础形式，其中重要一环就是张力腿连接器的开发设计。目前本申请人已经研发了一种用于漂浮式风电的张力腿连接器(见中国专利ZL201720952721.1)，它能够实现张力腿与底部基础快速、可靠连接。但是还要对其进行强度试验和抗疲劳试验，以验证其可靠性，因此需要设计一种试验加载系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统，它能模拟真实的海上工况条件，以验证筋腱连接器的强度、抗疲劳性能及可靠性等。
本发明的目的是这样实现的：一种张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统，包括筋腱连接器、基座、顶端连接器、加载单元和荷载单元；其中，
所述筋腱连接器固定在基座的上表面；
所述顶端连接器通过快速接头同轴连接在所述筋腱连接器的上方；
所述加载单元包括一加载平台和两个加载油缸；所述加载平台设在基座的上方并与所述顶端连接器的高度适配；该加载平台对应顶端连接器的位置开设一个通孔，使顶端连接器位于该通孔中；两个加载油缸均安装在所述加载平台上，该两个加载油缸以垂直的方式铰接在顶端连接器上；
所述荷载单元包括水箱和荷载块；所述水箱设在所述加载平台的一侧；所述荷载块浮设在所述水箱中，该荷载块的顶面连接一根钢丝绳，该钢丝绳经过两个定滑轮与顶端连接器连接。
上述的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统，其中，所述筋腱连接器的上端和顶端连接器的下端一一对应地引出下球头轴和上球头轴，所述快速接头连接在下球头轴的上端和上球头轴的下端之间。
上述的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统，其中，两个顶滑轮各自固定在顶端连接器的正上方和荷载块的正上方。
本发明的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统，通过加载单元的配置方式，能够较真实的模拟海上实际的工况，从而验证筋腱连接器的强度，同时通过采用提高加载频率的方法，能验证筋腱连接器抗疲劳性能和可靠性。本发明的试验加载系统具有良好的经济性。
附图说明
图1是本发明的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统中的加载单元的立体图；
图4是本发明的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统中的加载单元的主视图；
图5是本发明的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统中的荷载单元的主视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图5，本发明的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统，包括基座10、筋腱连接器20、顶端连接器30、加载单元和荷载单元。
筋腱连接器20通过螺钉固定在基座10的上表面；
顶端连接器30通过快速接头40同轴连接在筋腱连接器20的上方；
筋腱连接器20的上端和顶端连接器30的下端一一对应地引出下球头轴和上球头轴，使下球头轴和上球头轴能实现任意方向的10°左右的摆动；快速接头40连接在下球头轴的上端和上球头轴的下端之间。
加载单元包括一加载平台50和两个加载油缸51、52；其中，加载平台50设在基座10的上方并与顶端连接器30的高度适配；该加载平台50对应顶端连接器的位置开设一个通孔，使顶端连接器30位于该通孔中；两个加载油缸51、52的缸体均铰接在加载平台50上，该两个加载油缸51、52的活塞杆以垂直的方式铰接在顶端连接器30上，也即两个加载油缸51、52的活塞杆一一对应地以X向和Y向的方式铰接在顶端连接器30上。
加载单元通过位于同一水平面上的两个不同方向的加载油缸51、52的活塞杆的顶伸和回缩来模拟漂浮式平台在海上的实际工况，该加载单元可以满足筋腱连机器20在任意方向摆动10°的模拟要求；
荷载单元包括水箱60和荷载块70；其中，水箱60设在加载平台50的一侧，水箱60内盛有一定量的水；荷载块70浮设在水箱60中，该荷载块70的顶面连接一根钢丝绳80，该钢丝绳80经过两个定滑轮81、82与顶端连接器30连接。两个顶滑轮81、82各自固定在顶端连接器30的正上方和荷载块70的正上方。
荷载单元根据试验要求配出荷载块70的大小和重量，并计算出荷载块70在水中的最大浮力，模拟张力腿的预张力；通过钢丝绳80和两个定滑轮81、82把荷载单元与加载单元连接在一起。当加载单元开始加载时，即加载油缸推动顶端连机器30，使荷载块70上提，从而浮力变小、荷载力变大，从而模拟出真实的海上工况。
本发明的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统的工作原理是：
在加载平台50的同一个水平面上在X向和Y向各自设置一个加载油缸，用来推动顶端连机器30，以模拟海上随波浪影响下平台的位移情况。顶端连接器30再通过钢丝绳80连接一个放置在水箱60内的荷载块70，通过两个油缸51、52的不同伸缩量来改变荷载块70所受的浮力大小，经过两个滑轮组81、82转换成对筋腱连接器20的拉力，从而模拟在海上平台漂移对筋腱连接器20的拉力变化情况。当两个加载油缸51、52中任意一个加载油缸动作或两个加载油缸51、52同时动作，都会通过钢丝绳80向上拉起置于水中的荷载块70，通过计算使荷载块70所受的拉力正好等于模拟要求的预紧力，即拉力等于荷载块70的重力减去最大浮力。
本发明的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统具备以下几大特点：
1.能够较系统的模拟海上真实工况；
2.加载单元的加载过程可以精确控制，能模拟各种情况；
3.通过改变加载频率能测出筋腱连接器的疲劳寿命；
4.荷载单元受力可调，可根据不同要求改变荷载块的大小与重量，达到不同试验的目的要求。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (3)
1.一种张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统，包括筋腱连接器、基座、顶端连接器、加载单元和荷载单元；其特征在于，
所述筋腱连接器固定在基座的上表面；
所述顶端连接器通过快速接头同轴连接在所述筋腱连接器的上方；
所述加载单元包括一加载平台和两个加载油缸；所述加载平台设在基座的上方并与所述顶端连接器的高度适配；该加载平台对应顶端连接器的位置开设一个通孔，使顶端连接器位于该通孔中；两个加载油缸均安装在所述加载平台上，该两个加载油缸以垂直的方式铰接在顶端连接器上；
所述荷载单元包括水箱和荷载块；所述水箱设在所述加载平台的一侧；所述荷载块浮设在所述水箱中，该荷载块的顶面连接一根钢丝绳，该钢丝绳经过两个定滑轮与顶端连接器连接。
2.根据权利要求1所述的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统，其特征在于，所述筋腱连接器的上端和顶端连接器的下端一一对应地引出下球头轴和上球头轴，所述快速接头连接在下球头轴的上端和上球头轴的下端之间。
3.根据权利要求1所述的张力腿平台筋腱连接器的试验加载系统，其特征在于，两个顶滑轮各自固定在顶端连接器的正上方和荷载块的正上方。
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