CN216902045U - 一种偏航系统仿真实验教具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种偏航系统仿真实验教具，偏航系统仿真实验教具包括塔筒，在所述塔筒上安装有偏航轴承；所述偏航轴承包括能够相对转动的外环与内环，在所述内环上设置有风向标。本申请具有有效改善现有教学方式存在的局限性，以带给学生直观良好的学习体验的效果。

Description

一种偏航系统仿真实验教具

技术领域

本申请涉及教学设备的领域，尤其是涉及一种偏航系统仿真实验教具。

背景技术

偏航系统是发电机机舱的一部分，当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮能够获得最大的风能。

为了让学生更好地了解或理解偏航系统，教师通常会结合教材上的图例或相关视频为学生进行讲解，让学生更加直观地了解偏航系统的相关知识。

针对上述中的相关技术，发明人认为在进行相关课程的学习时，图例讲解或视频讲解的方式对于学生理解偏航系统存在局限性，不能够带给学生直观良好的学习体验。

实用新型内容

为了有效改善现有教学方式存在的局限性，以带给学生直观良好的学习体验，本申请提供一种偏航系统仿真实验教具。

本申请提供的一种偏航系统仿真实验教具采用如下的技术方案：

一种偏航系统仿真实验教具，包括塔筒，在所述塔筒上安装有偏航轴承；

所述偏航轴承包括能够相对转动的外环与内环，在所述内环上设置有风向标。

通过采用上述技术方案，当风向标感应到风向，内环随之进行转动，即完成偏航系统的仿真实验，该过程更加直观，更加贴近实物，在教育过程中能够给予学生更加直观的学习体验，同时学生在学习过程中动手进行操作，在学习知识的同时还能够锻炼学生的动手能力。

可选的，外环为外环齿圈；

在内环上还设置有驱动组件，所述驱动组件包括驱动件，以及安装在所述驱动件下方与所述外环齿圈啮合的驱动齿轮。

通过采用上述技术方案，通过驱动齿轮与外环齿圈的配合，使得内环与外环能够进行相对的转动，进而使得偏航轴承带动机架完成转动；驱动齿轮与外环齿圈配合的传动系统具有较高的安全性，能够有效降低学生与教师在进行实验时出现安全隐患的可能性。

可选的，在所述内环上设置有机架，所述风向标，以及驱动组件均安装在所述机架上；

在机架上还设置有扭缆传感器，在所述扭缆传感器的下部安装有可与所述外环齿圈啮合的偏航齿轮。

通过采用上述技术方案，由于偏航齿轮与外环齿圈之间的啮合，使得扭缆传感器能够感应到机架的转动角度，并在导线转动角度过大时，驱动组件停止转动，能够有效降低导线缠绕过度进而导致教具发生故障的可能性，进而有效降低由于教具故障而影响学生操作学习的可能性。

可选的，所述机架包括呈Z字型的间隔设置的两块第一支撑板、安装在两块所述第一支撑板之间的第二支撑板，以及分别设置在两块第一支撑板上与内环可拆卸连接的两块第三支撑板；

所述第二支撑板的两侧边沿分别固接在两块第一支撑板的板面上；

每块第三支撑板的一侧边沿与第一支撑板的一侧板面固接，第三支撑板沿第一支撑板的长度方向设置。

通过采用上述技术方案，Z字型的机架更加贴合实物，能够带给学生更加良好的学习体验，能够让学生更好的理解偏航系统；第二支撑板能够对偏航轴承、驱动齿轮，以及偏航齿轮构成的传动机构进行遮挡，进而有效提高教具的安全性能。

可选的，在第一支撑板，以及第三支撑板的板面上均开设有穿线孔。

通过采用上述技术方案，穿线孔能够方便教师或学生在组装教具时穿设导线，同时能够有效减轻机架的重量，更加方便教师携带。

可选的，在第一支撑板的内侧沿第一支撑板的长度方向设置有加强板，所述加强板位于第三支撑板的下部。

通过采用上述技术方案，加强板能够有效加强机架的强度，使机架更加稳定，进而有效增强教具的安全性能，同时能够有效延长机架的使用寿命。

可选的，所述风向标设置有多个。

通过采用上述技术方案，当有自然风吹过时，多个风向标同时发生偏转，当多个风向标偏转不一致时，系统能够作出判断并发出警报信号，但是在该过程中主机架仍能够继续转动，完成偏航，因此发电机能够始终进行工作，以减少电量的损耗。

可选的，所述驱动组件设置有多个，多个驱动齿轮同向转动。

通过采用上述技术方案，多个驱动组件能够为机架的转动提供更加充足的动力，同时当某个驱动组件出现故障时，教具仍然能够进行转动，不会影响教学。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过设置偏航轴承、驱动组件，以及风向标，使教学过程更加直观，更加贴近实物，便于学生进行学习，能够带给学生以良好的学习体验；

通过设置外环齿圈以及驱动齿轮，驱动齿轮与外环齿圈配合的传动系统具有较高的安全性，能够有效降低学生与教师在进行实验时出现安全隐患的可能性；

通过设置扭缆传感器，能够有效降低导线缠绕过度进而导致教具发生故障的可能性，进而有效降低由于教具故障而影响学生操作学习的可能性。

附图说明

图1是一种偏航系统仿真实验教具的结构示意图。

图2是机架的局部结构示意图。

图3是一种偏航系统仿真实验教具的局部结构示意图。

附图标记说明：1、演示台；2、塔筒；3、偏航轴承；31、外环齿圈；32、内环；4、驱动组件；41、驱动件；411、电磁刹车；412、电机；413、偏航减速器；42、驱动齿轮；5、扭缆传感器；51、偏航齿轮；6、安装架；61、支撑杆；62、固定板；7、风向标；8、机架；81、第一支撑板；811、第一安装板；812、弯折板；813、第二安装板；814、加强板；815、肋板；82、第二支撑板；83、第三支撑板；831、第一安装孔；84、连接板；841、第二安装孔；842、第三安装孔；843、第三安装板；85、穿线孔；9、控制箱。

具体实施方式

以下结合附图1-3，对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种偏航系统仿真实验教具。结合图1以及图2，一种偏航系统仿真实验教具包括演示台1、安装在演示台1上的塔筒2、安装在塔筒2上的偏航轴承3、转动安装在齿环上的机架8、安装在机架8上用于驱动机架8转动的驱动组件4、安装在机架8上的安装架6，以及安装在安装架6上的风向标7。

塔筒2呈圆筒状，塔筒2的一端固定在演示台1的台面上，偏航轴承3固定在塔筒2的另一端，在塔筒2安装偏航轴承3的一端的端面上沿塔筒2端面的周向间隔开设有多个用于安装的通孔（图中未示出）。

参照图3，偏航轴承3包括外环齿圈31，以及内环32，在外环齿圈31与内环32的端面上沿其周向间隔开设有多个用于连接的通孔。螺栓通过通孔将外环齿圈31与塔筒2固定连接。

结合图1以及图2，机架8包括两块板面相对竖直设置的第一支撑板81，第一支撑板81包括依次一体成型的第一安装板811、弯折板812，以及第二安装板813。第一安装板811的长度小于第二安装板813的长度，第一安装板811与第二安装板813水平设置，第一安装板811设置的高度高于第二安装板813的高度，弯折板812的两端分别连接在第一安装板811，以及第二安装板813的端面上。

结合图1以及图2，在两块相对设置的第一安装板811之间设置有第二支撑板82，第二支撑板82的两端分别连接在两块第一安装板811相对的内板面上；在两块相对设置的第二安装板813之间也设置有第二支撑板82，第二支撑板82的两端分别连接在两块第二安装板813相对的内板面上。

第二支撑板82能够有效增强机架8的使用强度，第二支撑板82采用花纹钢板，花纹钢板在装饰机架8的同时也可用于放置一些其他物品，花纹钢板具有良好的防滑能力。

结合图1以及图2，设置在两块第二安装板813之间的第二支撑板82的长度小于第二安装板813的长度，第二安装板813远离弯折板812的一端与安装在两块第二安装板813处的第二支撑板82远离弯折板812的一端齐平。

在两块第二安装板813之间对称设置有用于支撑驱动组件4的两块第三支撑板83，第三支撑板83为矩形板，第三支撑板83的一长度侧边与第二支撑板82的一侧边沿贴合并固接，第三支撑板83的长度方向平行于第二安装板813的长度方向。在第三支撑板83靠近弯折板812的一端固接有加强板814，加强板814依次沿弯折板812，以及第一安装板811的长度方向设置。在两块加强板814延伸至第一支撑板81的一端还设置有一块加强板814，该加强板814的长度方向垂直于第一支撑板81的长度方向。

参照图2，在第三支撑板83的板面上开设有条形的第一安装孔831，第一安装孔831沿第三支撑板83的宽度方向开设，第一安装孔831的两端均加工成型为圆弧面。

在两块相对设置的第二安装板813之间还设置有矩形的连接板84，连接板84的长度方向平行于两块第二安装板813之间的连线。在连接板84的两端对称弯折成型有连接端，在连接端的端面上沿连接板84的宽度方向开设有条形的第二安装孔841，第二安装孔841的两端均加工成型为圆弧面。

第二安装孔841与第一安装孔831适配，使用螺栓等连接件即可将连接板84与第三支撑板83进行连接。

参照图2，在连接板84的板面上还开设有条形的第三安装孔842，第三安装孔842沿连接板84的宽度方向开设，第三安装孔842共开设有三个，三个第三安装孔842沿内环32的周向开设。第三安装孔842与开设于内环32端面上的通孔适配，使用螺栓等连接件即可将连接板84与内环32进行连接。

参照图2，在第一支撑板81的内侧沿第一支撑板81的长度方向还设置有加强板814，该加强板814设置于第三支撑板83的下部，该加强板814的板面平行于第三支撑板83的板面。在第三支撑板83与加强板814之间间隔设置有肋板815，肋板815长度方向的一侧边固接在第二支撑板82的板面上，肋板815宽度方向的两侧边分别固接在第三支撑板83与加强板814的板面上。

结合图1以及图2，在第一支撑板81，以及第三支撑板83的板面上均开设有多个用于穿线的穿线孔85，多个穿线孔85沿第一支撑板81或第三支撑板83的长度方向开设。穿线孔85为矩形孔，穿线孔85的长度方向平行于第一支撑板81或第三支撑板83的长度方向，穿线孔85的两端均加工成型为圆弧面，工作人员可通过穿线孔85进入机架8内部对放置在机架8上的驱动组件4等部件进行连线，同时穿线孔85能够有效减轻机架8的重量，使机架8更加轻便，易于教师拆装携带。

机架8与发电机内部的偏航系统的机架形状一致，更加贴近实物，能够有效提高学习者的体验感与学习感，更加有利于提高教学质量。

结合图1以及图3，驱动组件4包括驱动件41，以及安装在驱动件41下部的驱动齿轮42。驱动件41通过螺栓等连接件固定在连接板84上，驱动件41包括由上至下依次设置的电磁刹车411、电机412，以及偏航减速器413，偏航减速器413的机轴穿过连接板84，驱动齿轮42安装在偏航减速器413机轴的传出端，驱动齿轮42与外环齿圈31啮合。

当启动驱动件41，驱动齿轮42与外环齿圈31啮合，随着驱动齿轮42的转动，内环32与机架8也随之转动。

参照图1，安装架6安装在设置在两块第二安装板813的第二板面上，安装架6包括竖直设置的支撑杆61，以及安装在支撑杆61上部的条形的固定板62，支撑杆61的长度方向垂直于固定板62的长度方向。

固定板62的中部位置固定在支撑杆61的顶部，在固定板62的两端对称设置有两个风向标7，当有自然风吹过时，风向标7发生偏转，两个风向标7能够同时向控制箱9传递信号，当两个风向标7向控制箱9传递的信号不一致时，控制箱9能够作出判断并发出警报信号，但是在该过程中主机架8仍能够继续转动，完成偏航，因此发电机能够始终进行工作，以减少电量的损耗。

结合图1以及图3，在机架8上还安装有扭缆传感器5，在扭缆传感器5上伸出有机轴，在扭缆传感器5的机轴上安装有偏航齿轮51，偏航齿轮51能够与外环齿圈31啮合，随着偏航齿轮51与外环齿圈31的啮合，当导线扭转到一定角度时，偏航齿轮51停止转动，机架8也随之停止转动。

参照图1，在演示台1上还安装有用于控制的控制箱9，在控制箱9内安装有继电器、变频器模块、开关电源，以及可触式显示屏等功能性部件，工作人员可通过这些功能性部件调整教具。在控制箱9内还安装有空气开关、安全继电器、漏电保护器，以及急停按钮等部件以保护教具以及工作人员的安全。

本申请实施例一种偏航系统仿真实验教具的实施原理为：当风向标7感应到风向时，通过控制箱9，驱动组件4启动，随着驱动齿轮42与外环齿圈31的啮合，主机架8与内环32进行转动，同时偏航齿轮51也随之转动，当主机架8转动角度过大时，扭缆传感器5发出信号，控制箱9控制驱动组件4停止转动。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种偏航系统仿真实验教具，其特征在于：包括塔筒(2)，在所述塔筒(2)上安装有偏航轴承(3)；

所述偏航轴承(3)包括能够相对转动的外环与内环(32)，在所述内环(32)上设置有风向标(7)；

外环为外环齿圈(31)；

在内环(32)上还设置驱动组件(4)，所述驱动组件(4)包括驱动件(41)，以及安装在所述驱动件(41)下方与所述外环齿圈(31)啮合的驱动齿轮(42)。

2.根据权利要求1所述的一种偏航系统仿真实验教具，其特征在于：在内环(32)上设置有机架(8)，所述风向标(7)，以及驱动组件(4)均设置在机架(8)上；

在机架(8)上还设置有扭缆传感器(5)，在所述扭缆传感器(5)的下部安装有可与所述外环齿圈(31)啮合的偏航齿轮(51)。

3.根据权利要求2所述的一种偏航系统仿真实验教具，其特征在于：所述机架(8)包括呈Z字型的间隔设置的两块第一支撑板(81)、安装在两块所述第一支撑板(81)之间的第二支撑板(82)，以及分别设置在两块第一支撑板(81)上可与内环(32)可拆卸连接的两块第三支撑板(83)；

所述第二支撑板(82)的两侧边沿分别固接在两块第一支撑板(81)的板面上；

每块第三支撑板(83)的一侧边沿与第一支撑板(81)的一侧板面固接，第三支撑板(83)沿第一支撑板(81)的长度方向设置。

4.根据权利要求3所述的一种偏航系统仿真实验教具，其特征在于：在第一支撑板(81)，以及第三支撑板(83)的板面上均开设有穿线孔(85)。

5.根据权利要求4所述的一种偏航系统仿真实验教具，其特征在于：在第一支撑板(81)的内侧沿第一支撑板(81)的长度方向设置有加强板(814)，所述加强板(814)位于第三支撑板(83)的下部。

6.根据权利要求1所述的一种偏航系统仿真实验教具，其特征在于：所述风向标(7)设置有多个。

7.根据权利要求1所述的一种偏航系统仿真实验教具，其特征在于：所述驱动组件(4)设置有多个，多个驱动齿轮(42)同向转动。

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