[发明专利]置于风洞中的浮式海上风电机组混合模型实验装置及方法

权利要求书

1.一种置于风洞中的浮式海上风电机组混合模型实验装置的实验方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、实验模型的制作，为保证实验模型与实体严格符合几何相似条件，需要在实验模型的制作与模拟过程中，要按照统一的实验模型缩尺比，实验模型在海洋工程水池中试验时，需对这些尺度参数以及外形设计尺寸进行换算，通过公式(1)进行描述，

式中，h_m为实验模型在试验时的水深、H_m为实验模型在试验时的波高、λ_m为实验模型在试验时的波长、h_s为实体在海上的实际水深、H_s为实体在海上的实际波高、λ_s为实体在海上的实际波长；

步骤2、监控单元与运动控制计算机的连接，将监控单元与运动控制计算机通过以太网进行连接，便于实时监控浮式海上风电机组的工作状态，通过运动控制计算机对六自由度平台进行操控，进而更好地模拟浮式海上风电机组在实际工程中的工作状态；

步骤3、控制指令的发送，通过运动控制计算机向伺服驱动器发送控制指令，操控六个电动缸的运动来带动六自由度平台产生运动；

步骤4、定常风的模拟，实验模型中需要模拟的风速通过公式(2)进行描述，

式中：V_Wm为实验模型中需要模拟的风速、V_Ws为实体平均风速、λ为实验模型的缩尺比；

步骤5、运动状态的反馈，六自由度平台通过编码器信号的形式将运动的信息传递给伺服驱动器，接下来，伺服驱动器将编码器信号传递给编码器接口，编码器接口通过ISA总线与运动控制计算机相连，从而使六自由度平台运动的信息传送给运动控制计算机，以实现实验模型运动信息的有效反馈。

2.根据权利要求1所述方法中的实验装置，其特征在于：它包括操纵系统部分、实验模型部分及风箱，所述操纵系统部分，包括监控单元、运动控制计算机、编码器接口和伺服驱动器，其中监控单元与运动控制计算机之间通过以太网连接，运动控制计算机与编码器接口之间通过ISA总线连接，所述伺服驱动器还分别与运动控制计算机、编码器接口及实验模型部分相连；由运动控制计算机对伺服驱动器发送控制信号，伺服驱动器会通过伺服驱动来控制实验模型部分，同时，实验模型部分会将编码器信号通过伺服驱动器反馈给编码器接口，最终传给监控单元，实现监控单元与实验模型部分之间的信息传递；所述实验模型部分，包括六自由度平台，所述六自由度平台上面安装有风机模型，六自由度平台依靠六个折返式电动缸支承，每个折返式电动缸的顶部安装有万向节并与六自由度平台的底部铰链连接，每个折返式电动缸的底部安装有万向节并与底座铰链连接，所述折返式电动缸，包括伺服电机、高强度伺服同步带、滚珠丝杠、丝杠螺母、轴承及推杆，伺服电机通过高强度伺服同步带驱动与高强度伺服同步带连接的滚珠丝杠、滚珠丝杠通过钢珠带动与滚珠丝杠连接的丝杠螺母、丝杠螺母与安装有轴承的推杆直接相连从而驱动推杆作往返直线运动，所述六个折返式电动缸分别与伺服驱动器相连；实验通过风箱风力加载折返式电动缸并对六自由度平台进行风力加载，模拟风电机组在具有不同浪高、周期的波浪荷载下的运动状态，即横荡、纵荡、垂荡、艏摇、横摇和纵摇典型的六种运动。