[发明专利]用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置，其特征在于，包括设置在岩土离心机的吊篮里面的模型箱，所述模型箱包括安装在岩土离心机的吊篮内的振动台台面上的底板以及位于底板上的四面的侧板，其中一组相对的侧板为刚性结构且至少一个刚性结构的侧板为可视化玻璃窗，另一组相对的侧板为非刚性结构，测试单桩基础风机缩尺模型响应时所述模型箱的内部土层中间安装有单桩基础海上风电整体缩尺模型，测试浮式基础风机缩尺模型响应时所述模型箱内部安装有浮式海上风机整体缩尺模型，电缆锚固在模型箱箱底，所述模型箱内部位于一个所述非刚性结构的侧板的一侧安装有造波装置，其相对的另一个非刚性结构的侧板的内侧安装有消波装置；摄像机布置在岩土离心机吊篮上用于实时监控模型箱内部的响应。

2.根据权利要求1所述的用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置，其特征在于，所述非刚性结构的侧板采用多层铝环叠加组成且其内侧设置有防漏水的橡胶膜，外侧设置有限位杆，所述限位杆上端设置有吊装环。

3.根据权利要求1所述的用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置，其特征在于，所述造波装置包括造波驱动器、造波弧面板、造波驱动杆，所述造波驱动器连接造波驱动杆控制造波弧面板上下运动。

4.根据权利要求1所述的用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置，其特征在于，所述消波装置内嵌消波材料，所述消波材料由三层消波层组成的复合结构，分别为多孔球消波表层、消波海绵夹层、消波多孔版底层。

5.根据权利要求1所述的用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置，其特征在于，所述摄像机布置有多个。

6.根据权利要求1所述的用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置，其特征在于，所述用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置还包括智能控制终端，所述智能控制终端连接所述摄像机、造波器、岩土离心机的数据采集装置。

7.一种权利要求1-6之一所述用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置的安装方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（11）对根据岩土离心机工作性能对所要研究的海上风机进行缩尺，并根据缩尺比制作缩尺模型，针对浮式海上风机缩尺模型，电缆锚固在模型箱箱底；针对单桩基础风机缩尺模型，风电基础安装在模型箱内部的土层中；

（12）模型箱的非刚性侧板的内侧分别安装造波器和消波器；

（13）使用吊车设备穿过模型箱吊装环，将模型箱吊装安装到离心机吊篮里，固定在离心振动台台面；

（14）在岩土离心机吊篮上固定摄像机，摄像捕捉点根据试验需要布置多个；

（15）所有设备安装完毕，将岩土离心机，造波装置、摄像机均通过数据传输装置与智能控制终端连接。

8.一种用权利要求1-6所述用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置进行海上风机地震-波浪耦合作用的测试方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（21）对电缆进行分段标记；

（22）启动岩土离心机，通过智能控制终端控制离心机离心加速度，达到目标离心加速度后，先启动造波驱动器，检测波浪荷载作用下缩尺模型响应；再启动岩土离心机的离心振动台，输出地震波，实现地震-波浪耦合作用下风机缩尺模型的离心振动台测试；

（23）摄像机可以采集到地震-波浪耦合作用下单桩基础风机或者浮式海上风机缩尺模型的响应视频和图像；

（24）对步骤（23）采集到的视频数据进行分析处理，提取特征点的位移响应，具体方法是：1）选取特征点；2）依据数值模型计算各特征点的位移响应；3）依据上一时刻特征点的位置以及计算得到的位移响应，预测当前时刻特征点的位置；4）依据预测的当前位置，采用图像特征匹配算法在预测位置附近进行特征匹配，确定特征点的当前位置；5）重复3）和4），识别各特征点的运动轨迹。