[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

说明书

本发明提供用于海上风机地震‑波浪耦合作用的测试装置及测试方法，该测试装置包括设置在岩土离心机的吊篮里面的模型箱，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，测试浮式基础海上风机缩尺模型响应时，电缆锚固在模型箱箱底，模型箱内部位于一个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。

技术领域

本发明属于海上风技术领域，具体涉及一种用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置及测试方法。

背景技术

随着清洁能源的推广，海上风电行业的发展空间越来越大。目前，海上风机的基础型式主要包括桩基础、导管架基础、重力式基础、吸力式基础和浮式基础等。主要依赖数值模拟方法，研究地震-波浪耦合作用下的风机响应，然而，该方法计算量大，并依赖精确的数值模型。模型试验可准确反映结构的真实响应，然而，缺乏对浮式风机、电缆响应的试验装置，尚无研究地震-波浪耦合作用下结构响应的试验装置。

发明内容

技术问题：针对现有地震-波浪耦合作用下的风机响应的研究缺失，本发明提供一种用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置及测试方法，可对不同基础类型的海上风机进行试验分析，并且，可视化的智能设备可有效能解决电缆和风机基础模型响应难以测试的技术难题。

技术方案：为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明首先提供一种用于海上风机地震-波浪耦合作用的测试装置，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，所述摄像机布置有多个。

进一步地，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。

本发明还提供一种上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，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。