本發(fā)明涉及波浪能試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種通過柔性管構(gòu)件來驗證波浪能的柔性管構(gòu)件波浪能試驗裝置及其試驗方法。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展進(jìn)步，人類對能源的需求量逐年增加，常規(guī)能源已經(jīng)難以滿足人們的需求，有些能源的利用還會對人類的生存環(huán)境造成破壞。波浪能作為一種清潔、無污染的可再生能源，具有巨大的發(fā)展優(yōu)勢，由于波浪能具有良好的品質(zhì)和開發(fā)利用的價值，深受科研工作人員廣泛關(guān)注，各種形式的波浪能發(fā)電裝置得以研發(fā)和試驗。

柔性管是波浪能試驗裝置中需進(jìn)行測量的重要的一項，在波浪、海流等因素的影響下，其動力效應(yīng)直接影響到波浪能發(fā)電裝置的效率。因此在選用柔性管的材料作為波浪能的試驗裝置中，對柔性管的特性做測試是非常重要的一環(huán)，目前市場上缺乏對柔性管測試的簡易機(jī)械試驗裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述的柔性管構(gòu)件在波浪能試驗上的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、測試效率高、效果好的柔性管構(gòu)件波浪能試驗裝置及其試驗方法，通過活塞組件和動力組件配合產(chǎn)生所需的不同規(guī)則波，以達(dá)到在波浪運動過程對柔性管的特性進(jìn)行試驗的目的。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種柔性管構(gòu)件波浪能試驗裝置，包括灌有水的水箱、活塞組件、動力組件和柔性管構(gòu)件，

所述的活塞組件包括活塞套筒及活塞，活塞套筒內(nèi)腔中設(shè)置有與動力組件相連的活塞，活塞套筒一端固定在水箱側(cè)壁并與水箱相通，活塞套筒的另一端連接有柔性管構(gòu)件；

所述的動力組件包括曲柄、滑桿及與驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連的偏心輪，所述的偏心輪上開設(shè)有不同偏心距的偏心孔，在偏心孔內(nèi)可拆卸地連接有曲柄，曲柄的另一端固定有滑桿，在曲柄分別與不同偏心距的偏心孔相連的情況下，所述的滑桿由偏心輪和曲柄帶動，推動活塞在活塞套筒內(nèi)做不同周期、不同行程的直線往復(fù)運動，使水箱內(nèi)的水在柔性管構(gòu)件中形成不同的規(guī)則波。

進(jìn)一步地，所述的偏心輪上設(shè)置有一偏心輪軸，偏心輪軸一端固定在偏心輪上，另一端與驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連，所述的偏心輪軸在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的作用下帶動偏心輪轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步地，所述的試驗裝置還包括支撐組件，支撐組件包括基座、軸承支座及軸承，所述的基座固定在水箱底板上，基座上設(shè)置有平行且呈同軸心布置的兩個軸承支座，每一軸承支座上分別固定連接有一軸承，兩軸承的另一端連接偏心輪軸的兩側(cè)，使所述動力組件通過支撐組件固定在水箱箱體內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述的偏心輪軸與兩軸承的連接處分別設(shè)有第一限位件和第二限位件，所述的第一限位件為軸端擋圈，所述的第二限位件為偏心輪凸臺。

進(jìn)一步地，所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)、同步帶及同步帶輪，所述的同步帶輪固定在偏心輪一側(cè)的偏心輪軸上，同步帶輪上套設(shè)有同步帶，同步帶的另一端連接電動機(jī)，所述的電動機(jī)通過同步帶帶動同步帶輪轉(zhuǎn)動，從而使偏心輪轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步地，所述的波浪能試驗裝置還包括滑桿支撐座，滑竿支撐座下端固定在基座上，滑桿支撐座的上端設(shè)置有直線導(dǎo)軌，所述的滑桿沿直線導(dǎo)軌在水箱內(nèi)做往復(fù)直線運動。

進(jìn)一步地，所述的曲柄通過軸肩螺栓與不同的偏心孔相連。

進(jìn)一步地，所述的柔性管構(gòu)件包括柔性管和立管，所述的柔性管的一端套設(shè)在活塞套筒上，柔性管的另一端與帶有拐角的立管相連，并使得所述立管的出口朝上設(shè)置。

本試驗裝置由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：

1.結(jié)構(gòu)簡單緊湊，布局合理，制造成本低廉，通過動力組件即可改變活塞組件的運動周期和運動行程，從而使水箱內(nèi)的水能在柔性管構(gòu)件中形成不同的規(guī)則波，達(dá)到對波浪能進(jìn)行試驗的目的；

2.通過在偏心輪上開不同位置的偏心孔，并利用軸肩螺栓使曲柄能與不同的偏心孔可拆卸連接，完成曲柄與偏心輪的快速安裝與拆卸，從而可以快速、方便地改變活塞進(jìn)行不同行程、不同周期的直線往復(fù)運動；

3.本發(fā)明在帶動活塞活動的滑桿的運動軌跡上裝設(shè)有直線導(dǎo)軌，通過直線導(dǎo)軌和活塞套筒使活塞能夠精準(zhǔn)的沿直線前后往復(fù)運動，以便能在柔性管構(gòu)件中形成的穩(wěn)定的規(guī)則波；

4.本發(fā)明中的動力組件和驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過同步帶傳動，偏心輪的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，在滑桿帶動活塞前后往復(fù)運動過程中，有效保證了造波的連續(xù)性和穩(wěn)定性，且驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)置的位置不受限制，無需與傳動軸在保持在同一水平面。

根據(jù)上述的柔性管構(gòu)件波浪能試驗裝置的試驗方法，所述的試驗方法具體包括以下步驟：

s1.在水箱內(nèi)灌滿水，組裝柔性管構(gòu)件波浪能試驗裝置，將曲柄套入偏心輪上的一偏心孔內(nèi)；

s2.將柔性管的一端套在活塞套筒上，柔性管上設(shè)置有用于測量柔性管膨脹率的應(yīng)變片，柔性管的另一端連接立管，并使立管的出口朝上設(shè)置，在立管一側(cè)放置用于測量波浪升降變化的浪高儀；

s3.調(diào)整電動機(jī)至設(shè)定頻率；

s4.啟動電動機(jī)，電動機(jī)帶動偏心輪轉(zhuǎn)動，曲柄隨著偏心輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，并帶動滑桿在水箱內(nèi)做往復(fù)直線運動，滑桿推動一側(cè)連接的活塞在活塞套筒中做往復(fù)運動，從而使活塞套筒上套設(shè)的柔性管內(nèi)產(chǎn)生規(guī)則波，利用應(yīng)變片和浪高儀記錄此時的柔性管膨脹率和波浪升降變化；

s5.當(dāng)需要改變規(guī)則波時，將設(shè)置在該偏心輪上的曲柄卸下，調(diào)整滑桿的伸縮位置，使曲柄調(diào)整并連接至另一偏心孔處，改變活塞在活塞套筒內(nèi)運動的行程距離和周期，重復(fù)步驟s4，以測量不同規(guī)則波時柔性管構(gòu)件的膨脹率和波浪升降變化。

進(jìn)一步地，當(dāng)改變規(guī)則波時，活塞在活塞套筒內(nèi)運動的行程距離與偏心孔的偏心距相同，活塞運動周期與偏心輪的轉(zhuǎn)動周期相同。

本波浪能試驗方法具有以下的優(yōu)點和積極效果：

在組裝柔性管構(gòu)件波浪能試驗裝置并在水箱內(nèi)灌滿水后，通過拆卸、安裝曲柄至不同的偏心孔來完成曲柄與偏心輪的快速安裝與拆卸，快速、方便地改變活塞進(jìn)行不同行程、不同周期的直線往復(fù)運動，從而使水箱內(nèi)的水能在柔性管構(gòu)件中形成連續(xù)、穩(wěn)定的不同規(guī)則波，從而利用測得的柔性管的膨脹率和波浪升降變化來驗證增益波浪能的可行性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明水箱與柔性管構(gòu)件連接示意圖；

圖3是實施例中曲柄處于偏心孔a位置時的示意圖；

圖4是實施例中曲柄處于偏心孔b位置時的示意圖；

符號說明：

1.電動機(jī)2.水箱3.曲柄4.偏心輪5.同步帶6.活塞套筒7.滑桿8.滑桿支撐座9.同步帶輪10.軸承支座11.軸承12.基座13.偏心輪軸14.直線導(dǎo)軌15.活塞16.柔性管17.立管。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

實施例1

參見圖1及圖2，本發(fā)明中的柔性管構(gòu)件波浪能試驗裝置主要包括水箱2、活塞組件、動力組件和柔性管構(gòu)件。其中，在試驗過程中，需使水箱2內(nèi)保持有水的狀態(tài)，活塞組件和動力組件設(shè)置在水箱2內(nèi)，柔性管構(gòu)件則與水箱2的出口相連，在水箱2內(nèi)的活塞組件和動力組件的作用下，連接出口的柔性管構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生不同周期的穩(wěn)定、連續(xù)的規(guī)則激突波。

本發(fā)明中的動力組件包括曲柄3、滑桿7及與驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連的偏心輪4，根據(jù)不同的活塞行程在偏心輪4上開設(shè)不同的位置的偏心孔，在偏心孔內(nèi)可拆卸地連接有曲柄3。具體地，曲柄3的一端鉸接有軸肩螺栓，曲柄3通過軸肩螺栓與偏心孔相連，曲柄3的另一端則通過軸肩螺栓與滑桿7鉸接，使其可以在很小的間隙配合下自由的轉(zhuǎn)動，滑桿7另一端則連接活塞組件，控制活塞組件的運動。曲柄3通過軸肩螺栓與不同的偏心孔固定，可以實現(xiàn)活塞15不同行程的直線往復(fù)運動，并利用軸肩螺栓固定可實現(xiàn)曲柄3與偏心輪4的快速安裝與拆卸，從而達(dá)到快速變換活塞行程的目的。

活塞組件包括活塞套筒6及活塞15，活塞套筒6一端固定在水箱2側(cè)壁并與水箱2相通，使水箱2內(nèi)的水能通過活塞套筒6流出，活塞套筒6的另一端連接有柔性管構(gòu)件，在活塞套筒6內(nèi)腔中設(shè)置有與動力組件相連的活塞15。具體地，活塞15與動力組件中的滑桿7相連，由滑桿7帶動其在活塞套筒6內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運動，從而在活塞套筒6內(nèi)產(chǎn)生波浪能試驗所需的波浪。

偏心輪4上設(shè)置有偏心輪軸13，偏心輪軸13一端固定在偏心輪4上，另一端與驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連，偏心輪軸13在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的作用下帶動偏心輪4轉(zhuǎn)動。偏心輪軸13一方面是作為偏心輪4與驅(qū)動機(jī)構(gòu)之間的連接構(gòu)件，另一方面還與本試驗裝置中的支撐組件相連，以支撐動力組件。

驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)1、同步帶5及同步帶輪9，同步帶輪9一端通過軸肩固定在偏心輪4一側(cè)的偏心輪軸13上，并通過鍵連接傳動，同步帶輪9上套設(shè)有同步帶5，同步帶5的另一端通過鍵連接實現(xiàn)與電動機(jī)1的連接。電動機(jī)1轉(zhuǎn)動時，通過同步帶輪9和同步帶5帶動偏心輪軸13轉(zhuǎn)動，與偏心輪軸13一端固定的偏心輪也4隨著轉(zhuǎn)動，由此，當(dāng)需要調(diào)節(jié)活塞15的運動頻率時，只需調(diào)節(jié)電動機(jī)1的頻率即可。當(dāng)然，也可采用其他連接方式，在此不做限定。

支撐組件包括基座12、軸承支座10及軸承11，基座12固定在水箱2底板上，基座12上設(shè)置有平行且呈同軸心布置的兩個軸承支座10，每一軸承支座10上分別固定連接有一軸承11，兩軸承11的另一端連接偏心輪軸13的兩側(cè)，使動力組件通過支撐組件固定在水箱2箱體內(nèi)。軸承11通過緊固螺栓固定在軸承支座10上，以方便拆卸及調(diào)整兩軸承11之間的間距和位置，當(dāng)然，軸承11與軸承支座10的連接結(jié)構(gòu)也可采用其他固定形式，在此不做限定。

在本實施例中，偏心輪軸13與兩軸承11的連接處分別設(shè)有第一限位件和第二限位件，第一限位件為軸端擋圈，第二限位件為偏心輪凸臺。第一限位件和第二限位件主要是用于防止偏心輪軸13在運轉(zhuǎn)過程中不穩(wěn)定，以保證整個裝置的正常運行。

進(jìn)一步地，本實施例中的波浪能試驗裝置還包括滑桿支撐座8，滑桿支撐座8下端固定在基座12上，滑桿支撐座8的上端設(shè)置有直線導(dǎo)軌14，滑桿7沿直線導(dǎo)軌14在水箱2內(nèi)做往復(fù)直線運動。在本實施例中，滑桿支撐座8是通過螺栓固定在基座12上，與基座12連為一體。為了保證曲柄3帶動的滑桿7和活塞15做直線運動的穩(wěn)定性，滑桿7利用直線滑軌14和活塞套筒6的導(dǎo)向作用，使其能夠沿直線導(dǎo)軌14在活塞套筒6內(nèi)做往復(fù)直線運動，保證造波的連續(xù)性和穩(wěn)定性。此外，本實施例中，還可在直線滑軌14放入的一端設(shè)置孔用擋圈，防止滑桿7在前后往復(fù)運動的過程中直線滑軌14滑出滑桿支撐座8，保證滑動裝置的正常運行。

本實施例中的柔性管構(gòu)件包括柔性管16和立管17，柔性管16的一端套設(shè)在活塞套筒6上，主要用于測試柔性管16的膨脹率，柔性管16的膨脹率可通過在柔性管16上貼設(shè)應(yīng)變片來實現(xiàn)；柔性管16的另一端與帶有拐角的立管17相連，并使得立管17的出口朝上設(shè)置，主要是用于測試波浪升降變化，波浪升降變化可在立管測設(shè)置浪高儀來測得。當(dāng)然，柔性管16的膨脹率和波浪升降變化也可采用其他測量設(shè)備或儀器，在此不做限定。

柔性管構(gòu)件波浪能試驗裝置在曲柄3分別與不同偏心距的偏心孔相連的情況下，電動機(jī)1啟動，帶動偏心輪4轉(zhuǎn)動，從而帶動曲柄3和滑桿7運動，滑桿7推動活塞15在活塞套筒6內(nèi)做不同周期、不同行程的直線往復(fù)運動，使水箱2內(nèi)的水在柔性管構(gòu)件中形成不同的規(guī)則波。活塞15的運動周期與偏心輪4的轉(zhuǎn)動周期相同，行程距離與偏心孔的偏心距相同，因此，利用可拆卸的曲柄3與不同偏心孔連接，即可實現(xiàn)快速變換柔性管構(gòu)件波浪能試驗裝置的運行行程和周期，以此產(chǎn)生試驗所需的不同種類的波浪。

利用上述的柔性管構(gòu)件波浪能試驗裝置來進(jìn)行波浪能的驗證試驗，試驗方法大體分為以下幾步：

1.在進(jìn)行試驗前，在水箱2內(nèi)灌滿水，組裝柔性管構(gòu)件波浪能試驗裝置，將曲柄3套入偏心輪4上的一偏心孔內(nèi)，將柔性管16的一端套在活塞套筒6上，柔性管16上設(shè)置有用于測量柔性管膨脹率的應(yīng)變片，柔性管16的另一端連接立管17，并使立管17的出口朝上設(shè)置，在立管17一側(cè)放置用于測量波浪升降變化的浪高儀，調(diào)整電動機(jī)1至設(shè)定頻率；

2.啟動電動機(jī)1，電動機(jī)1帶動偏心輪4轉(zhuǎn)動，曲柄3隨著偏心輪4的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，并帶動滑桿7在水箱2內(nèi)做往復(fù)直線運動，滑桿7推動一側(cè)連接的活塞15在活塞套筒6中做往復(fù)運動，從而使活塞套筒6上套設(shè)的柔性管16內(nèi)產(chǎn)生規(guī)則波，利用應(yīng)變片和浪高儀記錄此時的柔性管膨脹率和波浪升降變化；

3.當(dāng)需要改變規(guī)則波時，將設(shè)置在該偏心輪4上的曲柄3卸下，調(diào)整滑桿7伸縮位置，使曲柄3調(diào)整并連接至另一偏心孔處，改變活塞15在活塞套筒6內(nèi)運動的行程距離和周期，再重啟電動機(jī)1，測量變化后的規(guī)則波在柔性管構(gòu)件中的膨脹率和波浪升降變化。

現(xiàn)以圖3及圖4為例對本發(fā)明的原理及試驗過程進(jìn)行說明，當(dāng)進(jìn)行波浪能試驗時，將電動機(jī)1調(diào)整需要設(shè)定的頻率，電動機(jī)1轉(zhuǎn)動，通過同步帶輪9和同步帶5帶動偏心輪軸13轉(zhuǎn)動，與偏心輪軸13一端固定的偏心輪4也隨之轉(zhuǎn)動，由于偏心輪4的側(cè)面根據(jù)需要的活塞行程分別開設(shè)有偏心距為amm、bmm、cmm、dmm的偏心孔，先將曲柄3套入偏心距amm的偏心孔內(nèi)，曲柄3隨著偏心輪4的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，并帶動與之固定的滑桿7沿直線導(dǎo)軌14做往復(fù)直線運動，滑桿7推動另一端的活塞15在活塞套筒6中做往復(fù)運動，從而在活塞套筒6內(nèi)產(chǎn)生波浪能試驗所需的一種規(guī)則波，規(guī)則波沖擊柔性管構(gòu)件使其狀態(tài)發(fā)生變化，從而測試柔性管內(nèi)激波、膨脹率和波浪升降變化；當(dāng)需要變換活塞套筒6中的規(guī)則波時，先將曲柄3從amm的偏心孔處卸下，調(diào)整滑桿7伸縮的位置使曲柄3連接固定到bmm偏心孔處，重新啟動電動機(jī)1后，活塞15的運動行程即從amm更改成bmm在活塞套筒6中做往復(fù)運動，從而在活塞套筒6內(nèi)產(chǎn)生波浪能試驗所需的另外一種規(guī)則波。以此方式來改變活塞15推進(jìn)的運動行程和周期產(chǎn)生不同類型的所需規(guī)則波。

本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明可以以許多其他具體形式實現(xiàn)而不脫離本發(fā)明的精神或范圍，以上公開的僅為本發(fā)明優(yōu)選實施例。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可如所附權(quán)利要求書界定的本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)作出變化和修改。