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

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，人類對(duì)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(huì)對(duì)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(shì)，由于波浪能具有良好的品質(zhì)和開發(fā)利用的價(jià)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(yàn)。

柔性管是波浪能試驗(yàn)裝置中需進(jìn)行測(cè)量的重要的一項(xiàng)，在波浪、海流等因素的影響下，其動(dòng)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(yàn)裝置中，對(duì)柔性管的特性做測(cè)試是非常重要的一環(huán)，目前市場(chǎng)上缺乏對(duì)柔性管測(cè)試的簡(jiǎn)易機(jī)械試驗(yàn)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述的柔性管構(gòu)件在波浪能試驗(yàn)上的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、測(cè)試效率高、效果好的柔性管構(gòu)件波浪能試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，通過活塞組件和動(dòng)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(yùn)動(dòng)過程對(duì)柔性管的特性進(jìn)行試驗(yàn)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(yàn)裝置，包括灌有水的水箱、活塞組件、動(dòng)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(dòng)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(dòng)力組件包括曲柄、滑桿及與驅(qū)動(dòng)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(dòng)，推動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(dòng)機(jī)構(gòu)相連，所述的偏心輪軸在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述的試驗(yàn)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(gè)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(dòng)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(tái)。

進(jìn)一步地，所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)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(dòng)機(jī)，所述的電動(dòng)機(jī)通過同步帶帶動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述的波浪能試驗(yàn)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(yùn)動(dòng)。

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(yàn)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(diǎn)和積極效果：

1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，布局合理，制造成本低廉，通過動(dòng)力組件即可改變活塞組件的運(yùn)動(dòng)周期和運(yùn)動(dòng)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(duì)波浪能進(jìn)行試驗(yàn)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(yùn)動(dòng)；

3.本發(fā)明在帶動(dòng)活塞活動(dòng)的滑桿的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(dòng)力組件和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過同步帶傳動(dòng)，偏心輪的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，在滑桿帶動(dòng)活塞前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，有效保證了造波的連續(xù)性和穩(wěn)定性，且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置的位置不受限制，無需與傳動(dòng)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(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，所述的試驗(yàn)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(yàn)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(cè)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(cè)量波浪升降變化的浪高儀；

s3.調(diào)整電動(dòng)機(jī)至設(shè)定頻率；

s4.啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄隨著偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)滑桿在水箱內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，滑桿推動(dòng)一側(cè)連接的活塞在活塞套筒中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(shí)，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(yùn)動(dòng)的行程距離和周期，重復(fù)步驟s4，以測(cè)量不同規(guī)則波時(shí)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(shí)，活塞在活塞套筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的行程距離與偏心孔的偏心距相同，活塞運(yùn)動(dòng)周期與偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期相同。

本波浪能試驗(yàn)方法具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

在組裝柔性管構(gòu)件波浪能試驗(yàn)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(yùn)動(dòng)，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(cè)得的柔性管的膨脹率和波浪升降變化來驗(yàn)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(shí)施例中曲柄處于偏心孔a位置時(shí)的示意圖；

圖4是實(shí)施例中曲柄處于偏心孔b位置時(shí)的示意圖；

符號(hào)說明：

1.電動(dòng)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(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)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(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)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(shí)施例的目的。

實(shí)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(yàn)裝置主要包括水箱2、活塞組件、動(dòng)力組件和柔性管構(gòu)件。其中，在試驗(yàn)過程中，需使水箱2內(nèi)保持有水的狀態(tài)，活塞組件和動(dòng)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(dòng)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(dòng)力組件包括曲柄3、滑桿7及與驅(qū)動(dòng)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(dòng)，滑桿7另一端則連接活塞組件，控制活塞組件的運(yùn)動(dòng)。曲柄3通過軸肩螺栓與不同的偏心孔固定，可以實(shí)現(xiàn)活塞15不同行程的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并利用軸肩螺栓固定可實(shí)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(dòng)力組件相連的活塞15。具體地，活塞15與動(dòng)力組件中的滑桿7相連，由滑桿7帶動(dòng)其在活塞套筒6內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而在活塞套筒6內(nèi)產(chǎn)生波浪能試驗(yàn)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(dòng)機(jī)構(gòu)相連，偏心輪軸13在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下帶動(dòng)偏心輪4轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心輪軸13一方面是作為偏心輪4與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的連接構(gòu)件，另一方面還與本試驗(yàn)裝置中的支撐組件相連，以支撐動(dòng)力組件。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)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(dòng)，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(shí)現(xiàn)與電動(dòng)機(jī)1的連接。電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過同步帶輪9和同步帶5帶動(dòng)偏心輪軸13轉(zhuǎn)動(dòng)，與偏心輪軸13一端固定的偏心輪也4隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，由此，當(dāng)需要調(diào)節(jié)活塞15的運(yùn)動(dòng)頻率時(shí)，只需調(diào)節(jié)電動(dòng)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(gè)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(dòng)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(shí)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(tái)。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(yùn)轉(zhuǎn)過程中不穩(wěn)定，以保證整個(gè)裝置的正常運(yùn)行。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中的波浪能試驗(yàn)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(yùn)動(dòng)。在本實(shí)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(dòng)的滑桿7和活塞15做直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，保證造波的連續(xù)性和穩(wěn)定性。此外，本實(shí)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(yùn)動(dòng)的過程中直線滑軌14滑出滑桿支撐座8，保證滑動(dòng)裝置的正常運(yùn)行。

本實(shí)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(cè)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(shí)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(cè)試波浪升降變化，波浪升降變化可在立管測(cè)設(shè)置浪高儀來測(cè)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(cè)量設(shè)備或儀器，在此不做限定。

柔性管構(gòu)件波浪能試驗(yàn)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(dòng)機(jī)1啟動(dòng)，帶動(dòng)偏心輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)曲柄3和滑桿7運(yùn)動(dòng)，滑桿7推動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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?；钊?5的運(yùn)動(dòng)周期與偏心輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)快速變換柔性管構(gòu)件波浪能試驗(yàn)裝置的運(yùn)行行程和周期，以此產(chǎn)生試驗(yàn)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(yàn)裝置來進(jìn)行波浪能的驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)方法大體分為以下幾步：

1.在進(jìn)行試驗(yàn)前，在水箱2內(nèi)灌滿水，組裝柔性管構(gòu)件波浪能試驗(yàn)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(cè)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(cè)量波浪升降變化的浪高儀，調(diào)整電動(dòng)機(jī)1至設(shè)定頻率；

2.啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)1，電動(dòng)機(jī)1帶動(dòng)偏心輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄3隨著偏心輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)滑桿7在水箱2內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，滑桿7推動(dòng)一側(cè)連接的活塞15在活塞套筒6中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(shí)，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(yùn)動(dòng)的行程距離和周期，再重啟電動(dòng)機(jī)1，測(cè)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(duì)本發(fā)明的原理及試驗(yàn)過程進(jìn)行說明，當(dāng)進(jìn)行波浪能試驗(yàn)時(shí)，將電動(dòng)機(jī)1調(diào)整需要設(shè)定的頻率，電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過同步帶輪9和同步帶5帶動(dòng)偏心輪軸13轉(zhuǎn)動(dòng)，與偏心輪軸13一端固定的偏心輪4也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)與之固定的滑桿7沿直線導(dǎo)軌14做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，滑桿7推動(dòng)另一端的活塞15在活塞套筒6中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而在活塞套筒6內(nèi)產(chǎn)生波浪能試驗(yàn)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(cè)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(shí)，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(dòng)電動(dòng)機(jī)1后，活塞15的運(yùn)動(dòng)行程即從amm更改成bmm在活塞套筒6中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而在活塞套筒6內(nèi)產(chǎn)生波浪能試驗(yàn)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(yùn)動(dòng)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(shí)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(shí)施例。優(yōu)選實(shí)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(shí)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(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)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。