【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上漂浮式光伏发电，是一种针对实验室中漂浮式光伏浮块，可测量浮块受到的波浪拍击力的装置。
技术介绍
1、近年来，随着我国对新能源发展的大力支持，光伏发电领域的发展越来越迅速。在这之中，陆上光伏发电需要占用大量的土地面积，但陆上可用于光伏开发的用地面积已逐渐收紧；此外，淡水水上光伏虽然具有发电效率高、生态友好等优势，但适宜开发的水域并不多，加之我国对淡水水上光伏开发的限令，可供光伏安装的面积有限。由此，探索海上漂浮式光伏的开发势在必行。
2、与陆上、淡水水域不同，海洋环境更为复杂，海上漂浮式光伏平台，如防波堤、光伏板等，这些结构在其使用期间会受到波浪冲击引起的影响，尤其当结构上的波浪冲击荷载超过设计值时，结构可能会受到较大影响。此外，波浪冲击会改变结构的动力响应，这可能导致结构在使用期内的疲劳破坏。为了使光伏平台具有较好的抗浪性，不发生倾覆，保证平台安全稳定的运行，如何有效测量波浪对光伏平台的拍击力成为了一个需要解决的问题。传统测量流体动压力的方法往往是通过安装在结构表面的压力传感器或换能器来进行的，然而，直接应用压力传感器仅能提供单点测量，很难获得整个测量场中的压力。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提出一种适用于实验室中测量漂浮式光伏浮块所受到的波浪拍击力的装置。该装置的核心为一种全封闭半圆柱形膜结构，内置可压缩流体与流体压力传感器，膜结构与塑料板相连接，并通过应力绳固定在浮块内部开口位置。
2、本专利技术第一方面的目的，是提供一种适用于实验
3、进一步的，塑料挡板为由三部分焊接而成的对称挡板，中部为长方体塑料板，两侧为中心被部分挖空的长方体，塑料挡板的三部分面积均大于弹性膜结构与其粘接的部分。
4、进一步的，弹性膜结构两侧靠近底面位置均布有应力绳连接点，塑料挡板对应位置处设有应力绳的通道。
5、进一步的，弹性膜结构与塑料挡板的连接体一侧设有半圆形开口，用于放入和取出流体压力传感器，该开口处设有带孔盖用于封闭装置，带孔盖上留有通过光纤的通道，流体压力传感器通过光纤连接采集仪。
6、进一步的，弹性膜结构与塑料挡板的连接体另一侧设有六边形开口，用于安装冲泄阀。
7、进一步的，流体压力传感器为基于f-p谐振腔的光纤流体压力传感器，由光纤，光纤纤芯，mems芯片组成，mems芯片包含硅基底层、氮化硅层，其中氮化硅层与光纤纤芯的底部形成f-p谐振腔。
8、本专利技术第二方面的目的，是提供一种漂浮式光伏浮块受到波浪拍击力的测量方法，通过以上所述的测力装置实现：
9、测力装置通过光纤连通外部采集仪，并被固定在光伏浮块阵列内部，浮块阵列通过锚链与锚块固定在一起；拍向浮块阵列底部的波浪完全作用于对应区域的测力装置，弹性膜结构受力变形，产生体积应变，从而对内部可压缩流体造成挤压，内部可压缩流体压力由此上升，并通过流体压力传感器输出到采集仪；通过以下公式求得平台受到波浪拍击力所产生的平均压强p，
10、s＝πrh；
11、p＝f/s；
12、其中，s为测力装置的弹性膜受力面积，r为弹性膜结构底部半圆半径，h为弹性膜结构侧面高度，f为波浪拍击所反映的力的大小。
13、本专利技术的有益效果是：
14、一种测量实验室中漂浮式光伏浮块所受到的波浪拍击力的测力装置，采用弹性膜承受一个范围内的波浪冲击的方式，测量结果反映了装置范围内波浪力共同作用产生的影响，解决了直接应用压力传感器只能提供单点测量的问题。采用塑料挡板和弹性膜相连接的方式有着多种有益效果，一是可以固定弹性膜结构的位置，将波浪拍击力对弹性膜的作用结果更加精确地转化为弹性膜的体积应变，并更进一步地转化为弹性膜结构内部流体压力的变化，这可以解决弹性膜结构受冲击后发生较大的形状形变，从而影响内部流体压力的变化的问题；二是塑料板能隔绝波浪方向以外的液体压力对弹性膜结构的影响，使得测量结果更加精准；三是能在一定程度上充当缓冲部件，让整体结构的功能更加完善，保证了装置更加长久高效稳定的运行；四是两侧塑料板中心被部分挖空，测量过程中能容置少量海水，在弹性膜结构内置流体密度小于海水的情况下，能减小装置受到的浮力，减轻应力绳的负担，同时使装置更加美观。
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1.一种适用于实验室中测量漂浮式光伏浮块受到波浪拍击力的测力装置，其特征是：包括光伏浮块阵列(3)以及安装在光伏浮块阵列内部的测力装置(1)，所述的测力装置(1)包括带孔盖(6)、应力绳(7)、塑料挡板(8)、弹性膜结构(9)、应力绳连接点(10)、冲泄阀(11)、可压缩流体(12)、流体压力传感器(13)，所述的弹性膜结构(9)为半圆柱体形状，其两个半圆形底面与矩形面，均与塑料挡板(8)粘接，并通过应力绳(7)完成进一步加固，弹性膜结构(9)两侧的半圆形底面中的一侧设有带孔盖(6)，另一侧设有冲泄阀(11)，所述的弹性膜结构(9)的内部为可压缩流体(12)，并设有流体压力传感器(13)，用于测量可压缩流体(12)的压力变化并传至外设的采集仪。
2.根据权利要求1所述的适用于实验室中测量漂浮式光伏浮块受到波浪拍击力的测力装置，其特征是：塑料挡板(8)为由三部分焊接而成的对称挡板，中部为长方体塑料板，两侧为中心被部分挖空的长方体，塑料挡板(8)的三部分面积均大于弹性膜结构(9)与其粘接的部分。
3.根据权利要求1所述的适用于实验室中测量漂浮式光伏浮块受到波浪
4.根据权利要求1所述的适用于实验室中测量漂浮式光伏浮块受到波浪拍击力的测力装置，其特征是：弹性膜结构(9)与塑料挡板(8)的连接体一侧设有半圆形开口，用于放入和取出流体压力传感器(13)，该开口处设有带孔盖(6)用于封闭装置，带孔盖(6)上留有通过光纤(2)的通道，流体压力传感器(13)通过光纤(2)连接采集仪。
5.根据权利要求1所述的适用于实验室中测量漂浮式光伏浮块受到波浪拍击力的测力装置，其特征是：弹性膜结构(9)与塑料挡板(8)的连接体另一侧设有六边形开口，用于安装冲泄阀(11)。
6.根据权利要求1所述的适用于实验室中测量漂浮式光伏浮块受到波浪拍击力的测力装置，其特征是：流体压力传感器(13)为基于F-P谐振腔的光纤流体压力传感器，由光纤(2)，光纤纤芯(14)，MEMS芯片(15)组成，MEMS芯片(15)包含硅基底层(17)、氮化硅层(18)，其中氮化硅层(18)与光纤纤芯(14)的底部形成F-P谐振腔(16)。
7.一种漂浮式光伏浮块受到波浪拍击力的测量方法，其特征是，通过权利要求1-6任一项所述的测力装置实现：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于实验室中测量漂浮式光伏浮块受到波浪拍击力的测力装置，其特征是：包括光伏浮块阵列(3)以及安装在光伏浮块阵列内部的测力装置(1)，所述的测力装置(1)包括带孔盖(6)、应力绳(7)、塑料挡板(8)、弹性膜结构(9)、应力绳连接点(10)、冲泄阀(11)、可压缩流体(12)、流体压力传感器(13)，所述的弹性膜结构(9)为半圆柱体形状，其两个半圆形底面与矩形面，均与塑料挡板(8)粘接，并通过应力绳(7)完成进一步加固，弹性膜结构(9)两侧的半圆形底面中的一侧设有带孔盖(6)，另一侧设有冲泄阀(11)，所述的弹性膜结构(9)的内部为可压缩流体(12)，并设有流体压力传感器(13)，用于测量可压缩流体(12)的压力变化并传至外设的采集仪。
2.根据权利要求1所述的适用于实验室中测量漂浮式光伏浮块受到波浪拍击力的测力装置，其特征是：塑料挡板(8)为由三部分焊接而成的对称挡板，中部为长方体塑料板，两侧为中心被部分挖空的长方体，塑料挡板(8)的三部分面积均大于弹性膜结构(9)与其粘接的部分。
3.根据权利要求1所述的适用于实验室中测量漂浮式光伏浮块受到波浪拍击力的测力装置，其特征是：弹性膜结构(9)两侧靠近底面位置均布有应...
【专利技术属性】
技术研发人员：练继建，黄继欣，梁超，许文靓，姚烨，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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