特表 2024-523591 エネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-28

(54)【発明の名称】エネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   F03B 13/26 20060101AFI20240621BHJP

   F03D 7/04 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

F03B13/26

F03D7/04

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023579745

(86)(22)【出願日】2022-04-21

(85)【翻訳文提出日】2023-12-26

(86)【国際出願番号】 CN2022088096

(87)【国際公開番号】W WO2023077736

(87)【国際公開日】2023-05-11

(31)【優先権主張番号】202111292717.4

(32)【優先日】2021-11-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520154254

【氏名又は名称】江蘇科技大学

【氏名又は名称原語表記】ＪＩＡＮＧＳＵ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２ Ｍｅｎｇｘｉ Ｒｏａｄ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１２００３，Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】殷 宝吉

(72)【発明者】

【氏名】成 詩豪

(72)【発明者】

【氏名】張 建

(72)【発明者】

【氏名】蘇 世杰

(72)【発明者】

【氏名】王 子威

(72)【発明者】

【氏名】辛 伯▲ユー▼

(72)【発明者】

【氏名】徐 文星

(72)【発明者】

【氏名】顔 静

【テーマコード（参考）】

3H074

3H178

【Ｆターム（参考）】

3H074AA06

3H074BB19

3H074CC16

3H178AA03

3H178AA40

3H178AA43

3H178BB01

3H178CC25

3H178DD70X

(57)【要約】

本発明は、タービン、タービンの横振動運動実験を駆動する横振動運動プラットフォーム、横振動運動プラットフォームの運動を駆動する縦振動運動プラットフォームを含み、タービンは、横振動運動プラットフォームと縦振動運動プラットフォームの下方にあり、横振動運動プラットフォームは、横振動エネルギー蓄積装置を含み、縦振動運動プラットフォームは、縦振動エネルギー蓄積装置を含み、横振動／縦振動エネルギー蓄積装置には、いずれも案内棒、エネルギー蓄積スライダー、ばねが設けられ、エネルギー蓄積スライダーは案内棒に摺動し、ばねは、案内棒の外側を囲んで、運動プラットフォームとエネルギー蓄積スライダーを接続し、エネルギー蓄積スライダーはタービン／運動プラットフォームに接続されるエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置を開示する。タービンは、横振動又は縦振動が発生する際、ばねは伸びる／縮むことを通してエネルギーを蓄え、復路で蓄えられたエネルギーが動力を提供する。ばねをエネルギー蓄積素子として利用することは、横／縦振動の運動におけるピーク値を効果的に低減する。また、ばねの選択によって、様々な弾性係数が得られ、したがって、様々な周波数の振動運動に適する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービン（１）、縦振動運動プラットフォーム、タービン（１）の横振動運動実験を駆動する横振動運動プラットフォームを含み、前記縦振動運動プラットフォームは、横振動運動プラットフォームの運動を駆動し、したがって、タービン（１）の縦振動運動実験を駆動し、前記タービン（１）は、横振動運動プラットフォームと縦振動運動プラットフォームの下方にあるエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置であって、
前記横振動運動プラットフォームは、横振動エネルギー蓄積装置を含み、前記横振動エネルギー蓄積装置は、複数の横振動エネルギー蓄積ユニット（７８）を含み、前記横振動エネルギー蓄積ユニット（７８）は、横振動案内棒（４７）、横振動エネルギー蓄積スライダー（４４）、横振動ばね（４８）を含み、前記横振動案内棒（４７）が横振動運動プラットフォームに設けられ、かつ横振動案内棒（４７）の延在方向はタービン（１）の横振動運動方向に平行であり、前記横振動エネルギー蓄積スライダー（４４）は横振動案内棒（４７）に摺動し、横振動ばね（４８）は横振動案内棒（４７）に外嵌され、かつ横振動ばね（４８）の一端が横振動運動プラットフォームに固定して接続され、他端が横振動エネルギー蓄積スライダー（４４）に固定して接続され、横振動エネルギー蓄積スライダー（４４）はタービン（１）に接続されてタービン（１）とともに横に移動し、前記縦振動運動プラットフォームは縦振動エネルギー蓄積装置を含み、縦振動エネルギー蓄積装置は、複数の縦振動エネルギー蓄積ユニット（７９）を含み、前記縦振動エネルギー蓄積ユニット（７９）は、縦振動案内棒（７１）、縦振動エネルギー蓄積スライダー（７２）、縦振動ばね（７０）を含み、前記縦振動案内棒（７１）は縦振動運動プラットフォームに設けられ、かつ縦振動案内棒（７１）の延在方向はタービン（１）の縦振動運動方向に平行であり、前記縦振動エネルギー蓄積スライダー（７２）は縦振動案内棒（７１）に摺動し、縦振動ばね（７０）は縦振動案内棒（７１）に外嵌され、かつ縦振動ばね（７０）の一端が縦振動運動プラットフォームに接続され、他端が縦振動エネルギー蓄積スライダー（７２）に固定して接続され、縦振動エネルギー蓄積スライダー（７２）は横振動運動プラットフォームに接続されて、横振動運動プラットフォームとともに縦に移動し、前記横振動案内棒（４７）の延在方向は縦振動案内棒（７１）の延在方向に垂直であることを特徴とするエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置。

【請求項2】

前記縦振動エネルギー蓄積装置は調整装置を含み、前記調整装置は、調整ねじ棒（７７）、調整モーター（７５）、ナットスライダー（７３）、複数の始点スライダー（６９）を含み、前記調整モーター（７５）は縦振動運動プラットフォームに固定して設置され、調整モーター（７５）は調整ねじ棒（７７）を回転させるように駆動し、調整ねじ棒（７７）にナットスライダー（７３）が設けられ、前記ナットスライダー（７３）は調整ねじ棒（７７）に螺接され、調整ねじ棒（７７）は回転しながら、前記ナットスライダー（７３）を、調整ねじ棒（７７）の延在方向に沿って並進させるように駆動し、各前記縦振動案内棒（７１）に１つの始点スライダー（６９）が設けられ、前記始点スライダー（６９）が縦振動案内棒（７１）に沿って摺動し、すべての始点スライダー（６９）はナットスライダー（７３）に固定して接続され、前記縦振動ばね（７０）の一端に縦振動エネルギー蓄積スライダー（７２）が接続され、他端は始点スライダー（６９）に接続されることを通して縦振動運動プラットフォームに接続されることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置。

【請求項3】

前記横振動運動プラットフォームは、横振動第１フレーム（２８）、横振動第２フレーム（２９）、横振動駆動装置をさらに含み、前記タービン（１）は横振動第１フレーム（２８）に固定して接続され、横振動第２フレーム（２９）内に複数の第１スライドレール（３２）が設けられ、横振動第１フレーム（２８）は第１スライドレール（３２）に取り付けられ、前記横振動駆動装置は、横振動第１フレーム（２８）を第１スライドレール（３２）に摺動させるように駆動することに用いられ、前記横振動案内棒（４７）と横振動第２フレーム（２９）は固定して接続され、横振動案内棒（４７）の延在方向は第１スライドレール（３２）の延在方向に平行であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置。

【請求項4】

前記横振動駆動装置は、横振動駆動モーター（３１）、横振動駆動ねじ棒（３７）、横振動駆動スライダー（４１）、横振動ねじ棒スライダー（３５）、第１ねじ棒モーター（３６）を含み、前記横振動第１フレーム（２８）には、その摺動方向に垂直な横振動駆動スライドレール（４２）が設けられ、横振動スライドレール（４２）に横振動駆動スライダー（４１）が取り付けられ、横振動駆動スライダー（４１）は横振動駆動ねじ棒（３７）の一端に接続され、前記横振動駆動ねじ棒（３７）に横振動ねじ棒スライダー（３５）が設けられ、横振動ねじ棒スライダー（３５）は横振動駆動ねじ棒（３７）に螺接され、前記第１ねじ棒モーター（３６）は横振動駆動ねじ棒（３７）を回転させるように駆動し、横振動駆動ねじ棒（３７）は回転しながら、横振動ねじ棒スライダー（３５）を、横振動駆動ねじ棒（３７）に沿って移動させるように駆動し、前記横振動駆動モーター（３１）の出力軸が横振動ねじ棒スライダー（３５）に固定して接続され、横振動駆動モーター（３１）の出力軸の延在方向は、横振動駆動ねじ棒（３７）の延在方向に垂直であり、前記横振動駆動モーター（３１）は、横振動駆動ねじ棒（３７）を揺動させるように駆動し、横振動駆動ねじ棒（３７）は揺動しながら、横振動駆動スライダー（４１）を、横振動駆動スライドレール（４２）に摺動させるように駆動し、したがって、横振動第１フレーム（２８）を第１スライドレール（３２）に摺動させるように駆動することを特徴とする請求項３に記載のエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置。

【請求項5】

前記横振動エネルギー蓄積ユニット（７８）は横振動エネルギー蓄積切換装置を含み、前記横振動エネルギー蓄積切換装置は、第１電磁石伸縮棒（４３）と第２電磁石伸縮棒（４５）を含み、前記第１電磁石伸縮棒（４３）の固定端が横振動第２フレーム（２９）に固定され、第２電磁石伸縮棒（４５）の固定端が横振動第１フレーム（２８）に固定され、前記横振動エネルギー蓄積スライダー（４４）には、第１接続孔と第２接続孔が設けられ、前記第１電磁石伸縮棒（４３）が通電されると、第１電磁石伸縮棒（４３）の出力端が横振動エネルギー蓄積スライダー（４４）の第１接続孔に接続され、前記第２電磁石伸縮棒（４５）が通電されると、第２電磁石伸縮棒（４５）の出力端が横振動エネルギー蓄積スライダー（４４）の第２接続孔に接続され、第１電磁石伸縮棒（４３）と第２電磁石伸縮棒（４５）は同時に通電されないことを特徴とする請求項４に記載のエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置。

【請求項6】

前記縦振動運動プラットフォームは、縦振動フレーム（４９）、縦振動駆動装置をさらに含み、縦振動フレーム（４９）内に複数の第２スライドレール（５３）が設けられ、横振動第２フレーム（２９）は第２スライドレール（５３）に取り付けられ、前記縦振動駆動装置は、横振動第２フレーム（２９）を第２スライドレール（５３）に摺動させるように駆動することに用いられ、前記縦振動案内棒（７１）と縦振動フレーム（４９）は固定して接続され、縦振動案内棒（７１）の延在方向は第２スライドレール（５３）の延在方向に平行であることを特徴とする請求項５に記載のエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置。

【請求項7】

前記縦振動駆動装置は、縦振動駆動モーター（５８）、縦振動駆動ねじ棒（６２）、縦振動駆動スライダー（６６）、縦振動ねじ棒スライダー（６０）、第２ねじ棒モーター（６１）を含み、前記横振動第２フレーム（２９）には、その摺動方向に垂直な縦振動駆動スライドレール（６７）が設けられ、縦振動駆動スライドレール（６７）に縦振動駆動スライダー（６６）が取り付けられ、縦振動駆動スライダー（６６）は縦振動駆動ねじ棒（６２）の一端に接続され、前記縦振動駆動ねじ棒（６２）に縦振動ねじ棒スライダー（６０）が設けられ、縦振動ねじ棒スライダー（６０）は縦振動駆動ねじ棒（６２）に螺接され、前記第２ねじ棒モーター（６１）は縦振動駆動ねじ棒（６２）を回転させるように駆動し、縦振動駆動ねじ棒（６２）は回転しながら、縦振動ねじ棒スライダー（６０）を、縦振動駆動ねじ棒（６２）に沿って移動させるように駆動し、前記縦振動駆動モーター（５８）の出力軸が縦振動ねじ棒スライダー（６０）に固定して接続され、縦振動駆動モーター（５８）の出力軸の延在方向は縦振動駆動ねじ棒（６２）の延在方向に垂直であり、前記縦振動駆動モーター（５８）は、縦振動駆動ねじ棒（６２）を揺動させるように駆動し、縦振動駆動ねじ棒（６２）は揺動しながら、縦振動駆動スライダー（６６）を、縦振動駆動スライドレール（６７）に摺動させるように駆動し、したがって、横振動第２フレーム（２９）を第２スライドレール（５３）に摺動させるように駆動することを特徴とする請求項６に記載のエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置。

【請求項8】

前記縦振動エネルギー蓄積ユニット（７９）は、縦振動エネルギー蓄積切換装置を含み、前記縦振動エネルギー蓄積切換装置は、第３電磁石伸縮棒（５４）と第４電磁石伸縮棒（５５）を含み、前記第３電磁石伸縮棒（５４）の固定端が縦振動フレーム（４９）に固定され、第４電磁石伸縮棒（５５）の固定端が横振動第２フレーム（２９）に固定され、前記縦振動エネルギー蓄積スライダー（７２）には、第３接続孔と第４接続孔が設けられ、前記第３電磁石伸縮棒（５４）が通電されると、第３電磁石伸縮棒（５４）の出力端が縦振動エネルギー蓄積スライダー（７２）の第３接続孔に接続され、前記第４電磁石伸縮棒（５５）が通電されると、第４電磁石伸縮棒（５５）の出力端が縦振動エネルギー蓄積スライダー（７２）の第４接続孔に接続され、第３電磁石伸縮棒（５４）と第４電磁石伸縮棒（５５）は同時に通電されないことを特徴とする請求項７に記載のエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置。

【請求項9】

前記タービン（１）はパドルブレード（４）と、主軸（５）と固定キャビンとを含み、前記固定キャビン内にトルクゲージ（１８）と発電機（２３）が設けられ、パドルブレード（４）は主軸（５）を介してトルクゲージ（１８）の一端に固定して接続され、トルクゲージ（１８）の他端が発電機（２３）の入力軸に固定して接続されることを特徴とする請求項８に記載のエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置。

【請求項10】

請求項８又は９に記載のエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置の制御方法であって、
実験の要件によって横振動駆動モーター（３１）の回転速度ｗ_１を確定するステップＳ１と、
横振動エネルギー蓄積装置の総弾性係数ｋ_１，ｋ_１＝ｍ_１ｗ_１ ^２を確定し、ここで、ｍ_１は横振動運動プラットフォームの全体の質量であるステップＳ２と、
一部又はすべての第２電磁石伸縮棒（４５）を選んで通電を行い、横振動エネルギー蓄積装置の弾性係数をｋ_１にするステップＳ３と、
実験の要件によって縦振動駆動モーター（５８）の回転速度ｗ_２を確定するステップＳ４と、
縦振動エネルギー蓄積装置の総弾性係数ｋ_２，ｋ_２＝ｍ_２ｗ_２ ^２を確定し、ここで、ｍ_２は縦振動運動プラットフォームの全体の質量であるステップＳ５と、
一部又はすべての第４電磁石伸縮棒（５５）を選んで通電を行い、それにより縦振動エネルギー蓄積装置の弾性係数をｋ_２にするステップＳ６と、
エネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置は、実験を行う際に等速度直線運動を行い、実験の要件によって走行速度Ｂを確定するステップＳ７と、
走行速度Ｂに基づいて始点スライダー（６９）の初期位置に対する移動距離Ｄを確定し、数式は、Ｂｃ＋Ｄｋ_２＝０であり、ここで、ｃは抵抗係数であるステップＳ８と、
エネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置は、横振動駆動モーター（３１）の回転速度ｗ_１、縦振動駆動モーター（５８）の回転速度ｗ_２、走行速度Ｂを実験の要件として、タービン（１）の横振動と縦振動の実験を行うステップＳ９と、を含むことを特徴とするエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タービン実験装置に関し、具体的に、エネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

世界中で資源不足や環境汚染の問題がますます顕著になっているため、世界各国が従来の化石エネルギーに代わる新しいエネルギーを見つけるようと努力し、従来の化石エネルギーに取って代わることができるさまざまな新エネルギーの中で、潮汐エネルギーは、豊富な蓄蔵量、安定した負荷、強力な予測可能性という利点により、最も潜在的な新エネルギーの１つになり、したがって、潮汐エネルギーの合理的な開発と利用は、地球規模の資源危機と環境汚染の問題を緩和する上で非常に重要である。

【0003】

潮汐エネルギータービンは、潮汐エネルギーの開発と利用の分野における重要なエネルギー変換装置である。インペラの回転軸と水流速度の方向とが平行であるか垂直であるかに応じて、潮汐エネルギータービンは水平軸潮汐エネルギータービンと垂直軸潮汐エネルギータービンに分けられる。潮汐エネルギー発電装置は、支持体のさまざまな形態に応じて、底座型、杭型、浮動型に分けることができる。杭型と底座型の潮汐エネルギータービンは、海底に設置されるため、設置と維持のコストが高く、浮動型潮汐エネルギータービンは、水面に設置され、水面の流速が大きく、抽出可能なエネルギーが高く、かつ設置と維持のコストが低く、そのため、浮動型潮汐エネルギータービンは広く注目を集めている。タービンが潮汐エネルギーと電気エネルギーを変換するとき、海流と波の影響を受けるため、タービンを支持体運動シミュレーションプラットフォームに固定することを通して、タービンが潮流の中での運動をシミュレートし、さらに、潮汐エネルギーと電気エネルギーの変換をより適切に実現する方法に関する研究は今まで広く注目を集めている。

【0004】

従来技術において、例えば、特許ＣＮ１０５１３４４７２Ａは、係留運動型の潮汐発電実験装置を開示し、該特許における耐荷重ケーブルを利用して係留を行う実験装置は、潮流の流速を増幅する効果を果たすことができるが、該実験装置内のプラットフォームは固定状態であるため、海流の干渉によるタービン支持体の縦方向及び横方向の運動をシミュレートすることは困難である。別の例として、特許ＣＮ２０２０１０８４２０１４．３は、浮動型の水平軸タービンの実験装置を開示し、この特許は、タービン実験プラットフォームを設計し、タービンが潮流によって駆動される過程における波や乱流などの高周波擾乱をシミュレートするが、該実験装置の振幅半径は固定されており、様々な振幅の横方向及び縦方向の運動をシミュレートすることは困難であり、それが利用するガイドレールはすべて片側ガイドレールであり、応力が不均一になりやすく、実験装置に必要な駆動力のピーク値も大きい。

【発明の概要】

【0005】

発明の目的は以下のとおりである。上記欠点に鑑みて、本発明は、支持体運動プラットフォームに必要な駆動力のピーク値を低減するエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置を提供する。

【0006】

本発明は、上記実験装置の制御方法をさらに提供する。

【0007】

技術的解決手段は以下のとおりである。上記問題を解決するように、本発明は、タービン、縦振動運動プラットフォーム、タービンの横振動運動実験を駆動する横振動運動プラットフォームを含むエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置を用い、前記縦振動運動プラットフォームは、横振動運動プラットフォームの運動を駆動し、したがって、タービンの縦振動運動を駆動し、前記タービンは、横振動運動プラットフォームと縦振動運動プラットフォームの下方にあり、前記横振動運動プラットフォームは、横振動エネルギー蓄積装置を含み、前記横振動エネルギー蓄積装置は、複数の横振動エネルギー蓄積ユニットを含み、前記横振動エネルギー蓄積ユニットは、横振動案内棒、横振動エネルギー蓄積スライダー、横振動ばねを含み、前記横振動案内棒が横振動運動プラットフォームに設けられ、かつ横振動案内棒の延在方向はタービンの横振動運動方向に平行であり、前記横振動エネルギー蓄積スライダーは横振動案内棒に摺動し、横振動ばねは横振動案内棒に外嵌され、かつ横振動ばねの一端が横振動運動プラットフォームに固定して接続され、他端が横振動エネルギー蓄積スライダーに固定して接続され、横振動エネルギー蓄積スライダーはタービンに接続されてタービンとともに横に移動し、前記縦振動運動プラットフォームは縦振動エネルギー蓄積装置を含み、縦振動エネルギー蓄積装置は、複数の縦振動エネルギー蓄積ユニットを含み、前記縦振動エネルギー蓄積ユニットは、縦振動案内棒、縦振動エネルギー蓄積スライダー、縦振動ばねを含み、前記縦振動案内棒は縦振動運動プラットフォームに設けられ、かつ縦振動案内棒の延在方向はタービンの縦振動運動方向に平行であり、前記縦振動エネルギー蓄積スライダーは縦振動案内棒に摺動し、縦振動ばねは縦振動案内棒に外嵌され、かつ縦振動ばねの一端が縦振動運動プラットフォームに接続され、他端が縦振動エネルギー蓄積スライダーに固定して接続され、縦振動エネルギー蓄積スライダーは横振動運動プラットフォームに接続されて、横振動運動プラットフォームとともに縦に移動し、前記横振動案内棒の延在方向は縦振動案内棒の延在方向に垂直である。

【0008】

さらに、前記縦振動エネルギー蓄積装置は調整装置を含み、前記調整装置は、調整ねじ棒、調整モーター、ナットスライダー、複数の始点スライダーを含み、前記調整モーターは縦振動運動プラットフォームに固定して設置され、調整モーターは調整ねじ棒を回転させるように駆動し、調整ねじ棒にナットスライダーが設けられ、前記ナットスライダーは調整ねじ棒に螺接され、調整ねじ棒は回転しながら、ナットスライダーを、調整ねじ棒の延在方向に沿って並進させるように駆動し、各前記縦振動案内棒に１つの始点スライダーが設けられ、前記始点スライダーが縦振動案内棒に沿って摺動し、すべての始点スライダーはナットスライダーに固定して接続され、前記縦振動ばねの一端に縦振動エネルギー蓄積スライダーが接続され、他端は始点スライダーに接続されることを通して縦振動運動プラットフォームに接続される。

【0009】

さらに、前記横振動運動プラットフォームは、横振動第１フレーム、横振動第２フレーム、横振動駆動装置をさらに含み、前記タービンは横振動第１フレームに固定して接続され、横振動第２フレーム内に複数の第１スライドレールが設けられ、横振動第１フレームは第１スライドレールに取り付けられ、前記横振動駆動装置は、横振動第１フレームを第１スライドレールに摺動させるように駆動することに用いられ、前記横振動案内棒と横振動第２フレームは固定して接続され、横振動案内棒の延在方向は第１スライドレールの延在方向に平行である。

【0010】

さらに、前記横振動駆動装置は、横振動駆動モーター、横振動駆動ねじ棒、横振動駆動スライダー、横振動ねじ棒スライダー、第１ねじ棒モーターを含み、前記横振動第１フレームには、その摺動方向に垂直な横振動駆動スライドレールが設けられ、横振動スライドレールに横振動駆動スライダーが取り付けられ、横振動駆動スライダーは横振動駆動ねじ棒の一端に接続され、前記横振動駆動ねじ棒に横振動ねじ棒スライダーが設けられ、横振動ねじ棒スライダーは横振動駆動ねじ棒に螺接され、前記第１ねじ棒モーターは横振動駆動ねじ棒を回転させるように駆動し、横振動駆動ねじ棒は回転しながら、横振動ねじ棒スライダーを、横振動駆動ねじ棒に沿って移動させるように駆動し、前記横振動駆動モーターの出力軸が横振動ねじ棒スライダーに固定して接続され、横振動駆動モーターの出力軸の延在方向は、横振動駆動ねじ棒の延在方向に垂直であり、前記横振動駆動モーターは、横振動駆動ねじ棒を揺動させるように駆動し、横振動駆動ねじ棒は揺動しながら、横振動駆動スライダーを、横振動駆動スライドレールに摺動させるように駆動し、したがって、横振動第１フレームを第１スライドレールに摺動させるように駆動する。

【0011】

さらに、前記横振動エネルギー蓄積ユニットは横振動エネルギー蓄積切換装置を含み、前記横振動エネルギー蓄積切換装置は、第１電磁石伸縮棒と第２電磁石伸縮棒を含み、前記第１電磁石伸縮棒の固定端が横振動第２フレームに固定され、第２電磁石伸縮棒の固定端が横振動第１フレームに固定され、前記横振動エネルギー蓄積スライダーには、第１接続孔と第２接続孔が設けられ、前記第１電磁石伸縮棒が通電されると、第１電磁石伸縮棒の出力端が横振動エネルギー蓄積スライダーの第１接続孔に接続され、前記第２電磁石伸縮棒が通電されると、第２電磁石伸縮棒の出力端が横振動エネルギー蓄積スライダーの第２接続孔に接続され、第１電磁石伸縮棒と第２電磁石伸縮棒は同時に通電されない。

【0012】

さらに、前記縦振動運動プラットフォームは、縦振動フレーム、縦振動駆動装置をさらに含み、縦振動フレーム内に複数の第２スライドレールが設けられ、横振動第２フレームは第２スライドレールに取り付けられ、前記縦振動駆動装置は、横振動第２フレームを第２スライドレールに摺動させるように駆動することに用いられ、前記縦振動案内棒と縦振動フレームは固定して接続され、縦振動案内棒の延在方向は第２スライドレールの延在方向に平行である。

【0013】

さらに、前記縦振動駆動装置は、縦振動駆動モーター、縦振動駆動ねじ棒、縦振動駆動スライダー、縦振動ねじ棒スライダー、第２ねじ棒モーターを含み、前記横振動第２フレームには、その摺動方向に垂直な縦振動駆動スライドレールが設けられ、縦振動駆動スライドレールに縦振動駆動スライダーが取り付けられ、縦振動駆動スライダーは縦振動駆動ねじ棒の一端に接続され、前記縦振動駆動ねじ棒に縦振動ねじ棒スライダーが設けられ、縦振動ねじ棒スライダーは縦振動駆動ねじ棒に螺接され、前記第２ねじ棒モーターは縦振動駆動ねじ棒を回転させるように駆動し、縦振動駆動ねじ棒は回転しながら、縦振動ねじ棒スライダーを、縦振動駆動ねじ棒に沿って移動させるように駆動し、前記縦振動駆動モーターの出力軸が縦振動ねじ棒スライダーに固定して接続され、縦振動駆動モーターの出力軸の延在方向は縦振動駆動ねじ棒の延在方向に垂直であり、前記縦振動駆動モーターは、縦振動駆動ねじ棒を揺動させるように駆動し、縦振動駆動ねじ棒は揺動しながら、縦振動駆動スライダーを、縦振動駆動スライドレールに摺動させるように駆動し、したがって、横振動第２フレームを第２スライドレールに摺動させるように駆動する。

【0014】

さらに、前記縦振動エネルギー蓄積ユニットは、縦振動エネルギー蓄積切換装置を含み、前記縦振動エネルギー蓄積切換装置は、第３電磁石伸縮棒と第４電磁石伸縮棒を含み、前記第３電磁石伸縮棒の固定端が縦振動フレームに固定され、第４電磁石伸縮棒の固定端が横振動第２フレームに固定され、前記縦振動エネルギー蓄積スライダーには、第３接続孔と第４接続孔が設けられ、前記第３電磁石伸縮棒が通電されると、第３電磁石伸縮棒の出力端が縦振動エネルギー蓄積スライダーの第３接続孔に接続され、前記第４電磁石伸縮棒が通電されると、第４電磁石伸縮棒の出力端が縦振動エネルギー蓄積スライダーの第４接続孔に接続され、第３電磁石伸縮棒と第４電磁石伸縮棒は同時に通電されない。

【0015】

さらに、前記タービンは、パドルブレードと、主軸と固定キャビンとを含み、前記固定キャビン内にトルクゲージと発電機が設けられ、パドルブレードは主軸を介してトルクゲージの一端に固定して接続され、トルクゲージの他端が発電機の入力軸に固定して接続される。

【0016】

本発明は、エネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置の制御方法をさらに用い、
実験の要件によって横振動駆動モーターの回転速度ｗ_１を確定するステップ（１）と、
横振動エネルギー蓄積装置の総弾性係数ｋ_１，ｋ_１＝ｍ_１ｗ_１ ^２を確定するステップ（２）と、
一部又はすべての第２電磁石伸縮棒を選んで通電を行い、横振動エネルギー蓄積装置の弾性係数をｋ_１にするステップ（３）と、
実験の要件によって縦振動駆動モーターの回転速度ｗ_２を確定するステップ（４）と、
縦振動エネルギー蓄積装置の総弾性係数ｋ_２，ｋ_２＝ｍ_２ｗ_２ ^２を確定するステップ（５）と、
一部又はすべての第４電磁石伸縮棒を選んで通電を行い、縦振動エネルギー蓄積装置の弾性係数をｋ_２にするステップ（６）と、
エネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置は、実験を行う際に等速度直線運動を行い、実験の要件によって走行速度Ｂを確定するステップ（７）と、
走行速度Ｂに基づいて始点スライダーの初期位置に対する移動距離Ｄを確定し、数式はＢｃ＋Ｄｋ_２＝０であるステップ（８）と、
エネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置は、横振動駆動モーターの回転速度ｗ_１、縦振動駆動モーターの回転速度ｗ_２、走行速度Ｂを実験の要件として、タービンの横振動と縦振動の実験を行うステップ（９）とを含む。

【0017】

有益な効果は以下のとおりである。本発明は、従来技術に比べて、タービンは、横振動又は縦振動運動が発生する際、横振動ばね又は縦振動ばねが伸びたり縮んだりすることを通してエネルギーを蓄え、タービンが戻るとき、蓄えられたエネルギーが動力を提供することができる。ばねをエネルギー蓄積素子として利用すると、横振動又は縦振動の運動における駆動力のピーク値を効果的に低減できる。また、異なるばねを選択することにより、異なる弾性係数を構築でき、したがって、異なる周波数での振動運動に合わせる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の実験装置の全体構造の概略図である。

【図2】図２は、フレームの外側止め板を取り外した本発明の装置の全体概略図である。

【図3】図３は、本発明のタービンの断面図である。

【図4】図４は、本発明のインペラの構造の概略図である。

【図5】図５は、本発明の横振動運動プラットフォームが力タービンと接続される正面図である。

【図6】図６は、本発明のタービンの断面図である。

【図7】図７は、図５におけるＡ－Ａの断面図、即ち横振動エネルギー蓄積ユニットの構造の概略図である。

【図8】図８は、本発明の縦振動運動プラットフォームの正面図である。

【図9】図９は、図８におけるＢ－Ｂの断面図である。

【図10】図１０は、本発明の縦振動エネルギー蓄積装置の構造の概略図である。

【図11】図１１は、機械的エネルギー蓄積装置なしの本発明の横振動運動プラットフォームの機構運動の簡略図である。

【図12】図１２は、機械的エネルギー蓄積装置付きの本発明の横振動運動プラットフォームの機構運動の簡略図である。

【図13】図１３は、機械的エネルギー蓄積装置なしの本発明の縦振動運動プラットフォームの機構運動の簡略図である。

【図14】図１４は、機械的エネルギー蓄積装置付きの本発明の縦振動運動プラットフォームの機構運動の簡略図である。

【図15】図１５は、本発明の実験装置の制御フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

実施例１
図１と図２に示されるように、本実施例におけるタービン１、横振動運動プラットフォーム、縦振動運動プラットフォームを含むエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置である。図５と図６に示されるように、横振動運動プラットフォームは、横振動第１フレーム２８、横振動第２フレーム２９、横振動駆動装置、横振動エネルギー蓄積装置を含み、タービン１はカラム２７を介して横振動第１フレーム２８に固定して接続され、タービン１は横振動第１フレーム２８の運動に伴って運動し、横振動第２フレーム２９内の上下にいずれも第１スライドレール３２が水平に設置され、本実施例において、上下にいずれも二重の第１スライドレール３２が設けられ、横振動第１フレーム２８の外側の上下に第１スライダー３３が設けられ、横振動第１フレーム２８は第１スライダー３３を介して第１スライドレール３２に取り付けられ、横振動駆動装置は、横振動第１フレーム２８を第１スライドレール３２に摺動させるように駆動し、横振動第１フレーム２８には、その摺動方向に垂直な横振動駆動スライドレール４２が設けられ、横振動駆動スライドレール４２は縦に設けられ、かつ第１スライドレール３２の水平方向の中間位置にあり、横振動駆動スライドレール４２に横振動駆動スライダー４１が取り付けられる。

【0020】

横振動駆動装置は、横振動駆動モーター３１、横振動駆動ねじ棒３７、横振動駆動スライダー４１、横振動ねじ棒スライダー３５、第１ねじ棒モーター３６を含み、横振動駆動スライダー４１と横振動駆動ねじ棒３７の一端とが第１食い違いころ軸受３９を介して接続され、横振動駆動スライダー４１は、第１軸受固定座４０を介して第１食い違いころ軸受３９の内輪と固定して接続され、横振動駆動ねじ棒３７は、第１固定台３８を介して第１食い違いころ軸受３９の外輪と固定して接続され、横振動駆動ねじ棒３７は横振動駆動スライダー４１に対して揺動する。横振動駆動ねじ棒３７の揺動平面は、横振動駆動スライドレール４２と第１スライドレール３２と平行であり、横振動駆動ねじ棒３７に横振動ねじ棒スライダー３５が螺接され、第１ねじ棒モーター３６は、横振動駆動ねじ棒３７を延在方向で回転させるように駆動し、横振動駆動ねじ棒３７は回転しながら、横振動ねじ棒スライダー３５を横振動駆動ねじ棒３７に沿って移動させるように駆動する。第１スライドレール３２の延在方向に平行な横振動第２フレーム２９の片側に第１モーターブラケット３０が設けられ、横振動駆動モーター３１は第１モーターブラケット３０に取り付けられ、横振動駆動モーター３１の出力軸は第１スライドレール３２の水平方向の中間位置にあり、横振動駆動モーター３１の出力軸は第１カップリングフランジ３４を介して横振動ねじ棒スライダー３５に固定して接続され、横振動駆動モーター３１の出力軸の延在方向は横振動駆動ねじ棒３７の延在方向に垂直であり、横振動駆動モーター３１は横振動駆動ねじ棒３７を周期的に揺動させるように駆動し、横振動駆動ねじ棒３７は周期的に揺動して、横振動駆動スライダー４１を、横振動駆動スライドレール４２で往復移動させるように駆動し、したがって、横振動第１フレーム２８を第１スライドレール３２で横に往復移動させるように駆動し、横方向の水流の影響下でのタービン１の横振動の運動をシミュレートすることを実現する。

【0021】

横振動エネルギー蓄積装置は複数の横振動エネルギー蓄積ユニット７８を含み、本実施例において、４つの横振動エネルギー蓄積ユニット７８は縦方向に沿って設けられ、図７に示されるように、横振動エネルギー蓄積ユニット７８は、横振動案内棒４７、横振動エネルギー蓄積スライダー４４、横振動ばね４８、横振動エネルギー蓄積切換装置を含み、横振動案内棒４７の両端は、第１固定部材４６を介して横振動第２フレーム２９に固定され、かつ横振動案内棒４７は延在方向に沿って第１スライドレール３２に平行であり、横振動エネルギー蓄積スライダー４４は横振動案内棒４７に摺動し、かつ横振動エネルギー蓄積スライダー４４に第１接続孔と第２接続孔が設けられ、横振動ばね４８は横振動案内棒４７の外側を囲み、横振動ばね４８の一端が横振動第２フレーム２９に固定して接続され、他端が横振動エネルギー蓄積スライダー４４に固定して接続される。

【0022】

横振動エネルギー蓄積切換装置は、第１電磁石伸縮棒４３と第２電磁石伸縮棒４５を含み、第１電磁石伸縮棒４３の固定端が、横振動第２フレーム２９の外側に固定して接続され、横振動第２フレーム２９には、第１電磁石伸縮棒４３の出力端を貫通させるための孔が設けられ、第１電磁石伸縮棒４３が通電された後、出力端が横振動第２フレーム２９での孔を貫通して第１接続孔に貫入し、この際、第２電磁石伸縮棒４５は電源オフになり、横振動エネルギー蓄積スライダー４４は横振動第２フレーム２０に固定される。第２電磁石伸縮棒４５の固定端が横振動第１フレーム２８の内側に固定して接続され、横振動第１フレーム２８には、第２電磁石伸縮棒４５が通電された後、出力端が横振動第１フレーム２８での孔を貫通して第２接続孔に貫入し、この際、第１電磁石伸縮棒４３は電源オフになり、横振動エネルギー蓄積スライダー４４は横振動第１フレーム２８に固定して接続され、第１電磁石伸縮棒４３と第２電磁石伸縮棒４５の電源オンオフ状況によって、横振動第１フレーム２８と横振動エネルギー蓄積ユニット７８との接続状況を切り換え、したがって、実験を行うように横振動エネルギー蓄積ユニット７８に選択可能にアクセスすることができる。

【0023】

図８に示されるように、縦振動運動プラットフォームは、縦振動フレーム４９、縦振動駆動装置、縦振動エネルギー蓄積装置を含み、縦振動フレーム４９内の上下にはいずれも第２スライドレール５３が上下に水平に設置され、本実施例において、上下にいずれも二重の第２スライドレール５３が設けられ、横振動第２フレーム２９の外側の上下に第２スライダー５２が設けられ、横振動第２フレーム２９は第２スライダー５２を介して第２スライドレール５３に取り付けられ、縦振動駆動装置は、横振動第２フレーム２９を第２スライドレール５３に摺動させるように駆動し、縦振動フレーム４９には、その摺動方向に垂直な縦振動駆動スライドレール６７が設けられ、縦振動駆動スライドレール６７が縦に設けられ、かつ第２スライドレール５３の水平方向の中間位置にあり、縦振動駆動スライドレール６７に縦振動駆動スライダー６６が取り付けられる。横振動、縦振動フレームは、力を均一に受けるため、いずれも両側ガイドレールで接続される。

【0024】

縦振動駆動装置は、縦振動駆動モーター５８、縦振動駆動ねじ棒６２、縦振動駆動スライダー６６、縦振動ねじ棒スライダー６０、第２ねじ棒モーター６１を含み、縦振動駆動スライダー６６と縦振動駆動ねじ棒６２の一端は第２食い違いころ軸受６４を介して接続され、縦振動駆動スライダー６６は、第２軸受固定座６５を介して第２食い違いころ軸受６４の内輪と固定して接続され、縦振動駆動ねじ棒６２は第２固定第６３を介して第２食い違いころ軸受６４の外輪と固定して接続され、縦振動駆動ねじ棒６２は縦振動駆動スライダー６６に対して揺動する。縦振動駆動ねじ棒６２の揺動平面は、縦振動駆動スライドレール６７と第２スライドレール５３と平行であり、縦振動駆動ねじ棒６２に縦振動ねじ棒スライダー６０が螺接され、第２ねじ棒モーター６１は、縦振動駆動ねじ棒６２を延在方向で回転させるように駆動し、縦振動駆動ねじ棒６２は回転しながら、縦振動ねじ棒スライダー６０を縦振動駆動ねじ棒６２に沿って移動させるように駆動する。第２スライドレール５３の延在方向に平行な縦振動フレーム４９の片側に第２モーターブラケット５７が設けられ、縦振動駆動モーター５８は第２モーターブラケット５７に取り付けられ、縦振動駆動モーター５８の出力軸は第２スライドレール５３の水平方向の中間位置にあり、縦振動駆動モーター５８の出力軸は第２カップリングフランジ５９を介して縦振動ねじ棒スライダー６０に固定して接続され、縦振動駆動モーター５８の出力軸の延在方向は縦振動駆動ねじ棒６２の延在方向に垂直であり、縦振動駆動モーター５８は縦振動駆動ねじ棒６２を周期的に揺動させるように駆動し、縦振動駆動ねじ棒６２は周期的に揺動して、縦振動駆動スライダー６６を、縦振動駆動スライドレール６７で往復移動させるように駆動し、したがって、横振動第２フレーム２９を第２スライドレール５３で横に往復移動させるように駆動し、縦方向の水流の影響下でのタービン１の縦振動運動をシミュレートすることを実現する。

【0025】

縦振動エネルギー蓄積装置は複数の縦振動エネルギー蓄積ユニット７９と調整装置を含み、本実施例において、４つの縦振動エネルギー蓄積ユニット７９は縦方向に沿って設けられ、図９に示されるように、縦振動エネルギー蓄積ユニット７９は、縦振動案内棒７１、縦振動エネルギー蓄積スライダー７２、縦振動ばね７０、縦振動エネルギー蓄積切換装置を含み、縦振動案内棒７１の両端は、第１固定部材４６を介して縦振動第２フレーム２９に固定され、かつ縦振動案内棒７１は延在方向に沿って第２スライドレール５３に平行であり、縦振動エネルギー蓄積スライダー７２は縦振動案内棒７１に摺動し、かつ縦振動エネルギー蓄積スライダー７２に第３接続孔と第４接続孔が設けられ、縦振動ばね７０は縦振動案内棒７１の外側を囲み、縦振動ばね７０の一端が始点スライダー６９に固定して接続され、他端が縦振動エネルギー蓄積スライダー７２に固定して接続される。

【0026】

縦振動エネルギー蓄積切換装置は、第３電磁石伸縮棒５４と第４電磁石伸縮棒５５を含み、第３電磁石伸縮棒５４の固定端が縦振動フレーム４９の外側に固定して接続され、縦振動フレーム４９には、第３電磁石伸縮棒５４の出力端を貫通させるための孔が設けられ、第３電磁石伸縮棒５４が通電された後、出力端が縦振動フレーム４９での孔を貫通して第３接続孔に貫入し、この際、第４電磁石伸縮棒５５は電気オフになり、縦振動エネルギー蓄積スライダー７２は縦振動フレーム４９に固定される。第４電磁石伸縮棒５５の固定端が横振動第２フレーム２９の内側に固定して接続され、横振動第２フレーム２９には、第４電磁石伸縮棒５５の出力端を貫通させるための孔が設けられ、第４電磁石伸縮棒５５が通電された後、出力端が横振動第２フレーム２９での孔を貫通して第４接続孔に貫入し、この際、第３電磁石伸縮棒５４は電気オフになり、縦振動エネルギー蓄積スライダー７２は横振動フレーム２９に固定して接続され、第３電磁石伸縮棒５４と第４電磁石伸縮棒５５の電源オンオフ状況を通して、横振動第２フレーム２９と縦振動エネルギー蓄積ユニット７９の接続状況を切り換え、したがって、実験を行うように、縦振動エネルギー蓄積ユニット７９に選択可能にアクセスすることができる。

【0027】

図１０に示されるように、調整装置は、調整ねじ棒７７、調整モーター７５、ナットスライダー７３、複数の始点スライダー６９を含み、各前記縦振動案内棒７１に１つの始点スライダー６９が設けられ、始点スライダー６９が縦振動案内棒７１に沿って摺動し、本実施例において、４つの縦振動エネルギー蓄積ユニット７９は４つの始点スライダー６９に対応し、ナットスライダー７３は、横棒７４を介して、各始点スライダー６９に順次固定して接続され、ナットスライダー７３は調整ねじ棒７７に螺接され、調整ねじ棒７７は、調整モーター７５により駆動されて、延在方向を軸として回転し、調整ねじ棒７７は回転しながら、ナットスライダー７３を、調整ねじ棒７７の延在方向に沿って移動させるように駆動し、調整モーター７５は縦振動フレーム４９に固定して接続され、調整装置には、調整モーターの動作を制御するためのエンコーダー５０と近接スイッチ５１とが設けられる。ボールねじモジュールの回転を利用してナットスライダー７３を移動させるように駆動し、ナットスライダー７３は移動しながら、縦振動ばね７０の初期位置を調整するように、全体の始点スライダー６９を移動させるように駆動し、縦振動運動における駆動力のピーク値を効果的に減らす。

【0028】

横振動運動プラットフォームと縦振動運動プラットフォームはいずれも正弦波機構で駆動され、モーターの回転を縦振動と横振動フレームの直線運動に変換し、モーターは運動の中心位置にあり、モーターは一定の速度で回転することだけで、横振動と縦振動フレームを駆動して、正弦波振動を実現でき、制御アルゴリズムはシンプルである。ねじ棒スライダーと駆動スライダーとの間の距離は調整可能であり、したがって、運動プラットフォームの振動半径を変更して、複数種の振幅の運動シミュレーションを実現することができる。エネルギー蓄積スライダーが中間位置にある時、ばねは元の長さを保持する。エネルギー蓄積スライダーが両端へ移動する際、ばねは伸びたり縮んだりすることを通してエネルギーを蓄え、エネルギー蓄積スライダーが戻る際、蓄えられたエネルギーが動力を提供することができる。ばねをエネルギー蓄積素子とし、横／縦振動運動における駆動力のピーク値を効果的に減らすことができる。電磁石伸縮棒は、電源オンの場合に伸び出し、電源オフの場合に引っ込むという特性により、エネルギー蓄積スライダーと横振動フレームとの断続を実現し、したがって、横振動フレームとばねとの断続を実現する。ばねの選択によって、様々な弾性係数が構造され、したがって、様々な周波数の振動運動に適する。

【0029】

図５に示されるように、タービン１はカラム２７の下端に固定され、かつ横振動運動プラットフォームと縦振動運動プラットフォームの下方にあり、タービンは、パドルブレード４と、軸受システムと固定キャビンとを含み、図３に示されるように、タービンのパドルブレード４とインペラ３とはボルトで固定して接続され、図４に示されるように、インペラ３の中心にスプラインスロットが加工され、スプラインスロットの周辺にねじ穴が加工され、スプラインスロット固定板８がねじでスプラインスロット周辺のねじ穴に接続される。インペラのすべての側面にボルト固定穴が加工されており、実験のために異なる数と異なる流体力学的パラメータを持つパドルブレード４を選択することに便利である。主軸５の一端にスプラインが固定され、主軸５でのスプラインがインペラ３でのスプラインスロットと嵌合され、主軸５とインペラ３はスプライン固定板８で接続され、主軸５の他端がトルクゲージ１８に接続され、主軸５の外部に主軸スリーブ１２が設けられ、主軸５と主軸スリーブ１２との間に第１軸受９が設けられ、第１軸受９は主軸５を支持することに用いられ、主軸スリーブ１２と主軸５にはいずれも、第１軸受９を固定するためのショルダーが設けられ、第１軸受９の外側は第２止め輪１３で位置規制される。主軸５の中間に複数の凹溝が設けられ、凹溝に第１止め輪１０が置かれ、かつ隣接する２つの止め輪１０同士間にオイルシール１１が設置され、主軸シールが形成される。

【0030】

主軸スリーブ１２の外側に主軸キャビン１１が設けられ、主軸キャビン１１とインペラ３との間にフロントカバー６が設けられ、主軸スリーブ１２とフロントカバー６がボルトで固定して接続される。主軸スリーブ１２の一端がフロントカバー６に接続され、他端がトルクゲージキャビン１４に接続され、トルクゲージ１８はトルクゲージキャビン１４内にあり、主軸５とトルクゲージ１８との接続部分にハブ１７が設けられ、主軸５とトルクゲージ１８の出力軸はキーでハブ１７に接続され、ハブ１７とトルクゲージキャビン１４との間に第２軸受１６が設けられ、ハブ１７の外側には、一対の第２軸受１６を配置するためのショルダーが加工され、トルクゲージキャビン１４内には、第２軸受１６の外側を位置規制するための一対の第３止め輪１５を配置することに用いられる凹溝が加工される。トルクゲージ１８は、トルクゲージホルダー１９にボルトで固定され、トルクゲージホルダー１９はねじ棒２０を介して発電機キャビン２２に固定され、発電機キャビン２２内に発電機２３が配置され、発電機２３の出力軸が第１カップリング２１を介してトルクゲージ１８の他端に接続され、発電機２３がボルト２４で位置規制されて固定され、発電機２３の他端にリアエンドカバー２５が設けられる。主軸スリーブ１２とフロントカバー６、主軸キャビン１１とフロントカバー６、主軸キャビン１１とトルクゲージキャビン１４、トルクゲージキャビン１４と発電機キャビン２２、発電機キャビン２２とリアエンドカバー２５の間は、いずれもボルトで接続され、かつシールリング２６で封止される。タービン本体は、セグメント化されたバレルをキャビン本体とし、セグメント化されたバレル同士間はシールリングフランジで静的シーリングを行い、安定的で信頼性が高い。また、セグメント化されたバレルを用いると、大型部材の取り付けにより便利であり、各部材の取り付けの正確性と信頼性を確保する。

【0031】

実験装置の実験過程は以下のとおりである。実験装置をクレーンに固定し、タービン１は全体として水面下方に位置し、横振動実験プラットフォームと縦振動実験プラットフォームが水面の上にあり、クレーンは実験装置を前へ進ませるように駆動し、水流がパドルブレード４に衝突し、パドルブレード４のブレードが回転し、ブレードが主軸５を回転させるように駆動し、主軸５がトルクゲージ１８を回転させるように駆動し、トルクゲージ１８が発電機２３を回転させるように駆動し、したがって、発電機を通して潮汐エネルギーを電気エネルギーに変換し、電気エネルギーの変換過程中、横振動運動プラットフォームと縦振動運動プラットフォームは、モーターを通して、横振動第１フレーム２８の横方向往復運動と横振動第２フレーム２９の縦方向往復運動を駆動し、したがって、タービンの高周波かつ精密な横振動と縦振動運動を駆動し、したがって、タービンの潮流によって駆動される過程における波や乱流などの高周波擾乱をシミュレートする。

【0032】

実施例２
上記実施例におけるエネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置の制御方法であって、
実験の要件によって横振動駆動モーター（３１）の回転速度ｗ_１、第１ロッカーアームの作動距離Ａ_１（即ち、横振動駆動ねじ棒３７の延在方向に沿う横振動ねじ棒スライダー３５と横振動駆動スライダー４１の距離Ａ_１である）を確定するステップと、
横振動エネルギー蓄積装置の総弾性係数ｋ_１，ｋ_１＝ｍ_１ｗ_１ ^２を確定するステップと、
ばね並列式

【数1】

によって一部又はすべての第２電磁石伸縮棒を選んで通電を行い、ここで

【数2】

横振動エネルギー蓄積ユニットの横振動エネルギー蓄積スライダー４４が第２電磁石伸縮棒を介して横振動第１フレーム２８に接続される場合、それに対応して、ａ＝１であり、横振動エネルギー蓄積ユニットの横振動エネルギー蓄積スライダー４４が第２電磁石伸縮棒を介して横振動第１フレーム２８との接続が切断される場合、対応してａ＝０、横振動エネルギー蓄積装置の総弾性係数ｋ_１が得られるステップと、
実験の要件によって縦振動駆動モーターの回転速度ｗ_２を確定し、第２ロッカーアームの作動距離Ａ_２（縦振動駆動ねじ棒６２の延在方向に沿う縦振動ねじ棒スライダー６０と縦振動駆動スライダー６６の距離Ａ_２）を確定するステップと、
縦振動エネルギー蓄積装置の総弾性係数ｋ_２，ｋ_２＝ｍ_２ｗ_２ ^２を確定するステップと、
ばね並列式

【数3】

によって一部又はすべての第４電磁石伸縮棒を選んで通電を行い、ここで

【数4】

縦振動エネルギー蓄積ユニットの縦振動エネルギー蓄積スライダー７２が第４電磁石伸縮棒５５を介して横振動第２フレーム２９に接続される場合、それに対応して、ａ＝１であり、縦振動エネルギー蓄積ユニットの縦振動エネルギー蓄積スライダー７２が第４電磁石伸縮棒５５を介して横振動第２フレーム２９との接続が切断される場合、対応してａ＝０、縦振動エネルギー蓄積装置の弾性係数ｋ_２が得られるステップと、
エネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置は、実験を行う際に等速度直線運動を行い、実験の要件によって走行速度Ｂを確定するステップと、
走行速度Ｂに基づいて始点スライダー（６９）の初期位置に対する移動距離Ｄを確定し、数式はＢｃ＋Ｄｋ_２＝０であり、必要な

【数5】

を取得するステップと、
エネルギー蓄積型タービンの運動シミュレーション実験装置は、横振動駆動モーターの回転速度ｗ_１、縦振動駆動モーターの回転速度ｗ_２、走行速度Ｂを実験の要件として、タービンの横振動と縦振動の実験を行い、かつ実験のデータを収集して保存するステップとを含む。

【0033】

実験過程で、横振動運動プラットフォームが横振動エネルギー蓄積装置に接続されていない場合、図１１に示されるように、横振動駆動モーター３１を直交座標系の座標原点とし、横振動駆動モーター３１の回転速度はｗ_１である場合、横振動駆動スライダー４１のＸ軸の位置はｘ_１＝Ａ_１ｓｉｎｗ_１ｔであり、速度はｘ_１′＝Ａ_１ｗ_１ｃｏｓｗ_１ｔであり、加速度はｘ_１″＝Ａ_１ｗ_１ ^２ｓｉｎｗ_１ｔであり、横振動駆動スライダー４１のＹ軸の位置はｙ_１＝Ａ_１ｃｏｓｗ_１ｔであり、速度はｙ_１′＝Ａ_１ｗ_１ｓｉｎｗ_１ｔであり、加速度はｙ_１″＝Ａ_１ｗ_１ ^２ｃｏｓｗ_１ｔであり、横振動運動プラットフォームの応力はＦ_１＝ｍ_１ｘ_１″＋ｘ_１′ｃであり、かつ図Ｆ_１＝Ｆ_１′に示される。ここで、ｃは抵抗係数であり、ｍ_１は横振動運動プラットフォームの全体の質量である。横振動駆動モーター３１の駆動力

【数6】

が得られる。

【0034】

ここで

【数7】

である。ｃｏｓ（２ω_１ｔ＋φ）＝１の場合、横振動運動プラットフォームが横振動エネルギー蓄積装置に接続されていないときの理論的な駆動力が最大であり、

【数8】

である。

【0035】

横振動運動プラットフォームが横振動エネルギー蓄積装置に接続される場合、図１２に示されるように、横振動駆動モーター３１を直交座標系の座標原点とし、横振動駆動モーター３１の回転速度はｗ_１である場合、横振動駆動スライダー４１のＸ軸の位置はｘ_１＝Ａ_１ｓｉｎｗ_１ｔであり、速度はｘ_１′＝Ａ_１ｗ_１ｃｏｓｗ_１ｔであり、加速度はｘ_１″＝－Ａ_１ｗ_１ ^２ｓｉｎｗ_１ｔであり、横振動駆動スライダー４１のＹ軸の位置はｙ_１＝Ａ_１ｃｏｓｗ_１ｔであり、速度はｙ_１′＝－Ａ_１ｗ_１ｓｉｎｗ_１ｔであり、加速度はｙ_１″＝－Ａ_１ｗ_１ ^２ｃｏｓｗ_１ｔであり、横振動運動プラットフォームの応力はＦ_１＝ｍ_１ｘ_１″＋ｘ′ｃ＋ｋ_１ｘ Ｆ_１＝Ｆ_１′である。ここで、ｃは抵抗係数であり、ｍ_１は横振動運動プラットフォームの全体の質量である。横振動駆動モーター３１の駆動力

【数9】

が得られる。

【0036】

ここで

【数10】

である。ｓｉｎ（２ω_１ｔ＋φ）＝１の場合、横振動運動プラットフォームが横振動エネルギー蓄積装置に接続されるときの理論的な駆動力が最大であり、

【数11】

である。

【0037】

ｋ_１＝ｍ_１ｗ_１ ^２の場合、横振動運動プラットフォームが横振動エネルギー蓄積装置に接続されるときの駆動力のピーク値は、ｃＡ_１ ^２ｗ_１であり、横振動運動プラットフォームが横振動エネルギー蓄積装置に接続されていないときの最大駆動力

【数12】

より小さい。

【0038】

縦振動運動プラットフォームが縦振動エネルギー蓄積装置に接続されていない場合、図１３に示されるように、縦振動駆動モーター５８を座標原点とし、縦振動駆動モーター５８の回転速度はｗ_２である場合、縦振動駆動スライダー６６のＸ軸の位置はｘ_２＝Ａ_２ｓｉｎｗ_２ｔであり、装置がＺ軸に沿って速度Ｂで前進運動を行うため、縦振動駆動スライダー６６の実際速度は、横振動第２フレーム２９の速度と装置の作動速度との合計ｘ_２′＝Ａ_２ｗ_２ｃｏｓｗ_２ｔ＋Ｂであり、加速度はｘ_２″＝－Ａ_２ｗ_２ ^２ｓｉｎｗ_２ｔであり、縦振動駆動スライダー６６のＹ軸の位置はｙ_２＝Ａ_２ｃｏｓｗ_２ｔであり、速度はｙ_２′＝－Ａ_２ｗ_２ｓｉｎｗ_２ｔであり、加速度はｙ_２″＝－Ａ_２ｗ_２ ^２ｃｏｓｗ_２ｔであり、縦振動運動プラットフォームの応力はＦ_２＝ｍ_２ｘ_２″＋ｘ_２′ｃ Ｆ_２＝Ｆ_２′である。ここで、ｍ_２は縦振動運動プラットフォームの全体の質量である。縦振動駆動モーター５８の駆動力

【数13】

が得られる。

【0039】

ここで

【数14】

である。

【数15】

の場合、縦振動運動プラットフォームは、縦振動エネルギー蓄積装置に接続されていないときの理論的な駆動力が最大であり、

【数16】

である。

【0040】

縦振動運動プラットフォームが縦振動エネルギー蓄積装置に接続される場合、図１４に示されるように、縦振動駆動モーター５８を座標原点とし、縦振動駆動モーター５８の回転速度はｗ_２である場合、始点スライダー６９の初期変位Ｄを確定した場合、縦振動駆動スライダー６６のＸ軸の位置はｘ_２＝Ａ_２ｓｉｎｗ_２ｔ＋Ｄであり、装置がＺ軸に沿って速度Ｂで前進運動を行うため、縦振動駆動スライダー６６の実際速度は、横振動第２フレーム２９の速度と装置の作動速度との合計ｘ_２′＝Ａ_２ｗ_２ｃｏｓｗ_２ｔ＋Ｂであり、加速度はｘ_２″＝－Ａ_２ｗ_２ ^２ｓｉｎｗ_２ｔであり、縦振動駆動スライダー６６のＹ軸の位置はｙ_２＝Ａ_２ｃｏｓｗ_２ｔであり、速度はｙ_２′＝－Ａ_２ｗ_２ｓｉｎｗ_２ｔであり、加速度はｙ_２″＝－Ａ_２ｗ_２ ^２ｃｏｓｗ_２ｔであり、縦振動運動プラットフォームの応力はＦ_２＝ｍ_２ｘ_２″＋ｘ_２′ｃ＋ｋ_２ｘ_２ Ｆ_２＝Ｆ_２′である。ここで、ｃは抵抗係数であり、ｍ_２は縦振動運動プラットフォームの全体の質量である。縦振動駆動モーター５８の駆動力

【数17】

が得られる。

【0041】

ここで

【数18】

である。

【0042】

【数19】

の場合、縦振動運動プラットフォームは、縦振動エネルギー蓄積装置に接続されるときの理論的な駆動力が最大であり、

【数20】

である。

【0043】

ｋ_２＝ｍ_２ｗ_２ ^２かつＢｃ＋Ｄｋ_２＝０場合、縦振動運動プラットフォームが縦振動エネルギー蓄積装置に接続されるときの駆動力のピーク値は、ｃＡ_２ ^２ｗ_２であり、縦振動運動プラットフォームが縦振動エネルギー蓄積装置に接続されていないときの駆動力のピーク値

【数21】

より小さい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【国際調査報告】