第
32
卷第
2
期
振动与冲击
JOURNAL
OF
VIBRATION
AND
SHOCK
Vo
l.
32
No.2
2013
漂浮式潮流能发电装置振动与波浪晌应试验研究
马勇，由世洲，张亮，马良
(哈尔演工程大学船舶工程学院，哈尔滨
150001)
摘
要:为了研究基于竖轴水轮机的漂浮式潮流能发电装置的振动与波浪响应，设计试验模型和装置，进行水轮
机转与不转的静水拖航试验和波浪试验，测量系泊链拉力和模型的纵摇响应。试验发现，系泊系统具有高频振动现象
，
V
等于
0.7
m/
s
、
0.9
m/
s
，水轮机不转时，以及
V
等于
0.9
m/
s
，水轮机转动时，系泊系统具有明显的慢摇现象，水轮机转动还
带来了系泊链的低频拉力响应。水轮机转动使系泊系统的纵摇周期增大，载体模型的共振波长增加。与水轮机不转时相
比，水轮机转动使低披长-载体模型长度比下模型的纵摇运动响应减小，对高波长-载体模型长度比下模型的纵摇运动
影响较小。试验研究可为基于竖轴水轮机的漂浮式潮流能发电装置的理论研究与工程应用提供参考和借鉴。
关键词:潮流能;发电装置;振动;波浪响应;模型试验
中图分类号P7
51
;0352
文献标识码
A
Tests
for
oscillation
and
wave
response
of
a
floating
tidal
power
generation
device
MA
Yong , YOU Shi-zhou , ZHANG
Li
α
ng
，
MA
Li
α
ng
(College
of
Shipbuilding
Engineering
,
Harbin
Engineering
University
,
Harbin
150001
, China)
Abstract:
In order to study the vibration
and
wave response of a
f1
0ating tidal power generation device based on a
vertical axis turbine
, corresponding test models
and
eguipments were designed to conduct hydrostatic towage tests
and
wave
tests with the turbine rotating
and
holding still ,
and
the tension of the mooring
chain
and
the pitching response of the
model were measured.
It
was shown that the mooring system has a high-frequency vibration phenomenon and an obvious
slow
shake
phenomenon when V is
O.
7
m/
s
and
O.
9
m/
s with the turbine holding still
and
when V is
O.
9
m/
s with
the
turbine rotating; the turbine rotation also causes the low-frequency tension response of the mooring
chain;
the rotation
of
the turbine leads to increase
in
not only the pitching period of the mooring system
but
also the resonance wavelength of
the
carrier
model; compared to the
case
with the turbine holding still, the turbine rotation reduces the pitching response of
the
carrier
model
under
lower ratios of wavelength to
carrier
model length , while it has little in
f1
uence
on
that
under
higher
ratios of wavelength to
carrier
model length. Test results provided a reference for theoretic studying
and
engineering
application of a
f1
0ating tidal power generation device
based
on a
vertical
缸
is
turbine.
Key
wor
d.s:
tidal
current;
power generation
device;
oscillation; wave
response;
model test
世界范围内，能源日趋紧张，环境污染不断加剧，
潮流能作为清洁元污染的绿色可再生能源，具有储量
大、分布广、可预测性强、环境污染小等特点
[1]
受到许
多国家的重视。近年来，伴随着潮流能利用技术的快
速发展，各种潮流能发电装置被开发产生，如英国
MCT
公司开发的
"Se
af1
ow"
和"
SeaGen"
[2]
潮流能发电装置、
Atlantis Resources
Co
公司基于
AK-
lO
OOTM[3]
水轮机开
发的潮流能发电装置、爱尔兰
OpenHydro
公司基于
Open
Centre [
4]
水轮机开发的潮流能发电装置以及美
基金项目:中央高校基本科研业务费专项基金项目(
HEUCFl10132)
;国
家科技支撑计划项目
(2008BAA15B04
)
收稿日期:
2012
-06
-20
修改稿收到日期
:2012
-08 -23
第一作者马勇男，讲师，
1980
年
9
月生
国
[5]
、加拿大
[6]
、挪威
[7]
等国家开发的潮流能发电装
置。目前实验示范研究和商业运行的潮流能发电装置
主要是基于水平轴水轮机的潮流能发电装置[町，载体
形式以桩基础式和座海底式为主，基于竖轴水轮机的
漂浮式潮流能发电装置只在中国和意大利等少数国家
开展过相应的研究。然而，基于竖轴水轮机的漂浮式
潮流能发电装置却融合了竖轴水轮机和漂浮式电站的
特点，具有适应流向强、对吃水要求低、噪音小、结构简
单、对船厂的制造技术要求不高、制造成本低、安装运
输方便、平台甲板宽敞、便于发电机组的布置和人员的
操作、维护检修方便、后期管理和维护费用低等诸多特
点[剖，有着独特的应用优势，逐渐为人们所重视。目
前，关于该类型潮流能发电装置的研究多限于对水轮
机性能的研究，对波流环境下潮流能发电装置的振动
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