[發明專利]旋轉百葉門重力式內孤立波造波機

無效

• 申請號: 201010103635.6
• 申請日: 2010-02-01
• 公開（公告）號: CN101788377A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 魏崗;蘇曉冰;楊建國;王瓊華
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學理學院
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明是一種模擬海洋波的重要實驗裝置，尤其是涉及密度分層水槽中產生內孤立波 的裝置，特別適用于橫向寬、垂向深的大型水槽內模擬密度分層海洋中的大振幅內孤立波。

背景技術

密度的垂向變化是海洋的重要特征，海洋內波是發生在密度穩定層化的海水內部的一 種波動，其最大振幅出現在海洋內部。一方面，海洋內波在海洋中起著重要的動力學作用， 對提高海洋初級生產力以及海洋環境和生態保護具有重要的影響；另一方面，海洋內波尤 其是大振幅內孤立波會對海上石油鉆探與開采設施的安全作業產生影響，也是威脅水下航 行器安全的重大隱患。通過在分層流試驗水槽中模擬實際的海洋內孤立波，測試其與模型 相互作用的特性，是目前內孤立波及其模型實驗研究的基本方法。試驗結果的準確性及可 靠性很大程度上取決于實驗室模擬的內孤立波是否能夠準確反映自然的內孤立波。

實驗室用于產生內孤立波的裝置大致分為兩類：一類是在水槽中通過直接擾動兩層流 體密度界面的機械裝置產生內孤立波，常用的機械裝置有活塞式和搖板式等。這類裝置常 用于界面清晰、尤其是互不溶混的兩種密度流體界面，其控制內孤立波要素(如波幅和波 長等)的機構較為復雜。另一類是利用置于水槽一端的“隔門”兩側形成的流體密度界面 落差，通過機械裝置將“隔門”瞬間開啟，由密度界面高度落差的重力運動產生內孤立波， 常用的機械裝置有提升閘門式、卷簾門式和槽拉門式等。這類裝置主要優點是控制原理簡 單、且不受兩種流體介質界面溶混與否限制，故應用較為廣泛。后一類裝置的主要問題是 當水槽寬度和深度尺寸變大時，設計相應尺寸“隔門”的瞬間開啟機構變大，由于水槽通 常由玻璃材料建造，導致安全性變差；又由于“隔門”的尺寸變大，其瞬間開啟時的運動 幅度變大，加劇了對水體的擾動，導致內孤立波的造波質量受到直接影響，以致影響實驗 結果。

發明內容

本發明目的是：為克服大型分層流試驗水槽中相互溶混界面內孤立波造波機體積大、 安全性差，以及造波質量不易控制等不足，同時遵循結構簡潔、操作安全便利的原則，本 發明提出并試制成功一種新型內孤立波造波裝置-旋轉百葉門重力式內波造波裝置。這種 造波裝置的“隔門”瞬間開啟機構不僅大小得到有效控制，而且瞬間開啟快，對水體擾動 小，操作安全便利，能提供較理想質量的內孤立波造波。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：旋轉百葉門重力式內孤立波造波裝置， 由百葉門、聯動控制組成；百葉門由若干細長薄型不銹鋼葉片組成，每塊葉片可同步瞬間 旋轉開啟和閉合，根據分層流水槽橫截面實際大小和機械結構設計限制確定葉片的數量和 尺寸規格，取百葉門葉片數目為n(如n＝18，一般10-30之間)，單葉片長度為L(如L＝600mm， 一般300-1000mm)、寬度為D(如D＝70mm，一般40-100mm)、厚度為d(如d＝1.7mm)、葉 片間距為l(如l＝6mm，一般4-10mm)，全部葉片構成的“隔門”采用重疊方式排列，閉 合時重疊部分具有良好的密封性；百葉門的高度低于液面以保持頂部的溢流通道，閉合時 即形成新型內波造波裝置的“隔門”；單塊葉片的設計寬度越小，開啟時旋轉的阻力就越 小，對水體的擾動也就越小。

聯動控制機構由聯桿滑塊、滑動導軌、汽缸和汽泵組成。每塊不銹鋼葉片與上下軸鉚 接，所有葉片的上軸與對應上軸的聯桿滑塊的一端相接，所有聯桿滑塊均繞對應的葉片上 軸旋轉，所有聯桿滑塊的另一端與汽缸活塞桿連接，聯桿滑塊在滑動導軌上做往復運動， 氣缸活塞由汽泵提供氣源驅動。汽缸活塞帶動活塞桿作往復運動時，帶動聯桿滑塊運動， 并帶動18塊葉片的上軸同時旋轉90°度，實現百葉門的同步開啟和閉合。簡而言之，即通 過將葉片與可在直線導軌上做往復運動的滑塊連接，采用氣動換向閥的操作方式，以壓縮 空氣為動力驅動氣缸活塞，由活塞連接桿帶動滑塊往復運動，使葉片旋轉90°度，實現百 葉門的同步“瞬時”開啟和閉合。

另設有縱移軌道機構，由安裝在分層流水槽長度方向兩側的直線導軌、滾珠絲桿和兩 臺蝸輪蝸桿減速器組成，兩臺蝸輪蝸桿減速器串行聯接，并聯接滾珠絲桿和直線導軌驅動 百葉門與聯動控制箱沿直線導軌運動，其向前和向后運動由方向搖柄或步進電機驅動蝸輪 蝸桿完成。