[發(fā)明專利]一種水平搖板式內(nèi)波造波裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310551820.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN103575500A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段文洋;金善勤;陳云賽;黃禮敏;楊朕;鄭興;趙彬彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M10/00
• 分類號(hào): G01M10/00;E02B1/02
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種實(shí)驗(yàn)裝置，具體地說是生成周期性內(nèi)波的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

海洋內(nèi)波作為海洋中的一種中尺度波動(dòng)，是物理海洋學(xué)各種尺度現(xiàn)象中的重要一環(huán)，同時(shí)也是在建立海洋水動(dòng)力學(xué)模型時(shí)必須考慮的要素之一。隨著越來越多的海洋結(jié)構(gòu)物工作于深海，研究海洋內(nèi)波對(duì)于各類海洋結(jié)構(gòu)物的作用顯得越來越重要。特別是對(duì)于水下航行器，研究海洋內(nèi)波對(duì)其的作用，了解內(nèi)波對(duì)于結(jié)構(gòu)物的破壞機(jī)理，可以很大程度上減少海洋內(nèi)波對(duì)其的威脅。海洋內(nèi)波的實(shí)驗(yàn)室模擬作為驗(yàn)證內(nèi)波理論的重要方法，也是解決各類內(nèi)波相關(guān)問題的重要手段。采用雙層流模式來模擬海洋內(nèi)波是目前研究其傳播、破碎特性及與海洋結(jié)構(gòu)物的相互作用的一種重要實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)中所生產(chǎn)內(nèi)波質(zhì)量的好壞將直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠度。

目前，各類海洋工程實(shí)驗(yàn)室用于產(chǎn)生內(nèi)波的實(shí)驗(yàn)水槽大致可以分為兩種：連續(xù)分層水槽和間斷分層水槽。連續(xù)分層水槽通常采用鹽水作為連續(xù)分層流體，所生成內(nèi)波為非線性波，能夠較為真實(shí)的模擬海洋內(nèi)波的各種特征，但是其分層方式復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間長，而且鹽水只能利用一次，實(shí)驗(yàn)成本高。間斷分層水槽生成的內(nèi)波雖然不能準(zhǔn)確反應(yīng)海洋內(nèi)波特性，但其在內(nèi)波的理論驗(yàn)證和作用機(jī)理研究方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢，而且實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間短，水槽內(nèi)分層液體可以重復(fù)使用，實(shí)驗(yàn)成本低且環(huán)保。

內(nèi)波實(shí)驗(yàn)室造波裝置一般用于生成周期性內(nèi)波和內(nèi)孤立波。目前實(shí)驗(yàn)室通常采用沖箱式、搖板式、推板式三種造波方法來生成周期性內(nèi)波，但是它們?cè)谏蓛?nèi)波的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生表面波，這必然會(huì)影響分層流表面的水動(dòng)力學(xué)特征，對(duì)內(nèi)波的傳播造成影響，同時(shí)這也將會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和采集產(chǎn)生較大干擾，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供克服現(xiàn)有分層流水槽周期性內(nèi)波造波機(jī)在生成內(nèi)波的同時(shí)也生成表面波，以及表面波干擾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和測量等不足的一種水平搖板式內(nèi)波造波裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一種水平搖板式內(nèi)波造波裝置，其特征是：包括造波機(jī)構(gòu)、控制與測量系統(tǒng)、機(jī)座；造波機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、曲柄、搖桿、搖板，搖板上安裝兩片角鋁，搖桿的下端通過下球形接頭安裝于兩片角鋁之間，曲柄的一端固定在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，另一端上設(shè)置連接孔，搖桿的上端通過上球形接頭安裝在連接孔里；控制與測量系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、穩(wěn)壓直流電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、編碼器，計(jì)算機(jī)與單片機(jī)相連，單片機(jī)分別連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和編碼器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和穩(wěn)壓直流電源均連接電機(jī)，編碼器連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上固定有第一齒輪，轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定有第二齒輪，第一齒輪與第二齒輪想嚙合；機(jī)座包括造波機(jī)箱、編碼器支座、電機(jī)保護(hù)架，造波機(jī)箱包括左右兩個(gè)側(cè)壁板、后側(cè)后壁板以及前側(cè)水面垂向消波板，兩個(gè)側(cè)壁板之間安裝斜置消波板，斜置消波板的斜上方設(shè)置鉸鏈安裝梁，鉸鏈安裝梁固定在兩個(gè)側(cè)壁板之間，鉸鏈安裝梁上安裝第一鉸鏈，搖板的端部安裝第二鉸鏈，第一鉸鏈與第二鉸鏈相配合，兩個(gè)側(cè)壁板的上端部之間安裝電機(jī)座，電機(jī)固定在電機(jī)座上，電機(jī)座上設(shè)置有搖桿孔，搖桿穿過搖桿孔，電機(jī)保護(hù)架包括頂板、支撐板、軸承，支撐板呈倒勾型，在其上有一軸承安裝槽，軸承安裝于軸承安裝槽內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與軸承相配合，支撐板下端與造波機(jī)箱的兩個(gè)側(cè)壁板上端部相連，頂板安裝在支撐板上面，編碼器支座包括座平板、U型端板，支座平板安裝在U型端板的上端部，編碼器通過編碼器安裝座安裝在支座平板上，U型端板與電機(jī)保護(hù)架相連。

本發(fā)明還可以包括：

1、造波機(jī)箱的后壁板、斜置消波板、水面垂向消波板上均均勻的設(shè)置有孔。

2、所述的孔為六邊形孔。

3、曲柄的連接孔有兩個(gè)或兩個(gè)以上，通過調(diào)換與搖桿上端所配合的連接孔，從而調(diào)節(jié)搖板的搖幅。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明裝置造波裝置采用水平搖板式造波方法，搖板水平位置與分層流交界面重合，采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)搖板做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在交界面處生成周期性內(nèi)波。通過計(jì)算機(jī)的上位機(jī)軟件可以控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)頻率，由于采用了齒輪傳動(dòng)，使得編碼器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速一致，使得電機(jī)運(yùn)動(dòng)頻率測量得以實(shí)現(xiàn)，在曲柄上有若干安裝孔，通過調(diào)節(jié)連桿球形接頭的連接位置便可以改變搖板的搖幅，這樣就能夠生成不同波幅不同頻率的周期性內(nèi)波。

上述造波裝置結(jié)構(gòu)簡單，制作和操作方便，穩(wěn)定性好，易于控制，能夠生成各種不同波幅和頻率的周期性內(nèi)波，特別是在實(shí)驗(yàn)過程中并無表面波的生成，既減少了表面波對(duì)于數(shù)據(jù)測量的影響，又節(jié)約了能源，可以更好的滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)于海洋內(nèi)波模擬的需求，具有良好的實(shí)用和市場價(jià)值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；