CN103592102B - 一种闸门式内孤立波造波装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种闸门式内孤立波造波装置，包括闸门板、稳压直流电源、支架、弹性材料，支架包括上部横梁、竖直滑道、限位横梁，上部横梁固定在两个竖直滑道上端部之间，限位横梁安装在两个竖直滑道的前后两侧，闸门板安装在两个竖直滑道之间，弹性材料的两个端部分别固定在闸门板和上部横梁上，在闸门板向下移动时，弹性材料被拉伸从而使闸门板产生向上回弹的力，闸门板和一个限位横梁上分别安装电磁铁，稳压直流电源通过开关分别连接闸门板和限位横梁上的电磁铁。本发明结构简单，操作方便，体积小，能耗低，可以很好的满足小型试验对于海洋内孤立波模拟的需求，特别适用于小型双层流水槽，有着良好的应用和市场价值。

Description

一种闸门式内孤立波造波装置

技术领域

本发明涉及的是一种实验装置，具体地说是在小型双层流水槽中生成内孤立波的实验装置。

背景技术

内孤立波作为海洋中的一种中尺度波动，是自然界中常见的大振幅、短周期波动。内孤立波在海洋密度跃层中传播时带有巨大的能量，并且在密度跃层处存在有巨大的剪切力，对水下潜器、海洋平台、海底石油管道等海洋结构物存在着巨大的威胁。研究内孤立波对于海洋结构物的作用有着十分重要的意义。实验研究内孤立波的传播、破碎及其对海洋结构物的作用是目前较为流行的一种方法，实验结果的精确度和可靠性很大程度上依赖于水槽生成内孤立波质量的好坏。

目前，各海洋工程实验室用于产生内孤立波的方式大致可以分为两种：第一种是利用造波装置直接扰动分层界面生成内孤立波，常见的有双推板式、摇板式、冲箱式等；第二种是利用重力塌陷的原理，在“闸门”两侧形成密度分层界面差，通过“闸门”的瞬间开启来产生内孤立波。但是，目前所存在的生成内孤立波的造波装置结构复杂、体积巨大、制作困难，并不适用于所有内孤立波水槽。设计一种结构简单，操作方便，适用于小型双层流水槽的内孤立波造波装置便具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供克服现有分层流水槽内孤立波造波装置体积大、操作复杂等不足的一种闸门式内孤立波造波装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种闸门式内孤立波造波装置，其特征是：包括闸门板、稳压直流电源、支架、弹性材料，支架包括一个上部横梁、两个竖直滑道、两个限位横梁，上部横梁固定在两个竖直滑道上端部之间，第一限位横梁安装在两个竖直滑道的前侧，第二限位横梁安装在两个竖直滑道的后侧，两个限位横梁相向布置且均位于上部横梁的下方，闸门板安装在两个竖直滑道之间并位于两个限位横梁之间，闸门板可沿竖直滑道滑动，闸门板位于上部横梁下方，弹性材料的两个端部分别固定在闸门板和上部横梁上，在闸门板向下移动时，弹性材料被拉伸从而使闸门板产生向上回弹的力，闸门板和一个限位横梁上分别安装电磁铁，稳压直流电源通过开关分别连接闸门板和限位横梁上的电磁铁。

本发明还可以包括：

1、还包括水平滑道，水平滑道包括底板和翼板，翼板有两条，两条翼板固定在底板上形成滑道；两个限位横梁的左端部固定有第一滑块，两个限位横梁的右端部固定有第二滑块，所述的水平滑道有两个，第一滑块位于第一水平滑道的两条翼板之间，第二滑块位于第二水平滑道的两条翼板之间，第一限位横梁对应于两个水平滑道内侧翼板的位置均开有槽，两个滑块可带动限位横梁一起沿两个水平滑道移动。

2、翼板和滑块上均设置有孔，通过螺栓与翼板和滑块上的孔配合可将滑块与翼板锁定，滑块在水平滑道移动时，通过改变与滑块的孔相配合的翼板的孔，可将支架移动并固定在不同位置。

3、闸门板与滑块之间安装肋板。

本发明的优势在于：本发明装置采用重力塌陷的原理，设计了一种新型的闸门式内孤立波生成装置；通过移动滑块在于水平滑道上的安装位置，可以调节闸门与池端的距离；在电磁铁和橡胶条的共同作用下，可以控制闸门的开闭，从而生成内孤立波。

上述该内孤立波造波装置结构简单，操作方便，体积小，能耗低，可以很好的满足小型试验对于海洋内孤立波模拟的需求，特别适用于小型双层流水槽，有着良好的应用和市场价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作原理图；

图3为本发明闸门的结构示意图；

图4为本发明支架及其上电磁铁的结构示意图；

图5为本发明闸门滑道的结构示意图；

图6为本发明闸门板及其上电磁铁结构示意图；

图7为本发明支架的水平滑道结构示意图；

图8为实际造波示例图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～8，该装置由闸门、支架和电控装置三部分组成；其中，闸门主要由滑道3、闸门板7、横梁4、橡胶条5构成；所述支架由水平滑道8、滑块10、限位横梁9、肋板11组成；所述电控装置由电磁铁6、开关2、稳压直流电源1组成。

闸门垂直安装在支架中，通过限位横梁9和肋板11固定，限位横梁9两端与滑块10相连，使得闸门可在水平滑道8上移动；闸门板7能在闸门滑道3内移动，闸门板7和支架的一限位横梁9上均安装有电磁铁6，在横梁4和闸门板7间连接有橡胶条5，在橡胶条5和电磁铁6的共同作用下可实现闸门的开闭。在本实施例中，上述所以横梁、板均采用9mm亚克力板雕刻而成，所有连接均采用氯仿粘接而成。

如图5所示，闸门滑道3由滑道翼板3-2、滑道底板3-1、限位挡板3-3、销3-4组成；限位装置安装于滑道滑槽内，位于滑道3上部，滑道3上部横截面呈“凹”字型；滑道翼板3-2与滑道底板3-1长度不等，限位挡板3-3的转轴安装于滑道翼板3-2上的孔内，限位挡板3-3可绕其转动90°，由于销3-4的存在，限制其向下转动，保持水平。在本实施例中，滑道底板3-1长1100mm，宽27mm，厚9mm。滑道翼板3-2长700mm，宽30mm，厚9mm。两板均用9mm亚力克板雕刻而成，用氯仿粘接而成。

如图3所示，闸门两侧滑道3顶端与横梁4相连，中部与支架的限位横梁9相连，肋板11用于加强闸门与支架的连接，两侧滑道底板3-1与水槽侧壁紧贴，保持密封状态，且闸门板7与滑道底板3-1可以保持紧密接合。在本实施例中，闸门宽210mm，高1100mm，宽27mm，在横梁4和闸门板7支架连接有四根橡胶条5，在闸门板7一侧和限位横梁9一侧各安装有3个电磁铁6。

如图7所示，水平滑道8由水平滑道翼板8-2、水平滑道底板8-1组成；所述水平滑道8安装于水槽侧壁顶部，水平滑道翼板8-2前部均匀分布有一排圆孔，通过螺栓连接可将滑块10固定于不同的圆孔上。在本实施例中，水平滑道底板8-1长450mm，宽60mm，厚9mm。水平滑道翼板8-2长450mm，宽9mm，高25mm。水平滑道翼板8-2上均匀分布有23个圆孔，其中圆孔直径为4mm，两孔圆心间距为10mm。

电控装置用于控制闸门的开闭，稳压直流电源1为电磁铁6提供电源，开关2控制电磁铁6的吸合与释放。在本实施例中，稳压直流电源1选用的是香港龙威仪器仪表有限公司生产的PS-305D型数显直流稳压电源，电磁铁6选用的是乐清兴达电器有限公司生产的XDA-40/25型电磁铁，工作电压12V。本实施例中的双层流选取的是石蜡油和水，水槽宽210mm，高500mm，长1500mm。

本闸门式内孤立波造波装置工作过程如下：首先，将造波装置支架的水平滑道安装于水槽侧壁顶部，使得闸门滑道底板与水槽侧壁紧密连接；随后，合上开关，将闸门压下，使得闸门板上电磁铁与限位横梁上的电磁铁吸合，保持闸门位置不动，调节闸门两端分层流界面差至实验所需高度；最后，断开开关，闸门将在橡胶条拉力的作用下向上运动，由于密度分层界面高度差的存在，将产生内孤立波。

依照上述的闸门式内孤立波造波装置的设计，本实施例进行了内孤立波造波实验，图8给出了闸门板两侧密度分层界面高度差为75mm时，水槽中所生成的内孤立波，在双层流的交界面处形成了明显的内孤立波。

Claims (4)

1.一种闸门式内孤立波造波装置，其特征是：包括闸门板、稳压直流电源、支架、弹性材料，支架包括一个上部横梁、两个竖直滑道、两个限位横梁，上部横梁固定在两个竖直滑道上端部之间，第一限位横梁安装在两个竖直滑道的前侧，第二限位横梁安装在两个竖直滑道的后侧，两个限位横梁相向布置且均位于上部横梁的下方，闸门板安装在两个竖直滑道之间并位于两个限位横梁之间，闸门板可沿竖直滑道滑动，闸门板位于上部横梁下方，弹性材料的两个端部分别固定在闸门板和上部横梁上，在闸门板向下移动时，弹性材料被拉伸从而使闸门板产生向上回弹的力，闸门板和一个限位横梁上分别安装电磁铁，稳压直流电源通过开关分别连接闸门板和限位横梁上的电磁铁。

2.根据权利要求1所述的一种闸门式内孤立波造波装置，其特征是：还包括水平滑道，水平滑道包括底板和翼板，翼板有两条，两条翼板固定在底板上形成滑道；两个限位横梁的左端部固定有第一滑块，两个限位横梁的右端部固定有第二滑块，所述的水平滑道有两个，第一滑块位于第一水平滑道的两条翼板之间，第二滑块位于第二水平滑道的两条翼板之间，第一限位横梁对应于两个水平滑道内侧翼板的位置均开有槽，两个滑块可带动限位横梁一起沿两个水平滑道移动。

3.根据权利要求2所述的一种闸门式内孤立波造波装置，其特征是：翼板和滑块上均设置有孔，通过螺栓与翼板和滑块上的孔配合可将滑块与翼板锁定，滑块在水平滑道移动时，通过改变与滑块的孔相配合的翼板的孔，可将支架移动并固定在不同位置。

4.根据权利要求2所述的一种闸门式内孤立波造波装置，其特征是：闸门板与滑块之间安装肋板。