CN109916592A - 一种用于模拟海水波动的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于模拟海水波动的装置，包括主体框架、驱动机构、传动机构、密封防污损实验箱和控制系统，驱动机构包括驱动电机和偏心轮；传动机构包括支撑座、曲柄、滑动杆和实验承载板，支撑座固定在主体框架上，曲柄的一端连接于偏心轮且与偏心轮构成曲柄机构，滑动杆的一端与曲柄的另一端连接，且滑动杆与支撑座滑动配合，实验承载板固定在滑动杆上且随滑动杆往复移动，实验承载板固定海洋防污损实验膜；密封防污损实验箱包括箱体和观察窗，箱体与观察窗形成容纳空间，容纳空间容纳人造海水，滑动杆穿入容纳空间，实验承载板位于容纳空间中；控制系统与驱动机构相连。上述方案能解决目前的实验装置无法模拟海水波动的问题。

Description

一种用于模拟海水波动的装置

技术领域

本发明涉及海洋模拟试验技术领域，尤其涉及一种用于模拟海水波动的装置。

背景技术

海洋污损生物，指的是长期附着在海底设施、船舱底部的动植物及微生物的总称。海洋污损生物的长期附着材料表面较容易导致材料发生锈蚀，进而会导致设备的腐蚀速率增大，缩短使用寿命。与此同时，海洋污损生物还会发生堆积，进而导致船舶的航行阻力增大，最终会增大船舶的能耗。因此，对海洋污损生物的研究对解决其不良影响的必要手段。

为了研究海洋污损生物，研究人员需要先模拟海水的状态，进而为后续海洋污损生物的研究提供条件。目前的模拟设备只能模拟海水的流速，无法模拟海水的冲刷模拟，进而无法针对从海水波动的角度出发来模拟波浪，很显然，这无益于海洋污损生物的进一步研究。

发明内容

本发明要解决的问题是：提供一种用于模拟海水波动的装置，以解决目前的实验装置无法模拟海水波动的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种用于模拟海水波动的装置，包括主体框架以及设置在所述主体框架上的驱动机构、传动机构、密封防污损实验箱和控制系统，其中：

所述驱动机构包括固定在所述主体框架上的驱动电机和与所述驱动电机传动连接的偏心轮；

所述传动机构包括支撑座、曲柄、滑动杆和实验承载板，所述支撑座固定在所述主体框架上，所述曲柄的一端连接于所述偏心轮且与所述偏心轮构成曲柄机构，所述滑动杆的一端与所述曲柄的另一端连接，且所述滑动杆与所述支撑座滑动配合，所述实验承载板固定在所述滑动杆上且随所述滑动杆往复移动，所述实验承载板用于固定海洋防污损实验膜；

所述密封防污损实验箱包括固定在所述主体框架上的箱体和固定在所述箱体上的观察窗，所述箱体与所述观察窗形成容纳空间，所述容纳空间用于容纳人造海水，所述滑动杆穿入所述容纳空间，所述实验承载板位于所述容纳空间中；

所述控制系统与所述驱动机构相连，且用于控制所述驱动机构。

进一步地，还包括仿海草吸波集群挂载装置，所述仿海草吸波集群挂载装置设置在所述容纳空间中，所述仿海草吸波集群挂载装置包括挂载板和海草模仿体，所述挂载板固定在所述箱体内，所述海草模仿体的一端连接于所述挂载板，所述海草模仿体的另一端为摆动端。

进一步地，所述挂载板的数量为两个，所述海草模仿体的一端转动地连接于两个所述挂载板之间。

进一步地，所述海草模仿体为两组，两组所述海草模仿体分别连接在所述挂载板的两端，所述实验承载板位于两组所述海草模仿体之间，每组所述海草模仿体均成排连接于所述挂载板的端部。

进一步地，所述箱体包括注水口和排水口，所述注水口位于所述箱体的顶部，所述排水口位于所述箱体的底部，所述注水口和所述排水口均与所述容纳空间连通。

进一步地，所述支撑座为两组，两组所述支撑座分别位于所述箱体的两侧，所述滑动杆穿过所述箱体，且与所述箱体滑动密封配合。

进一步地，还包括支撑座固定板，各组所述支撑座固定在所述支撑座固定板上，所述支撑座固定板固定在所述主体框架上。

进一步地，所述滑动杆的数量为两根，两根所述滑动杆均与所述实验承载板固定连接。

进一步地，所述曲柄的另一端为套筒，两根所述滑动杆的一端通过铰接轴固定相连，所述套筒与所述铰接轴铰接配合，所述套筒位于两根所述滑动杆之间。

进一步地，所述观察窗为高光玻璃或高光树脂。

本发明的有益效果为：

本发明提供的用于模拟海水波动的装置在工作中，驱动电机带动偏心轮转动，进而实现曲柄的运动，曲柄带动滑动杆的往复移动，从而带动实验承载板带动海洋防污损试验膜在人造海水中移动来模拟海洋的海水波动，由于驱动电机能够驱动实验承载板以设定的频率进行运动，这无疑能够更好地模拟海水波动。

附图说明

图1为本发明实施例公开的用于模拟海水波动的装置结构示意图；

图2为图1中部分结构示意图；

图3为图1中部分结构的示意图；

图4为图3中部分结构的示意图；

图5和图6分别为图3的部分结构示意图；

图7为图6的部分结构示意图。

附图标记：1-驱动机构、101-驱动电机、102-连接螺钉、103-偏心轮、104-连接螺钉；

2-传动机构、201-曲柄、202-铰接轴、203-滑动杆、204-连接件、205-实验承载板、206-支撑座、207-连接螺钉、208-支撑座固定板；

3-密封防污损实验箱、301-箱体、302-连接螺钉、303-观察窗固定板、304-观察窗、305-仿海草吸波集群挂载装置、3051-海草模仿体、3052-连接螺钉、3053-挂载板、3054-连接轴、306-穿孔、307-密封盖板、308-密封螺钉、309-第一密封槽、310-第二密封槽、311-注水口、312-排水口。

4-控制系统、

5-主体框架。

具体实施方式

本发明公开了一种用于模拟海水波动的装置。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明，并且相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围的基础上对本文所述内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参见图1-图7，本发明实施例公开一种用于模拟海水波动的装置，包括驱动机构1、传动机构2、密封防污损实验箱3、控制系统4和主体框架5。

主体框架5是本实施例公开的用于模拟海水波动的装置的基座，驱动机构1、传动机构2、密封防污损实验箱3和控制系统4均安装在主体框架5上。主体框架5可以为金属框架，例如不锈钢框架。更为优选的方案中，主体框架5可以为铝合金框架，铝合金材料具有重量较轻、强度较高等优势。

驱动机构1安装在主体框架5上，驱动机构1包括驱动电机101和偏心轮103，驱动电机101固定在主体框架5上，偏心轮103与驱动电机101传动连接，偏心轮103在驱动电机101的驱动下能够进行转动。具体的，偏心轮103与驱动电机101的动力输出轴通过连接螺钉104固定连接。

传动机构2包括曲柄201、支撑座206、滑动杆203和实验承载板205，支撑座206，支撑座206固定在主体框架5上，曲柄201的一端连接于偏心轮103，曲柄201与偏心轮103构成曲柄机构。具体的，曲柄201的一端可以与偏心轮103通过连接螺钉102固定连接。

滑动杆203的一端与曲柄201的另一端连接，且滑动杆203与支撑座206滑动配合，进而能够相对于支撑座206发生滑动。具体的，滑动杆203与曲柄201的另一端转动连接，进而能够使得滑动杆203通过与曲柄201之间的相对转动来适应曲柄201的转动位置。在具体的工作过程中，曲柄201的转动能够实现滑动杆203与曲柄201之间的相对摆动，进而实现对滑动杆203在滑动方向的往复运动。

本发明实施例中，实验承载板205固定在滑动杆203上且随滑动杆203往复移动，滑动杆203的往复移动，从而能够带动实验承载板205的往复移动。具体的，实验承载板205与滑动杆203通过连接件204固定连接，具体的，连接件204可以是卡接块，卡接块可以与实验承载板205卡接固定或通过连接螺钉固定连接。

实验承载板205用于固定海洋防污损实验膜。海洋防污损试验膜能够模拟在海水环境中海洋污损生物的生长。具体的，海洋防污损试验模通常采用粘贴的方式固定在实验承载板205。

密封防污损实验箱3包括固定在主体框架5上的箱体301和固定在箱体301上的观察窗304，箱体301与观察窗304形成容纳空间，容纳空间用于容纳人造海水，滑动杆203穿入容纳空间，实验承载板205位于容纳空间中，进而能够浸入人造海水中。滑动杆203的往复移动，从而能够带动实验承载板205往复移动，从而能够模拟海洋防污损实验膜在海水中的场景。

观察窗304用于供操作人员观察容纳空间内的场景，从而实现对实验承载板205上的海洋防污损试验膜的实时观察。为了方便更清晰地观察，优选的方案中，观察窗304可以为高光玻璃或高光树脂。具体的，观察窗304可以采用有机玻璃制成，有机玻璃具有良好的透光度，便于观测实验进展，同时还不会与人造海水发生化学反应。

控制系统4与驱动机构1相连，控制系统4用于控制驱动机构1，进而控制驱动机构1驱动参数，例如，控制系统4控制驱动电机101的转速。具体的，控制系统4可以是PLC控制电路。

本发明实施例公开的用于模拟海水波动的装置在工作中，驱动电机101带动偏心轮103转动，进而实现曲柄201的运动，曲柄201带动滑动杆203的往复移动，从而带动实验承载板205带动海洋防污损试验膜在人造海水中移动来模拟海洋的海水波动，由于驱动电机101能够驱动实验承载板205以设定的频率进行运动，这无疑能够更好地模拟海水波动。

另外，本发明实施例公开的用于模拟海水波动的装置可以通过控制驱动电机101的转速来控制实验承载板205的往复运动频率，从而保证海水波动的可控性、单一性及稳定性。本实施例公开的装置具有运行稳定、结构稳定、可靠性较好、密封性较好等优点，无疑能够更好地实现模拟。

为了进一步优化上述技术方案中，本发明公开的用于模拟海水波动的装置还可以包括仿海草吸波集群挂载装置305，仿海草吸波集群挂载装置305设置在容纳空间中，仿海草吸波集群挂载装置305可以包括挂载板3053和海草模仿体3051，挂载板3053固定在箱体301内，挂载板3053可以固定连接螺钉3052固定在箱体301中。海草模仿体3051的一端连接于挂载板3053，海草模仿体3051的另一端为摆动端，海草模仿体3051能够实现摆动，进而能够模仿海水中的海草。海草模仿体3051由柔性材料制成，例如柔性塑料。在具体的工作过程中，实验承载板205在人造海水中往复运动，从而实现海水波动的模拟，海草模仿体3051会在人造海水中摆动，从而能够去除水波碰到箱体301内壁后回流产生的余波，进而能够避免回流的余波对实验的影响。

一种具体的实施方式中，挂载板3053的数量可以为两个，海草模仿体3051的一端转动地连接于两个挂载板3053之间，从而更方便海草模仿体3051的摆动。具体的，海草模仿体3051的一端包括连接轴3054，连接轴3054的两端分别转动地连接于两个挂载板3053上。

如上文所述，在具体的工作过程中，滑动杆203的往复运动会带动容纳空间内的人造海水产生一定的往复波动，为了更好地消除在运动方向上的箱体301的内壁产生余波，更为优选的方案中，海草模仿体3051可以包括两组，两组海草模仿体3051可以分别连接在挂载板3053的两端，实验承载板205位于两组海草模仿体3051之间，每组海草模仿体3051均成排连接于挂载板3053的端部，从而提高余波消除能力。

本发明实施例公开的用于模拟海水波动的装置中，箱体301可以包括注水口311和排水口312，注水口311位于箱体301的顶部，排水口312位于箱体301的底部，注水口311和排水口312均与容纳空间连通，从而通过注水口311向容纳空间中注入人造海水，当然，在实验完成后，可以通过排水口312将容纳空间中排走。

观察窗304可以通过观察窗固定板303固定在箱体301上，具体的，观察窗固定板303可以通过连接螺钉302固定在箱体301。具体的，箱体301可以设置有第二密封槽310，观察窗304的边缘可以被观察窗固定板303压在第二密封槽310中，从而实现预定位，同时也有利于观察窗304压紧观察窗304与箱体301之间的密封垫，最后用连接螺钉302将观察窗固定板303固定在箱体301上。

为了实现滑动杆203更平稳地往复运动，同时确保滑动杆203的水平运动，更为优选的方案中，支撑座206可以为两组，两组支撑座206可以分别位于箱体301的两侧，滑动杆203穿过箱体301、且与箱体301滑动密封配合。此种情况下，两组支撑座206能够较好地支撑于滑动杆203的两端，从而能够提供更好的支撑。滑动杆203与箱体301滑动密封配合，从而避免容纳空间内的人造海水泄漏，实现滑动密封配合的方式有多种，具体的，箱体301可以开设有穿孔306，穿孔306内设置有密封套，滑动杆203穿过密封套，并与密封套密封滑动接触。

请再次参考图3和图4，穿孔306可以安装有密封盖板307，密封盖板307可以通过密封螺钉308固定在箱体301中，具体的，密封盖板307可以设置有第一密封槽309，第一密封槽309内可以安装密封套，从而实现与滑动杆203的滑动密封。

支撑座206固定在主体框架5，为了提高安装的牢固性，更为优选的方案中，本发明实施例公开的用于模拟海水波动的装置还可以包括支撑座固定板208，各组支撑座206固定在支撑座固定板208上，支撑座固定板208固定在主体框架5上。支撑座固定板208具有较大的固定面积，进而能够实现更稳固的安装。具体的，支撑座固定板208可以通过连接螺钉固定在主体框架5上，同理，支撑座206可以通过连接螺钉207固定在支撑座固定板208上。

为了实现更稳定地驱动，滑动杆203的数量可以为两根，两根滑动杆203均与实验承载板205固定连接，两根滑动杆203无疑能够实现更稳定的驱动。优选的方案中，两根滑动杆203可以平行设置，而且两根滑动杆203分别连接在实验承载板205的两侧边缘，从而避免受力不均衡，实现实验承载板205更稳定地进行往复运动。

在滑动杆203为两根的前提下，曲柄201的另一端可以为套筒，两根滑动杆203的一端可以通过铰接轴202固定相连，套筒与铰接轴202铰接配合，从而实现曲柄201与滑动杆203转动连接。更为优选的方案中，套筒可以位于两根滑动杆203之间，从而实现更稳定地转动连接。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于模拟海水波动的装置，其特征在于，包括主体框架(5)以及设置在所述主体框架(5)上的驱动机构(1)、传动机构(2)、密封防污损实验箱(3)和控制系统(4)，其中：

所述驱动机构(1)包括固定在所述主体框架(5)上的驱动电机(101)和与所述驱动电机(101)传动连接的偏心轮(103)；

所述传动机构(2)包括支撑座(206)、曲柄(201)、滑动杆(203)和实验承载板(205)，所述支撑座(206)固定在所述主体框架(5)上，所述曲柄(201)的一端连接于所述偏心轮(103)且与所述偏心轮(103)构成曲柄机构，所述滑动杆(203)的一端与所述曲柄(201)的另一端连接，且所述滑动杆(203)与所述支撑座(206)滑动配合，所述实验承载板(205)固定在所述滑动杆(203)上且随所述滑动杆(203)往复移动，所述实验承载板(205)用于固定海洋防污损实验膜；

所述密封防污损实验箱(3)包括固定在所述主体框架(5)上的箱体(301)和固定在所述箱体(301)上的观察窗(304)，所述箱体(301)与所述观察窗(304)形成容纳空间，所述容纳空间用于容纳人造海水，所述滑动杆(203)穿入所述容纳空间，所述实验承载板(205)位于所述容纳空间中；

所述控制系统(4)与所述驱动机构(1)相连，且用于控制所述驱动机构(1)。

2.根据权利要求1所述的用于模拟海水波动的装置，其特征在于，还包括仿海草吸波集群挂载装置(305)，所述仿海草吸波集群挂载装置(305)设置在所述容纳空间中，所述仿海草吸波集群挂载装置(305)包括挂载板(3053)和海草模仿体(3051)，所述挂载板(3053)固定在所述箱体(301)内，所述海草模仿体(3051)的一端连接于所述挂载板(3053)，所述海草模仿体(3051)的另一端为摆动端。

3.根据权利要求2所述的用于模拟海水波动的装置，其特征在于，所述挂载板(3053)的数量为两个，所述海草模仿体(3051)的一端转动地连接于两个所述挂载板(3053)之间。

4.根据权利要求3所述的用于模拟海水波动的装置，其特征在于，所述海草模仿体(3051)为两组，两组所述海草模仿体(3051)分别连接在所述挂载板(3053)的两端，所述实验承载板(205)位于两组所述海草模仿体(3051)之间，每组所述海草模仿体(3051)均成排连接于所述挂载板(3053)的端部。

5.根据权利要求1所述的用于模拟海水波动的装置，其特征在于，所述箱体(301)包括注水口(311)和排水口(312)，所述注水口(311)位于所述箱体(301)的顶部，所述排水口(312)位于所述箱体(301)的底部，所述注水口(311)和所述排水口(312)均与所述容纳空间连通。

6.根据权利要求1所述的用于模拟海水波动的装置，其特征在于，所述支撑座(206)为两组，两组所述支撑座(206)分别位于所述箱体(301)的两侧，所述滑动杆(203)穿过所述箱体(301)，且与所述箱体(301)滑动密封配合。

7.根据权利要求6所述的用于模拟海水波动的装置，其特征在于，还包括支撑座固定板(208)，各组所述支撑座(206)固定在所述支撑座固定板(208)上，所述支撑座固定板(208)固定在所述主体框架(5)上。

8.根据权利要求6或7所述的用于模拟海水波动的装置，其特征在于，所述滑动杆(203)的数量为两根，两根所述滑动杆(203)均与所述实验承载板(205)固定连接。

9.根据权利要求8所述的用于模拟海水波动的装置，其特征在于，所述曲柄(201)的另一端为套筒，两根所述滑动杆(203)的一端通过铰接轴(202)固定相连，所述套筒与所述铰接轴(202)铰接配合，所述套筒位于两根所述滑动杆(203)之间。

10.根据权利要求1所述的用于模拟海水波动的装置，其特征在于，所述观察窗(304)为高光玻璃或高光树脂。