CN110528919A - 一种可拆装式浮动平台人工造浪装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可拆装式水上浮动平台人工造浪装置及方法。浮动平台包括多节浮动的长方形箱体，每节箱体都能够漂浮在水面上，安装有竖直或者倾斜的支撑柱，通过连接筒，支撑柱与箱体能够相对运动和固定。支撑柱底端能够支撑在水底，保证箱体的相对固定；或者在必要时，支撑柱从水中抽出，箱体脱离固定。多节箱体首尾相接形成长的浮动平台，箱体之间用连接件固定，搭载在箱体上的轨道互相直线对接，造浪器就沿着轨道往复运动，在水池中造浪。当支撑柱从水中提起，箱体脱离固定进入漂浮状态，各节箱体间的连接件松开，箱体互相分离，每节箱体可以被有动力的船只拖走转移，到下一个指定位置，重新安装并开展人工造浪工作。

Description

一种可拆装式浮动平台人工造浪装置及方法

技术领域

本发明涉及一种可拆装式水上浮动的平台式人工造浪装置及方法，能够浮泊在水面上人工造浪，平台随水深度变化自动升降，属于舰艇波浪环境适应性试验平台、波浪发电设备测试，以及大众体育、娱乐辅助设施范畴。

背景技术

2016年冲浪运动成为奥运会项目，包括我国在内的越来越多的国家和地区开始推广普及冲浪运动，为克服自然界浪源不足和不稳定等缺陷，人们开发了多种人工造浪装置，传统的有推板式、真空式、空压式等，这几种人工造浪装置有个共同的特点是浪一旦形成后，在前进过程中，由于范围的扩散、池底地面及水面空气的阻力、水的粘滞力以及重力的作用下，浪高和浪速会很快衰减，如果用来做冲浪运动训练或比赛，有效浪的持续时间和运动距离就显得不足，因此有人开发了具有连续驱动力造浪推板的人工造浪装置(参考专利：PCT/ES2008/000089，PCT/US2013/059498，US 8,366,347 B2，US 8,042,200 B2)，这种装置的造浪板被驱动装置持续牵引，形成的浪的高度比上述传统造浪方式要高，浪高和浪形也非常稳定，因此非常受冲浪运动者的喜爱个推崇，逐步成为未来冲浪运动用人工造浪装置的主要发展趋势之一，并称之为第二代人工造浪装置，把以前传统的人工造浪装置成为第一代人工造浪装置。

目前的人工造浪装置都是在水池中铺设固定的轨道，如上述几个参考专利，有沿轨道往复运行的滑车和造浪板，或者滑车和造浪板一体化的造浪器，轨道两端有固定的动力牵引装置，通过钢丝绳为滑车或者造浪器提供牵引力，在水池中往复地沿轨道运动进行造浪。这个固定的轨道也带来了很大的问题：1、目前轨道多为钢筋混凝土加钢铁桁架结构，轨道建成后高度、长度就是固定的，水池的深度也不能变化，但自然界的江河湖海，因为潮汐、降雨和蒸发、径流、丰水期枯水期等原因，水深是不断变化的，固定高度的轨道，在水深时会被淹没无法使用，或者在水浅时而无法制造有效的浪，为了保持稳定的水深，现有技术不得不投资采用给排水系统来保持水位的稳定；2、为了承受滑车或者造浪器自身的重力、启动和刹车的冲击力和来自水的反作用力，轨道要设计和建设成非常厚重的钢筋混凝土结构，打深和宽的地基，这样的造浪装置在建筑学上就会被定义为永久性建筑，在许多土地性质的地块区域不被允许使用，环评难以通过认证；3、轨道建设成本也会非常高。

发明内容

本发明的解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够分拆安装的，在水上浮动的，且具有固定支撑能力的浮动平台搭载的人工造浪装置，轨道、牵引部件安装在浮动平台上，随着平台的浮动，轨道相对于水面的高度固定不变，保证了滑车和造浪板，或者造浪器浸入水中的深度基本不变，也就能够在本地水位深度变化时，人工造浪装置仍然能造出性能比较稳定的浪。

本发明原理为：浮动平台为多节浮动的长方形箱体构成，每节箱体都能够漂浮在水面上，每节箱体都安装有竖直或者倾斜的支撑柱，通过连接筒，支撑柱与箱体能够相对运动和固定。支撑柱底端能够支撑在水底，保证箱体的相对固定；或者在必要时，支撑柱从水中抽出，箱体脱离固定。多节箱体首尾相接形成长的浮动平台，箱体之间用连接件固定，搭载在箱体上的轨道互相直线对接，滑车和造浪板，或者造浪器就可以沿着轨道，在搭载在浮动平台两端的牵引部件的驱动下，沿轨道往复运动，在水池中造浪。当支撑柱从水中提起，箱体脱离固定进入漂浮状态，各节箱体间的连接件松开，箱体互相分离，每节箱体可以被有动力的船只拖走转移，到下一个指定位置，各箱体按照所需轨道的长度连接在一起，支撑柱下沉到水底着陆附着，重新开展人工造浪工作。

本发明提出一种可分拆式浮动平台人工造浪装置，包括：

一节或者多节长方形的箱体，箱体漂浮在水面上，这些箱体首尾相接，用螺栓等坚固件连接固定在一起，形成一个长长的浮动平台。每个浮动平台都安装有竖自或者倾斜的支撑柱，通过连接筒，支撑柱相对于箱体可以活动或者固定，支撑柱向下一直伸到水底扎实，这样整个浮动平台通过支撑柱获得水平和竖直方向的支撑。搭载在箱体上的轨道也互相对接形成一条直线长轨道，牵引部件搭载在浮动平台的两端，通过钢丝绳牵引滑车和造浪板，或者造浪器，沿着轨道往复运动，在水中人工造浪。

优选的，根据本发明的一方面，只要支撑柱的长度足够，设计承载强度足够，浮动平台就可以在支撑柱达到水底的水域锚定，而且可以根据水域的大小，增减箱体的个数来调整浮动平台的长度，也就是改变轨道的长度，因此，本发明提出的浮动平台可以适应较大范围的不同水深且水底为高度不平的水域，保证浮动平台上搭载的其他人工造浪部件正常运行。

优选的，根据本发明的一方面，当本地的水深因为潮汐、降水、径流、蒸发等因素发生变化时，通过调整连接筒，箱体和支撑柱之间解锁，让所有箱体，也就是整个浮动平台在新的水深位置，然后箱体再与支撑柱锁紧固定，保证搭载的造浪板或者造浪器浸入水中的深度基本固定，因此，浮动平台能够适应水深变化的水域。

优选的，根据本发明的一方面，在一片水域完成人工造浪任务，浮动平台所有箱体之间的紧固件松开，箱体与支撑柱之间松开，支撑柱从水底拔起，每节箱体进入自由浮动状态，通过动力船把所有箱体，以及搭载部件，托运到其他水域，重新进行上述安装的过程，浮动平台式人工造浪装置就再次进入工作状态。

根据本发明的另一方面，提供一种可拆装式浮动平台人工造浪方法，包括如下步骤：

步骤1、将多节漂浮的长方形箱体首尾相接，固定后连接后形成一条直线型浮动平台漂浮在水面上，安装在每节箱体上的轨道对接成一条连续的直线长轨道；

步骤2、在每节箱体上通过连接筒安装多个竖直或者倾斜的支撑柱，所述支撑柱相对于箱体能够活动和固定，所有的支撑柱下端都支撑在水底以后，通过连接筒和箱体固定，为浮动平台提供各个方向的受力支撑；

步骤3、将滑车骑乘在轨道上，造浪板挂载在滑车上，部分或者全部浸在水中；

步骤4、搭载在浮动平台两端的牵引部件提供动力，通过钢丝绳牵引滑车或者造浪器沿轨道往复运动在水池中造浪。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明采用多个浮在水面上的长方形箱体连接后的浮动平台来架设轨道，利用支撑柱将浮动平台固定在水底，不受当地水深限制，对水底的平整度也没有要求；可以根据需求改变箱体的个数，也就是改变浮动平台的长度，有利于在室外任何适宜的水域开展人工造浪为基础的冲浪运动，利用自然水域造浪，不占土地；

(2)本发明不需要在水底建设钢筋混凝土的地基和轨道支撑结构，轨道直接架设在由多节箱体连接形成的浮动平台上，利用与浮动平台能够相对活动的支撑柱插在水底提供固定着力点，其他造浪部件都搭设在浮动平台上。箱体、支撑柱、轨道、牵引部件等等所有组成部分均可以方便地拆开，随着箱体被动力船只托运到其他水域，因此该人工造浪装置从建筑学上是临时建筑，对土地使用性质要求比固定建筑要低得多，便于通过审查和环评，可移动时临时建筑也节省了大量土地；

(3)本发明不需要浇注钢筋混凝土地基和轨道支撑结构，其整体造价要比传统人工造浪池要便宜，而且可以一套装备多地使用，根据不同地区的气候温度等适宜条件，只要是有航道连同的水域，就可以迁移过去，其综合经济效益要比固定水泥轨道高得多。

(4)本发明的浮动平台能够随当地水位升降，保证了轨道和滑车和造浪板，或者造浪器，相对于水面高度不变，在水深发生变化时仍然能够制造出性能稳定的浪。

附图说明

图1根据本发明的一节箱体及支撑柱示意图；

图2根据本发明的多节箱体连接成为浮动平台；

图3根据本发明的滑车、造浪板在浮动平台上的工作状态；

图4根据本发明的位于浮动平台一端的牵引设备。

附图标记说明：1.箱体；2.支撑柱；3.轨道；4.连接筒；5.滑车；6.造浪板；7.钢丝绳；8.电机；9.滚筒。

具体实施方式

本发明主要目的是为了解决当前室外大型人工造浪设备单项投资巨大、只能永久性固定位置运行，因气候等因素造成利用率较低的问题。如建设在我国北方的人工造浪池，进入冬季结冰期后就无法再使用，且冰冻对设备损害严重，而我国长江以南地区，夏季比较湿热，不如北方沿海地区凉爽宜人，所以，如果人工造浪装置能够像候鸟一样，可以在我国沿海，或者有江河航道连接的内陆水域迁移，就会大大提高装置的使用率，且在不同的沿海沿河道城市或者地区巡演利用，其经济效益要比长期固定在一个地点要好得多。因此，本发明将整个轨道基础做成可以拆解转移的箱体型趸船模式，需要的时候多节箱体串联成一个长的浮动平台，每一节箱体通过支撑柱固定在水底，构成基础浮动平台，然后再将轨道、牵引部件等搭设在浮动平台上，开始人工造浪，在一个地方完成训练、比赛、表演、民众娱乐任务后，整个造浪装置全都可以拆解运走，到其他水域展开新一轮的工作。

箱体由低碳钢板焊接而成的空箱子，能够浮在水面上，一般与普通趸船的尺寸相仿，太短则机械加工上不经济，过长则不足以在转移途中抵抗风浪，即单节箱体的设计遵照目前趸船的设计规范，只是箱体要有足够的横向抗反作用力的结构强度。箱体的两端有可以对接的诸如螺孔等连接结构，通过螺栓等连接件把所需要个数的箱体首尾连接在一起，形成一个长长的浮动平台，箱体连接在一起以后，固定安装在每节箱体上的钢制轨道相互对接，成为一条完整的直线轨道，在轨道上搭载有滑车，滑车可以沿着轨道往复运动，滑车上固定有造浪板，造浪板部分浸在水中。每节箱体上都通过连接筒安装有多个支撑柱，低碳钢加工的支撑柱相对于箱体可以上下移动，直达水底，与箱体之间可以用螺栓连接固定，当所有的支撑柱都插入水底固定以后，整个浮动平台也就被固定，能够承受横向力。在浮动平台的两端部分，搭载有牵引部件，如电动机等，产生牵引的动力，通过钢丝绳牵引滑车和造浪板沿轨道往复运动，驱动浮动平台下的水形成浪。滑车可以和造浪板一体化，称为造浪器。在需要的时候，连接筒与支撑柱松开，把支撑柱从水底提起，浮动平台就脱开水底支撑，箱体之间的连接部件松开之后，浮动平台被拆解为一个个独立的浮动的箱体，利用动力船就可以沿航道转移到其他水域，然后重复上述安装过程，连接和固定，进入新的人工造浪工作状态。

根据本发明的一个实施例，提出一种浮动平台式人工造浪装置。由多节漂浮的长方形箱体首尾相接，固定后连接后形成一条直线型浮动平台漂浮在水面上，安装在每节箱体上的轨道也自动对接成一条连续的直线长轨道。每节箱体上通过连接筒安装有多个竖直或者倾斜的支撑柱，支撑柱相对于箱体能够活动和固定，所有的支撑柱下端都支撑在水底以后，通过连接筒和箱体固定，为浮动平台提供各个方向的受力支撑；滑车骑乘在轨道上，能够沿轨道往复运动，造浪板挂载在滑车上，部分或者全部浸在水中，滑车也可以和造浪板一体化形成造浪器；搭载在浮动平台两端的牵引部件提供动力，通过钢丝绳牵引滑车或者造浪器沿轨道往复运动在水池中造浪。

所述浮动平台式人工造浪装置，当本地水位发生深度变化时，通过连接筒和支撑柱之间解锁，箱体和支撑柱相对活动，箱体重新进入自主稳定的漂浮状态，连接筒与支撑柱锁定，浮动平台重新进入工作状态，这样保证了造浪板或者造浪器浸入水中的深度不变，也就保证了浪高浪形的稳定；

所述浮动平台式人工造浪装置，在一个水域完成人工造浪任务以后，连接筒与支撑柱解锁，支撑柱从水底提起脱离支撑，浮动平台上搭载的所有设备都可以拆装，在动力船只的驱动下，所有箱体可以逐个分散地转移到其他需要人工造浪的水域，然后重复上述搭建过程，重新进入人工造浪工作状态。

以下结合附图进一步说明本发明实施方法。

图1为本发明实施例一节箱体结构，箱体1浮动在水面上，有相对于箱体1可以上下运动的多个支撑柱2，图中绘出了4个，支撑柱2与箱体之间通过连接筒4连接，通过连接筒4，支撑柱2相对于箱体1可以松开进行上下移动，也可以相对锁紧；连接筒4松开，每个支撑柱2向下伸到水底插牢，连接筒4锁紧，箱体1就会固定在水中，处于生根状态；连接筒4松开，所有的支撑柱2向上拔起脱离水底，箱体1就会处于浮动状态，可以在动力船只的驱动下转移。

图2所示，是多节箱体1首尾相接，通过螺栓等紧固连接件连接在一起形成一个长的浮动平台，这时所有的轨道3也连接在一起，成为一条长轨道3。所有的支撑柱2都伸到水底固定，锁紧，那么整个浮动平台也就固定。

图3显示了滑车5沿轨道3往复运动的状态，多节箱体1连接固定后形成一个长的浮动平台，所有的支撑柱2也都被锁定，轨道3对接在一起，造浪板6部分或者全部浸在水中，挂在滑车5上，在钢丝绳7的牵引下，滑车5安装有轮子，和造浪板6沿着轨道3往复运动，造浪板6推动池水造浪，滑车5和造浪板6可以一体化，称为造浪器。当地水位深度发生变化时，可以松开连接筒4，通过调节支撑柱2相对于箱体1的上下位置，调整浮动平台相对于水面的浮动位置不变，然后再锁紧支撑柱2，那么造浪板6或者造浪器相对于水面的位置不变，保证了造浪的浪型浪高等参数基本不变。

图4显示了多节箱体1连接形成的平台，牵引设备，包括电机8和滚筒9，以及卷绕在滚筒9上的钢丝绳7。电机8固定在浮动平台的一端，驱动滚筒9，卷绕或者放松钢丝绳7，驱动图3中的滑车5和造浪板6，或者造浪器，沿轨道3往复运动在池中造浪。

根据本发明的其中一个实施例：通过选择不同的箱体1的个数首尾相接，浮动平台可以根据水域的尺寸和需要的造浪距离首尾拼接来改变长度。

根据本发明的其中一个实施例：牵引设备可以是1台也可以是2台。2台牵引设备的状况是：在浮动平台的两端各有一台牵引设备，也就是两个电机8和滚筒9，互相配合地牵引滑车5沿轨道3往复运动，一端拉紧钢丝绳7时另一端就要放松；1台牵引设备的状况是，钢丝绳7是闭环的，浮动平台另一端需要绕过一个定滑轮拉紧钢丝绳7，电机8通过正反转来牵引滑车5往复运动。电机8的电源需要从岸上架设电源线连接电网供电。

根据本发明的其中一个实施例：滑车5可以自带动力，比如自带电源的电动机、内燃机等源动机，也就是滑车5靠自己的动力驱动轮子沿着轨道3来回跑，并带动造浪板6造浪，不需要浮动平台的两端的牵引设备和钢丝绳的驱动，这种状况下滑车5就是一辆有轨动力机车，用电力做电源时，可以自带蓄电池供电，也可以通过受电弓或者随动电缆给电机供电。

根据本发明的其中一个实施例：由于本发明提供了一种单侧的造浪模式，浮动平台会受到来自造浪板6的反作用力，所以有支撑柱2为斜撑，用以平衡反作用力。

根据本发明的其中一个实施例：当在某些海域遇到台风等恶劣天气时，整个浮动平台可以通过调整支撑柱2来抬高，远离水面，躲避海浪的袭击，避免形成结构破坏。

根据本发明的其中一个实施例：所有浸水金属部件都要进行涂漆等防腐蚀处理，以及实施连接沉水锌块等电化学抗腐蚀手段。

Claims (10)

1.一种可拆装式浮动平台人工造浪装置，其特征在于：多节漂浮的长方形箱体首尾相接，固定后连接后形成一条直线型浮动平台漂浮在水面上，安装在每节箱体上的轨道对接成一条连续的直线长轨道；每节箱体上通过连接筒安装有多个竖直或者倾斜的支撑柱，所述支撑柱相对于箱体能够活动和固定，所有的支撑柱下端都支撑在水底以后，通过连接筒和箱体固定，为浮动平台提供各个方向的受力支撑；滑车骑乘在轨道上，能够沿轨道往复运动，造浪板挂载在滑车上，部分或者全部浸在水中；搭载在浮动平台两端的牵引部件提供动力，通过钢丝绳牵引滑车或者造浪器沿轨道往复运动在水池中造浪。

2.根据权利要求1所述的一种可拆装式浮动平台人工造浪装置，其特征在于：所述浮动平台式人工造浪装置，当本地水位发生深度变化时，通过连接筒和支撑柱之间解锁，箱体和支撑柱相对活动，箱体重新进入自主稳定的漂浮状态，将支撑柱伸到水底，将连接筒与支撑柱锁定，浮动平台重新进入工作状态，这样保证了造浪板或者造浪器浸入水中的深度不变，也就保证了浪高浪形的稳定。

3.根据权利要求1所述的一种可拆装式浮动平台人工造浪装置，其特征在于：所述浮动平台式人工造浪装置，在一个水域完成人工造浪任务以后，连接筒与支撑柱解锁，支撑柱从水底提起脱离支撑，浮动平台上搭载的所有设备都能拆装，在动力船只的驱动下，所有箱体逐个分散地转移到其他需要人工造浪的水域，然后重复上述搭建过程，重新进入人工造浪工作状态。

4.根据权利要求1所述的一种可拆装式浮动平台人工造浪装置，其特征在于：所述滑车也能和造浪板一体化形成造浪器。

5.根据权利要求1所述的一种可拆装式浮动平台人工造浪装置，其特征在于：浮动平台能在支撑柱达到水底的水域锚定，根据水域的大小，增减箱体的个数来调整浮动平台的长度，并改变轨道的长度。

6.根据权利要求1所述的一种可拆装式浮动平台人工造浪装置，其特征在于：当本地的水深因为潮汐、降水、径流、蒸发等因素发生变化时，通过调整连接筒，箱体和支撑柱之间解锁，让所有箱体，也就是整个浮动平台在新的水深位置，然后箱体再与支撑柱锁紧固定，保证搭载的造浪板或者造浪器浸入水中的深度固定，因此，浮动平台能够适应水深变化的水域。

7.根据权利要求1所述的一种可拆装式浮动平台人工造浪装置，其特征在于：在一片水域完成人工造浪任务，浮动平台所有箱体之间的紧固件松开，箱体与支撑柱之间松开，支撑柱从水底拔起，每节箱体进入自由浮动状态，通过动力船把所有箱体，以及搭载部件，托运到其他水域，重新进行安装，浮动平台式人工造浪装置就再次进入工作状态。

8.根据权利要求1所述的一种可拆装式浮动平台人工造浪装置，其特征在于：当工作海域遇到台风恶劣天气时，整个浮动平台通过调整支撑柱来抬高，远离水面，躲避海浪的袭击，避免形成结构破坏。

9.根据权利要求1所述的一种可拆装式浮动平台人工造浪装置，其特征在于：所有浸水金属部件都要进行涂漆等防腐蚀处理，以及实施连接沉水锌块的电化学抗腐蚀手段。

10.一种可拆装式浮动平台人工造浪方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将多节漂浮的长方形箱体首尾相接，固定后连接后形成一条直线型浮动平台漂浮在水面上，安装在每节箱体上的轨道对接成一条连续的直线长轨道；

步骤2、在每节箱体上通过连接筒安装多个竖直或者倾斜的支撑柱，所述支撑柱相对于箱体能够活动和固定，所有的支撑柱下端都支撑在水底以后，通过连接筒和箱体固定，为浮动平台提供各个方向的受力支撑；

步骤3、将滑车骑乘在轨道上，造浪板挂载在滑车上，部分或者全部浸在水中；

步骤4、搭载在浮动平台两端的牵引部件提供动力，通过钢丝绳牵引滑车或者造浪器沿轨道往复运动在水池中造浪。