CN110646165B - 一种推摇组合式造波装置及其造波方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种推摇组合式造波装置及其造波方法,包括:造波固定支架,用于支撑固定造波装置;造波板,通过摆动和平移,产生不同类型的波浪;伺服电机,给装置提供驱动力;电机驱动模块,用于控制伺服电机的转动;驱动轮,用于传递伺服电机的转动力;连杆,将伺服电机的转动力转换成对造波板的推动力;电动缸一、电动缸二,为造波板提供水平驱动力;电动缸一驱动模块、电动缸二驱动模块,分别驱动并控制电动缸一、电动缸二的运动;电动缸推杆一,电动缸推杆二,分别将电动缸一、电动缸二的力传递给造波板。本发明推摇一体,可以分别实施平推式和摇摆式两种造波方式,产生波浪类型多样,可满足不同形式的造波要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种造波装置,特别是一种推摇组合式造波装置及其造波方法。
背景技术
波浪是海水的周期性起伏运动形成的一种自然现象,海洋中行驶的船舶,工程结构物以及港口的建筑物都会受到波浪的作用,影响其稳定性。因此,研究波浪的特性,对船舶研究,海洋工程结构物的稳定性与可靠性研究具有非常重要的意义。但由于地理因素,海洋环境具有非常高的不确定性,在户外进行实验会有一定的危险。所以,研究人员通常在实验室的水槽中制造波浪进行模拟海浪,进而实施实验操作,而造波设备是进行水槽不可或缺的实验设备。
专利号为ZL201110056633.0中国发明专利公开了一种双板式内孤立波造波装置及其造波方法,该方法包括一密度分层水槽、一上推板、一下推板、两套传动机构和一控制终端;其中,上、下推板布置于水槽的横断面上。该方法通过机械传动结构带动设在水槽端部的造波板进行往复运动,使水体产生规律性波动。结构较复杂,效率较低,推式的设计,导致其主要可用于浅水造波,在深水中效果不佳。专利号为ZL201110054120.6的中国发明专利公开了一种非线性控制的高精度造波系统及方法,包括顺序连接的计算机控制驱动系统、机械传动系统及造波板,但该设备利用滑块通过安装轴承连接传动杆,传动效率较低,且仅能进行摆动造波,使用场合有限。
平推式和摇摆式造波机由于造波原理不同,波形也各有特点,它们分别应用于不同的实验环境,由于实验要求的复杂性和多样性,在实验需要不同形式的波浪时,单一运动形式的造波机已不能满足要求,而采取更换造波机的方法会提高实验成本。
发明内容
为解决上述造波装置的问题,设计一种推摇组合式造波装置及其造波方法。其方案如下:一种推摇组合式造波装置及其造波方法,包括:造波固定支架,用于支撑固定所述造波装置;造波板,通过摆动和平移,产生不同类型的波浪;伺服电机,给所述装置提供驱动力;电机驱动模块,用于控制所述伺服电机的转动;驱动轮,用于传递所述伺服电机的转动力;连杆,将所述伺服电机的转动力转换成对所述造波板的推动力;电动缸一、电动缸二,为所述造波板提供水平驱动力;电动缸一驱动模块、电动缸二驱动模块,分别驱动并控制所述电动缸一、所述电动缸二的运动;电动缸推杆一,电动缸推杆二,分别将所述电动缸一、所述电动缸二的力传递给所述造波板。
进一步地,所述造波固定支架可放置于水池和其它造波场所中。
进一步地,所述伺服电机、所述电机驱动模块、所述电动缸一驱动模块、所述电动缸二驱动模块都固定在所述造波固定支架上。
进一步地,所述驱动轮中心与所述伺服电机转动轴相连接。
进一步地,所述驱动轮为一偏心轮构件,与所述连杆、所述造波板、所述固定支架一起铰接形成四杆机构,该机构为曲柄摇杆机构。
进一步地,所述电动缸一、所述电动缸二分别与所述电动缸一驱动模块、所述电动缸二驱动模块连接,所述电动缸一驱动模块、所述电动缸二驱动模块将控制指令传递给所述电动缸一、所述电动缸二。
进一步地,所述电动缸推杆一,所述电动缸推杆二与造波板之间通过铰链连接。
进一步地,在所述驱动轮构件偏心点与中心距离长度(AB)、所述连杆长度(BC)、所述连杆和所述造波板铰接的中心与所述电动缸推杆和所述造波板铰接中心的距离(CD)、所述驱动轮中心与所述电动缸推杆和所述造波板铰接中心的距离(AD)长度中,始终满足AB为最短,且AB与BC、CD、AD中的最长杆的长度和不小于另外两杆长度之和。
接下来阐述本发明平推式和摇摆式的工作原理:
当需通过平推式产生波浪时,计算机将数据传递给所述电机驱动模块、所述电动缸一驱动模块、所述电动缸二驱动模块,然后分别解算并将指令传递给所述电动缸一、所述电动缸二、所述伺服电机,进一步地,所述电动缸一带动所述电动缸推杆一、所述电动缸二带动所述电动缸推杆二,所述伺服电机带动所述驱动轮转动,所述驱动轮带动所述连杆运动,进而,所述电动缸推杆一、所述电动缸推杆二、所述连杆推动所述造波板进行往复运动。
当需要通过摇摆式产生波浪时,计算机控制所述电动缸一驱动模块、所述电动缸二驱动模块,进一步发出指令控制所述电动缸推杆一、所述电动缸推杆二,使之固定在一个位置。同时,所述电机驱动模块发出指令控制所述伺服电机转动,进一步地,所述伺服电机带动所述驱动轮转动,所述驱动轮带动所述连杆运动,所述连杆推动所述造波板进行往复运动。所述电动缸推杆一、所述电动缸推杆二位置不同,可以使得所述造波板具有不同得摆幅。产生不同类型的波浪。
通过控制所述造波板运动的频率、运动速度和运动行程,可以产生不同波高、波长、周期的波浪。
与现有技术相比,本发明专利具有以下有益效果:
1.推摇一体,可以分别实施平推式和摇摆式造波方式,产生波浪类型多样,满足不同形式的造波要求;
2.结构简单,利用液压缸和连杆机构实现,易于操作,利于自动化控制和维护;
3.传动效率高,精度高。结构可靠,具有较高的稳定性。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明:
图1为本发明推摇组合式造波装置等轴测结构示意图;
图2为本发明推摇组合式造波装置侧视图示意图。
具体实施例
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种推摇组合式造波装置及其造波方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明设计一种推摇一体造波装置,可以分别实施平推式和摇摆式造波方式,产生波浪类型多样,满足不同形式的造波要求;同时结构简单,利用液压缸和连杆机构实现,易于操作,利于自动化控制和维护;并且传动效率高,精度高。结构可靠,具有较高的稳定性。
一种推摇组合式造波装置及其造波方法,包括:造波固定支架1,用于支撑固定所述造波装置;造波板12,通过摆动和平移,产生不同类型的波浪;伺服电机3,给所述装置提供驱动力;电机驱动模块2,用于控制所述伺服电机的转动;驱动轮4,用于传递所述伺服电机的转动力;连杆5,将所述伺服电机的转动力转换成对所述造波板的推动力;电动缸一8、电动缸二9,为所述造波板提供水平驱动力;电动缸一驱动模块6、电动缸二驱动模块7,分别驱动并控制所述电动缸一8、所述电动缸二的运动9;电动缸推杆一10,电动缸推杆二11,分别将所述电动缸一8、所述电动缸二9的力传递给所述造波板12。
本发明实施例中,所述造波固定支架1可放置于水池和其它造波场所中。
进一步地,所述伺服电机3、所述电机驱动模块2、所述电动缸一驱动模块6、所述电动缸二驱动模块7都固定在所述造波固定支架1上。
进一步地,所述驱动轮4中心与所述伺服电机3转动轴相连接。
进一步地,所述驱动轮4为一偏心轮构件,与所述连杆5、所述造波板12、所述固定支架1一起铰接形成四杆机构,该机构为曲柄摇杆机构。
进一步地,所述电动缸一8、所述电动缸二9分别与所述电动缸一驱动模块6、所述电动缸二驱动模块7连接,所述电动缸一驱动模块6、所述电动缸二驱动模块7将控制指令传递给所述电动缸一8、所述电动缸二9。
进一步地,所述电动缸推杆一10,所述电动缸推杆二11与造波板12之间通过铰链连接。进一步地,在所述驱动轮4构件偏心点与中心距离长度AB、所述连杆5长度BC、所述连杆5和所述造波板12铰接的中心与所述电动缸推杆和所述造波板12铰接中心的距离CD、所述驱动轮4中心与所述电动缸推杆和所述造波板12铰接中心的距离AD长度中,始终满足AB为最短,且AB与BC、CD、AD中的最长杆的长度和不小于另外两杆长度之和。
作为优选的实施例,当需通过平推式产生波浪时,计算机将数据传递给所述电机驱动模块2、所述电动缸一驱动模块6、所述电动缸二驱动模块7,然后分别解算并将指令传递给所述电动缸一8、所述电动缸二9、所述伺服电机3,进一步地,所述电动缸一8带动所述电动缸推杆一10、所述电动缸二9带动所述电动缸推杆二11,所述伺服电机3带动所述驱动轮4转动,所述驱动轮4带动所述连杆5运动,进而,所述电动缸推杆一10、所述电动缸推杆二11、所述连杆5推动所述造波板12进行往复运动。
作为优选的实施例,当需要通过摇摆式产生波浪时,计算机控制所述电动缸一驱动模块6、所述电动缸二驱动模块7,进一步发出指令控制所述电动缸推杆一10、所述电动缸推杆二11,使之固定在一个位置。同时,所述电机驱动模块2发出指令控制所述伺服电机3转动,进一步地,所述伺服电机3带动所述驱动轮4转动,所述驱动轮4带动所述连杆5运动,所述连杆5推动造波板12进行往复运动。所述电动缸推杆一10、所述电动缸推杆二11位置不同,可以使得所述造波板12具有不同得摆幅。
通过控制所述造波板运动的频率、运动速度和运动行程,可以产生不同波高、波长、周期的波浪。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (1)
1.一种推摇组合式造波装置,其特征在于,包括:
造波固定支架,用于支撑固定所述造波装置;
造波板,通过摆动和平移,产生不同类型的波浪;
伺服电机,为所述装置提供驱动力;
电机驱动模块,用于控制所述伺服电机的转动;
驱动轮,用于传递所述伺服电机的转动力;
连杆,将所述伺服电机的转动力转换成对所述造波板的推动力;
电动缸一、电动缸二,为所述造波板提供水平驱动力;
电动缸一驱动模块、电动缸二驱动模块,分别驱动并控制所述电动缸一、所述电动缸二的运动;
电动缸推杆一,电动缸推杆二,分别将所述电动缸一、所述电动缸二的力传递给所述造波板;
所述造波固定支架可放置于水池和其它造波场所中;
所述伺服电机、所述电机驱动模块、所述电动缸一驱动模块、所述电动缸二驱动模块都固定在所述造波固定支架上;
所述驱动轮中心与所述伺服电机转动轴相连接;
所述驱动轮为一偏心轮构件,与所述连杆、所述造波板、所述固定支架一起铰接形成四杆机构,该机构为曲柄摇杆机构;
所述电动缸一、所述电动缸二分别与所述电动缸一驱动模块、所述电动缸二驱动模块连接,所述电动缸一驱动模块、所述电动缸二驱动模块将控制指令传递给所述电动缸一、所述电动缸二;
所述电动缸推杆一、所述电动缸推杆二与造波板之间通过铰链连接;
在所述驱动轮构件偏心点与中心距离长度(AB)、所述连杆长度(BC)、所述连杆和所述造波板铰接的中心与所述电动缸推杆和所述造波板铰接中心的距离(CD)、所述驱动轮中心与所述电动缸推杆和所述造波板铰接中心的距离(AD)长度中,始终满足AB为最短,且AB与BC、CD、AD中的最长杆的长度和不小于另外两杆长度之和;
计算机将数据传递给所述电机驱动模块、所述电动缸一驱动模块、所述电动缸二驱动模块,然后分别解算并将指令传递给所述电动缸一、所述电动缸二、所述伺服电机,所述电动缸一带动所述电动缸推杆一、所述电动缸二带动所述电动缸推杆二,所述伺服电机带动所述驱动轮转动,所述驱动轮带动所述连杆运动,进而,所述电动缸推杆一、所述电动缸推杆二、所述连杆推动所述造波板进行往复运动,平推式产生波浪;
计算机控制所述电动缸一驱动模块、所述电动缸二驱动模块,进一步发出指令控制所述电动缸推杆一、所述电动缸推杆二,使之固定在一个位置;同时,所述电机驱动模块发出指令控制所述伺服电机转动,所述伺服电机带动所述驱动轮转动,所述驱动轮带动所述连杆运动,所述连杆推动所述造波板进行往复运动,通过摇摆式产生波浪;所述电动缸推杆一、所述电动缸推杆二位置不同,可以使得所述造波板具有不同得摆幅,产生不同类型的波浪;通过控制造波板运动的频率、运动速度和运动行程,可以产生不同波高、波长、周期的波浪。
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