CN111829752A - 推板式造波机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及波浪模拟的技术领域，公开了推板式造波机，造波单元包括支撑架、伺服驱动器、伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、丝杠螺母、直线导轨、滑块、推波板，滚珠丝杠穿设在支撑架上，且其中一端与伺服电机通过联轴器连接，伺服电机与伺服驱动器电性连接，伺服驱动器控制伺服电机的启停、转速和转向；丝杠螺母套在滚珠丝杠上，滑块的上端与丝杠螺母的下端固定连接，滑块的下端与推波板的上端固定连接，直线导轨安装在支撑架的下端面，滑块在直线导轨上滑动；通过本发明的推板式造波机可以制造出参数合理、符合预期的波浪，适用于波浪模拟实验，造波精确度高。

Description

推板式造波机

技术领域

本发明专利涉及波浪模拟的技术领域，具体而言，涉及推板式造波机。

背景技术

由于波浪和水流是海洋工程、海岸工程和港口工程中的主要荷载，因此在海洋、海岸和港口工程的规划、设计和施工中都需要了解波浪的作用。目前了解波浪荷载的常用方法有现场观测、物理模型试验和数值模拟3种。

到目前为止，有些实际问题不能单纯用数学分析方法去解决，现场观测也很难实现，因此在实验水槽或港池中模拟波浪和海流，可以为海洋工程、港口海岸工程和水工结构的设计、科研、使用条件提供可靠依据。

在实验水槽或港池中模拟波浪和海流，需要相应的设备机械来实现，需要设备制造波浪和海流，进行波浪实验基础理论研究。

发明内容

本发明的目的在于提供推板式造波机，旨在解决现有技术中，需要设备在实验水槽或港池中制造波浪的问题。

本发明是这样实现的，推板式造波机，包括多个造波模块，所述造波模块包括框架和多个造波单元，所述造波模块的框架通过固定锁扣固定在水池基面上，所述框架具有朝下延伸的抵接部，所述抵接部抵接水池的边沿壁面，相邻的所述造波模块之间通过紧固锁扣将所述框架连接，多个所述造波单元固定在所述框架上，且呈均匀间隔布置；所述造波单元包括支撑架、伺服驱动器、伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、丝杠螺母、直线导轨、滑块、推波板，所述滚珠丝杠穿设在所述支撑架上，且其中一端与所述伺服电机通过联轴器连接，所述伺服电机与所述伺服驱动器电性连接，所述伺服驱动器控制所述伺服电机的启停、转速和转向；所述丝杠螺母套在所述滚珠丝杠上，所述滑块的上端与所述丝杠螺母的下端固定连接，所述滑块的下端与所述推波板的上端固定连接，所述直线导轨安装在所述支撑架的下端面，所述滑块在所述直线导轨上滑动。

进一步地，所述推波板包括横向板、纵向板、斜向杆，所述横向板与纵向板呈垂直连接，所述纵向板的两端分别设有所述斜向杆，所述斜向杆的一端连接所述纵向板的底部，另一端连接所述横向板，使所述横向板、纵向板、斜向杆依次闭环连接呈直角三角形；所述横向板的上端面与所述滑块的下端固定连接。

进一步地，所述斜向杆呈圆柱状。

进一步地，所述纵向板与所述斜向杆之间固定有加强杆，所述加强杆与所述横向板呈平行布置。

进一步地，沿所述斜向杆至所述纵向板的方向，所述纵向板的两个端面自中间向两端呈倾斜布置。

进一步地，所述纵向板的两个端面上分别具有多个导流槽，多个所述导流槽自上而下均匀间隔布置。

进一步地，所述横向板具有多个导流孔，多个所述导流孔自上而下贯穿所述横向板。

进一步地，沿背离所述纵向板的方向，所述导流孔朝下倾斜布置。

进一步地，所述滚珠丝杠的前端设有前限位开关，后端设有后限位开关，所述前限位开关、后限位开关均与所述伺服驱动器电性连接。

进一步地，所述滚珠丝杠上设有用于校正所述丝杠螺母起始位置的零位开关，所述零位开关处于所述前限位开关与所述后限位开关之间。

与现有技术相比，本发明提供的推板式造波机，造波模块的框架通过固定锁扣固定在水池基面上，框架具有朝下延伸的抵接部，抵接部抵接水池的边沿壁面，可以平衡造波过程中产生的纵向水平作用力，保证造波机工作过程中的平稳，相邻的造波模块之间通过紧固锁扣将框架连接，保证相连的造波模块成为一个整体，用于平衡横向水平作用力；多个造波单元固定在框架上，且呈均匀间隔布置，多个造波单元彼此间隔，同步工作造波，避免互相干扰导致波浪不符合设计要求；造波单元包括支撑架、伺服驱动器、伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、丝杠螺母、直线导轨、滑块、推波板，滚珠丝杠穿设在支撑架上，且其中一端与伺服电机通过联轴器连接，伺服电机与伺服驱动器电性连接，伺服驱动器控制伺服电机的启停、转速和转向；丝杠螺母套在滚珠丝杠上，滑块的上端与丝杠螺母的下端固定连接，滑块的下端与推波板的上端固定连接，直线导轨安装在支撑架的下端面，滑块在直线导轨上滑动；伺服驱动器控制伺服电机启动，伺服电机带动滚珠丝杠转动，滚珠螺母带动滑块在直线导轨上滑动，最终实现推波板推动水池中的水，制造出波浪，伺服驱动器控制伺服电机的转向，实现推波板反复运动，不间断造波，控制伺服电机的转速实现控制波浪的周期和波高，从而制造出符合实验要求的不同波浪，通过本发明的推板式造波机可以制造出参数合理、符合预期的波浪，适用于波浪模拟实验，造波精确度高。

附图说明

图1是本发明的推板式造波机的整体结构示意图；

图2是造波模块之间的连接示意图；

图3是造波模块的框架与水池壁面的连接示意图；

图4是造波板的左视图；

图5是纵向板的左视图；

图6是造波板的剖切示意图；

图7是推板式造波机的电路连接图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-7所示，为本发明提供的较佳实施例。

本实施例提供的推板式造波机，可以用于水池波浪模拟实验，当然，其也可以用于其它场合的波浪模拟，不仅限制于本实施例中的运用。

推板式造波机，包括多个造波模块11，造波模块11包括框架13和多个造波单元12，造波模块11的框架13通过固定锁14扣固定在水池基面上，框架13具有朝下延伸的抵接部15，抵接部15抵接水池的边沿壁面，相邻的造波模块11之间通过紧固锁扣16将框架13连接，多个造波单元12固定在框架13上，且呈均匀间隔布置；造波单元12包括支撑架17、伺服驱动器18、伺服电机19、联轴器20、滚珠丝杠21、丝杠螺母22、直线导轨23、滑块24、推波板25，滚珠丝杠21穿设在支撑架17上，且其中一端与伺服电机19通过联轴器20连接，伺服电机19与伺服驱动器18电性连接，伺服驱动器18控制伺服电机19的启停、转速和转向；丝杠螺母22套在滚珠丝杠21上，滑块24的上端与丝杠螺母22的下端固定连接，滑块24的下端与推波板25的上端固定连接，直线导轨23安装在支撑架17的下端面，滑块24在直线导轨23上滑动。

上述的推板式造波机，造波模块11的框架13通过固定锁14扣固定在水池基面上，可以平衡造波过程中产生的纵向水平作用力，保证造波机工作过程中的平稳，相邻的造波模块11之间通过紧固锁扣16将框架13连接，保证相连的造波模块11成为一个整体，用于平衡横向水平作用力；多个造波单元12固定在框架13上，且呈均匀间隔布置，多个造波单元12彼此间隔，同步工作造波，避免互相干扰导致波浪不符合设计要求；造波单元12包括支撑架17、伺服驱动器18、伺服电机19、联轴器20、滚珠丝杠21、丝杠螺母22、直线导轨23、滑块24、推波板25，滚珠丝杠21穿设在支撑架17上，且其中一端与伺服电机19通过联轴器20连接，伺服电机19与伺服驱动器18电性连接，伺服驱动器18控制伺服电机19的启停、转速和转向；丝杠螺母22套在滚珠丝杠21上，滑块24的上端与丝杠螺母22的下端固定连接，滑块24的下端与推波板25的上端固定连接，直线导轨23安装在支撑架17的下端面，滑块24在直线导轨23上滑动；伺服驱动器18控制伺服电机19启动，伺服电机19带动滚珠丝杠21转动，滚珠螺母带动滑块24在直线导轨23上滑动，最终实现推波板25推动水池中的水，制造出波浪，伺服驱动器18控制伺服电机19的转向，实现推波板25反复运动，不间断造波，控制伺服电机19的转速实现控制波浪的周期和波高，从而制造出符合实验要求的不同波浪，通过本发明的推板式造波机可以制造出参数合理、符合预期的波浪，适用于波浪模拟实验，造波精确度高。

伺服驱动器18与伺服电机19之间连接有电源线和信号线，实现二者之间电性连接；每个造波单元12具有一个伺服驱动器18，多个伺服驱动器18与一个运动控制器26电性连接，多个运动控制器26与一个工控机27电性连接，从而实现一个工控机27对多个造波单元12的控制，实现多个造波单元12的同步工作和运动，保证波浪的准确度，避免不同造波单元12不同步导致互相干扰。

推波板25包括横向板28、纵向板29、斜向杆30，横向板28与纵向板29呈垂直连接，纵向板29的两端分别设有斜向杆30，斜向杆30的一端连接纵向板29的底部，另一端连接横向板28，使横向板28、纵向板29、斜向杆30依次闭环连接呈直角三角形，保证整个推波板25的结构牢固，避免在造波过程中由于水的阻力导致变形，影响造波实验；横向板28的上端面与滑块24的下端固定连接。

斜向杆30呈圆柱状，有效减小斜向杆30受到的水流阻力，降低造波板移动过程中的阻力，降低伺服电机19功耗。

纵向板29与斜向杆30之间固定有加强杆31，加强杆31与横向板28呈平行布置，进一步加强推波板25的结构牢固性。

沿斜向杆30至纵向板29的方向，纵向板29的两个端面自中间向两端呈倾斜布置，造波板制造波浪之后需要回退到原来的位置，纵向板29回退过程中受到水流的阻力较大，纵向板29的两个端面倾斜布置，回退过程中水流会被朝着纵向板29的两端分流，从而降低纵向板29受到的水流阻力。

纵向板29的两个端面上分别具有多个导流槽32，多个导流槽32自上而下均匀间隔布置，导流槽32将水流朝向纵向板29两端引导，进一步加强对水流的导流作用，降低纵向板29受到的阻力，具体地，自斜向杆30至纵向板29的方向，导流槽32的宽度逐渐增大，呈前小后大的形状布置，有利于水流的导出。

更佳地，自斜向杆30至纵向板29的方向，纵向板29的下端面也呈倾斜布置，纵向板29的下端面也具有多个导流槽32，更有利于将水流朝下方引导。

横向板28具有多个导流孔33，多个导流孔33自上而下贯穿横向板28；在推波板25回退的过程中，横向板28与纵向板29之间形成短暂的封闭区域，水流只能朝向两端或者下方流动，而纵向板29上方被横向板28阻挡，水流无法通过，导致水流阻力增大，而导流孔33可以让水流从下往上通过，使得水流可以从纵向板29的上方流出，降低阻力。

具体地，导流孔33呈并排布置，且处于横向板28靠近纵向板29的一端。

沿背离纵向板29的方向，导流孔33朝下倾斜布置，有利于水流从下往上进入导流孔33，并流到纵向板29的上方。

滚珠丝杠21的前端设有前限位开关34，后端设有后限位开关35，前限位开关34、后限位开关35均与伺服驱动器18通过导线电性连接，丝杠螺母22在滚珠丝杠21上移动过程中碰到前限位开关34或者后限位开关35时，伺服驱动器18都会控制伺服电机19变向转动，从而实现推波板25的反复运动造波。

滚珠丝杠21上设有用于校正丝杠螺母22起始位置的零位开关36，零位开关36与伺服驱动器18通过导线电性连接，零位开关36处于前限位开关34与后限位开关35之间，每次波浪模拟实验开始前，将丝杠螺母22调整至零位开关36的位置，保证造波板从零位开始运动，提高造波的精确度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.推板式造波机，其特征在于，包括多个造波模块，所述造波模块包括框架和多个造波单元，所述造波模块的框架通过固定锁扣固定在水池基面上，所述框架具有朝下延伸的抵接部，所述抵接部抵接水池的边沿壁面，相邻的所述造波模块之间通过紧固锁扣将所述框架连接，多个所述造波单元固定在所述框架上，且呈均匀间隔布置；所述造波单元包括支撑架、伺服驱动器、伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、丝杠螺母、直线导轨、滑块、推波板，所述滚珠丝杠穿设在所述支撑架上，且其中一端与所述伺服电机通过联轴器连接，所述伺服电机与所述伺服驱动器电性连接，所述伺服驱动器控制所述伺服电机的启停、转速和转向；所述丝杠螺母套在所述滚珠丝杠上，所述滑块的上端与所述丝杠螺母的下端固定连接，所述滑块的下端与所述推波板的上端固定连接，所述直线导轨安装在所述支撑架的下端面，所述滑块在所述直线导轨上滑动。

2.如权利要求1所述的推板式造波机，其特征在于，所述推波板包括横向板、纵向板、斜向杆，所述横向板与纵向板呈垂直连接，所述纵向板的两端分别设有所述斜向杆，所述斜向杆的一端连接所述纵向板的底部，另一端连接所述横向板，使所述横向板、纵向板、斜向杆依次闭环连接呈直角三角形；所述横向板的上端面与所述滑块的下端固定连接。

3.如权利要求2所述的推板式造波机，其特征在于，所述斜向杆呈圆柱状。

4.如权利要求3所述的推板式造波机，其特征在于，所述纵向板与所述斜向杆之间固定有加强杆，所述加强杆与所述横向板呈平行布置。

5.如权利要求4所述的推板式造波机，其特征在于，沿所述斜向杆至所述纵向板的方向，所述纵向板的两个端面自中间向两端呈倾斜布置。

6.如权利要求5所述的推板式造波机，其特征在于，所述纵向板的两个端面上分别具有多个导流槽，多个所述导流槽自上而下均匀间隔布置。

7.如权利要求6所述的推板式造波机，其特征在于，所述横向板具有多个导流孔，多个所述导流孔自上而下贯穿所述横向板。

8.如权利要求7所述的推板式造波机，其特征在于，沿背离所述纵向板的方向，所述导流孔朝下倾斜布置。

9.如权利要求1-8任意一项所述的推板式造波机，其特征在于，所述滚珠丝杠的前端设有前限位开关，后端设有后限位开关，所述前限位开关、后限位开关均与所述伺服驱动器电性连接。

10.如权利要求9所述的推板式造波机，其特征在于，所述滚珠丝杠上设有用于校正所述丝杠螺母起始位置的零位开关，所述零位开关处于所述前限位开关与所述后限位开关之间。

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