CN113605299A - 一种水池消波装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水池消波装置，主要由多个金属隔板（2）、一导流板一（3）、一导流板二（4）、多个截流板（7）以及两块边板（11）组成；所述金属隔板（2）的上半部分是弧形板，下半部分为竖直板，垂直于静水面，金属隔板（2）的两端分别焊接在两块边板（11）上，所述的多个金属隔板（2）在两块边板（11）之间均匀设置，排列成一个斜坡面。本发明通过波浪的爬坡、碰撞以及增加水流的流动长度实现对水流的能量消耗，并通过多次分流避免水流过于集中汇入水池从而引起较大的二次波浪，该装置消波效果良好，结构较为简单，容易实现。
Description
技术领域
本发明属于消波技术研究领域，具体地说，涉及一种适合在水池实验中进行消波的装置。
背景技术
在波浪水槽内采用物理模型实验研究，又能保证装置海试的安全性和可靠能做出定量的分析，并且结果可靠。在波浪水槽中，造波机是必不可少的设备，它的主要功能是用来生成波浪。但是波浪水槽的边界会使波浪产生反射，反射波在造波板和边界之间往复运动，形成多次反射波，影响模型实验精度。目前，国内外造波水槽和水池中的对岸消波大多为斜坡式，所用材料以碎石最为普遍。其消波主要原理是：使波浪通过爬坡的方式进行能量的消耗。当进行大尺度船模试验或者进行高频率振荡试验时，水池中会产生不规则波浪，需要等到水面平静才能进行下一个工况的试验，这个过程需要很长时间，这对于时间成本巨大的船模试验是难以接受的。为了解决这一问题，在水池中要设置消波装置，现有的消波装置有消波岸、斜坡、条栅等设计方案，但是消波性能有待提高。
申请公布号为CN 110080158 A，名称为《一种带消波装置的水池》的发明专利，所描述的是一种带消波装置的水池。在水池的末端设置倾斜的消波栅，所述倾斜的消波栅的背面与水池末端壁面之间形成空腔。该发明
的消波装置采用了百叶窗式结构，并且将消波装置设计为斜式；在消波板后设计有空腔，在内部产生涡流，有利于消耗波浪的能量；该发明的消波装置中，消波装置中的百叶窗式消波板为阶梯状布置，在波和流爬升再坠落到后面空腔的过程中，有利于生成涡流，进而消耗水流的能量。该发明仅仅通过波浪的爬坡以及下落后产生涡流对水流进行能量的消耗，同时在水流通过同一缝隙做自由落体运动后集中的直接落入池中的瞬间，仍然会有较大的能量，从而造成较大的二次波。由于该发明中未能设置限制水流下落的方向的装置，并不能保证水流能够沿着一定的方向下落，从而不能形成较为稳定规则的涡流，消波效果并不佳。同时该发明中每根栅条的上面与水池底面呈10°～15°的仰角构成百叶窗式结构的消波栅，当波浪较大时，不利于波浪在爬坡过程中落入缝隙中，相反的部分水流会重新反流回水池中，从而造成较大的二次波浪。
授权公告号为CN 105951663 B，名称为《一种对岸消波装置》的发明专利，是一种由边板、角钢和多个隔板组成的半开放式对岸消波装置，其中：所述隔板均匀布置，其两端分别与两个边板焊接，两个边板的底部由角钢连接；所述的多个隔板，均由圆弧形的面板与竖直面板焊接而成，其中圆弧形的面板朝上，竖直面板朝下，使多个隔板之间形成竖直的空腔；所述的两个边板均为直角梯形面板，中间三角形部分挖空。该发明使传播到对岸的波浪在爬坡的过程中在隔板的缝隙间做自由落体运动，消耗掉波能，进而起到抑制对岸池壁造成的二次或多次反射波问题。由于该发明仅仅通过短暂的水流自由落体对水流进行能量的消耗，同时在同一缝隙中，水流会过于集中的落入池中，从而造成较大的二次波浪。
发明内容
针对现有技术所存在的不足，本发明的目的是要提供一种水池消波装置，能够很好的对水池实验中的波浪进行有效的消波，并具有良好的抑制二次波浪产生的作用。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种水池消波装置，主要由多个金属隔板（2）、一导流板一（3）、一导流板二（4）、多个截流板（7）以及两块边板（11）组成；所述边板（11）用于焊接多个金属隔板（2）、导流板一（3）以及导流板二（4），并稳定安装在所述实验水池（1）中；
所述金属隔板（2）的上半部分是弧形板，下半部分为竖直板，垂直于静水面，金属隔板（2）的两端分别焊接在两块边板（11）上，所述的多个金属隔板（2）在两块边板（11）之间均匀设置，排列成一个斜坡面；水流在弧形板上回落时更易沿着竖直方向下落，从而更容易落入缝隙中，而竖直板可以有效地限制下落水流的震荡方向，有利于水流的能量消耗；
每两个金属隔板（2）的弧形板间存在空隙一（5）；空隙一（5）用于对水的分流，防止水流直接沿着坡面返回到水池中，引起二次波浪；
所述截流板（7）的表面设置多个排水孔（9），且每个金属隔板（2）的下端都分别固定设有截流板（7），所述截流板（7）短边焊接在所述边板（11）上，长边焊接在金属隔板（2）的底部，相邻截流板（7）之间存在空隙二（6）；空隙二（6）与截流板（7）表面的排水孔（9）起到了分流的作用，当水流从空隙一（5）下落到截流板（7）时会产生多次的碰撞，在多次的碰撞中可以实现对下落水流能量的进一步消耗；
所述导流板一（3）倾斜固定设置在金属隔板（2）的下方，导流板一（3）与金属隔板（2）之间设置空隙三（8）；当水流爬坡到较高的位置时通过空隙下落至导流板一（3）后，可从空隙三（8）处再次下落；
所述导流板二（4）倾斜固定设置在导流板一（3）的下方，导流板二（4）与导流板一（3）可以平行设置；用于将从空隙三（8）处下落的水流缓慢的引入水池；
所述边板（11）固定设置在池壁两边。
本发明中，所述金属隔板（2）可以选用表面镀有防水层的钢制金属板。
本发明中，所述导流板一（3）和导流板二（4）均可以为长方形板，可以选用加工后表面具有较多凹凸特征且表面镀有防水层的钢制金属板，当水流在其表面流过时可对其进行持续的能量消耗。
本发明中，所述导流板一（3）和导流板二（4）可以选用表面镀有防水层的钢制金属板。
本发明中，所述截流板（7）可以为长方形板，可以选用表面镀有防水层的钢制金属板。
本发明中，所述两块边板（11）为质量较大的金属板，具体质量大小根据实验水池大小确定，用于焊接各个金属隔板（2）、导流板一（3）、导流板二（4）以及截流板（7），并且能够稳定的安装在实验水池中。
本发明中，边板（11）可以选用表面镀有防水层的密度较大的含铅金属板，以保证整个消波装置能够稳定的安装在水池中。
本发明中，所述金属隔板（2）、导流板一（3）、导流板二（4）、截流板（7）、两块边板（11）的防水层均采用金属表面喷漆，这是一种保护金属不被氧化腐蚀的方法。良好的喷漆涂装保护层保持连续完整无损，结合良好，能够成为抑制腐蚀介质侵入的屏障。
本发明中，所述导流板一（3）和导流板二（4）表面的凹凸特征可通过使用酸液轻微腐蚀表面或表面喷砂加工来实现。
本发明中，所述空隙一（5）的宽度为截流板（7）宽度与金属隔板（2）的弧形板的宽度之差。
本发明中，所述空隙二（6）的宽度为相邻两个金属隔板（2）的垂直高度差，即金属隔板（2）的弧形板的纵向高度差。
本发明中，所述空隙三（8）的宽度大小与空隙二（6）的宽度相同。
本发明中，所述排水孔（9）的孔径略小于截流板（7）宽度的一半。
本发明具有如下技术效果：
1.本发明所使用的上端为弧形下端为竖直板的金属隔板，水流在弧形面上下落时更易沿着竖直方向下落，从而更容易落入缝隙中，在相同高度的情况下，水流在弧形板上的流动距离比倾斜板要长，同时通过金属隔板的竖直部分，可以有效地限制下落水流的震荡方向，有利于水流的能量消耗，从而有着更好的消波效果。
2.所述水池消波装置，通过波浪的爬坡对水流进行能量消耗，同时增加水流的流动路径，对其进行进一步的能量消耗。
3.所述水池消波装置，通过设置多个分流口，避免水流过于集中的落入池中，引起较大的二次波浪。
附图说明
图1为本实施例的水池消波装置的正视图。
图2为本实施例的水池消波装置的结构透视图。
图3为本实施例的水池消波装置的结构正视图。
图4为本实施例的水池消波装置金属隔板（2）的结构图。
图5为本实施例的水池消波装置导流板一（3）的结构图。
图6为本实施例的水池消波装置导流板二（4）的结构图。
图7为本实施例的水池消波装置截流板（7）的结构图。
图中，1、实验水池；2、金属隔板；3、导流板一；4、导流板二；5、空隙一；6、空隙二；7、截流板；8、空隙三；9、排水孔；10、静水面；11、边板。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1-图7所示，本发明的水池消波装置，主要由12个金属隔板（2）、一导流板一（3）、一导流板二（4）、与金属隔板数量相同的截流板（7）以及两块边板（11）组成；边板（11）用于焊接多个金属隔板（2）、导流板一（3）以及导流板二（4），并稳定安装在所述实验水池（1）中；
金属隔板（2）的上半部分是弧形板，下半部分为竖直板，垂直于静水面，金属隔板（2）的两端分别焊接在两块边板（11）上，多个金属隔板（2）在两块边板（11）之间均匀设置，排列成一个斜坡面； 每两个金属隔板（2）的弧形板间存在空隙一（5）；金属隔板（2）的数量根据具体水池深度来调整。
截流板（7）为长方形板，其表面均匀设置有多个排水孔（9），且每个金属隔板（2）的下端都分别固定设有截流板（7），每个截流板（7）短边焊接在所述边板（11）上，长边焊接在金属隔板（2）的底部，相邻截流板（7）之间存在空隙二（6）；
导流板一（3）为长方形板，倾斜固定设置在金属隔板（2）的下方，导流板一（3）与金属隔板（2）之间设置空隙三（8）；
导流板二（4）为长方形板，倾斜固定设置在导流板一（3）的下方，导流板二（4）与导流板一（3）平行设置。
边板（11）固定设置在池壁两边。
空隙一（5）的宽度为截流板（7）宽度与金属隔板（2）的弧形板的宽度之差。
空隙二（6）的宽度为相邻两个金属隔板（2）的垂直高度差，即金属隔板（2）的弧形板的纵向高度差。
空隙三（8）的宽度大小与空隙二（6）的宽度相同。
排水孔（9）的孔径略小于截流板（7）宽度的一半。
金属隔板（2）选用表面镀有防水层即采用金属表面喷漆的钢制金属板。
导流板一（3）和导流板二（4）选用加工后表面具有较多凹凸特征且表面镀有防水层即采用金属表面喷漆的钢制金属板。
截流板（7）选用表面镀有防水层即采用金属表面喷漆的钢制金属板。
两块边板（11）为质量较大的金属板。表面镀有防水层即采用金属表面喷漆的密度较大的含铅金属板。
本发明的水池消波装置的具体工作步骤分为以下几步：
当进行水池实验时，引起的波浪会沿着金属隔板2向上爬坡，利用爬坡对波浪进行能量消耗。
在爬坡的过程中，水流会从金属隔板2间的空隙一5下落至截流板7上发生多次碰撞，碰撞过程中会再次消耗水流的能量，最终水流会从空隙二6和排水孔9下落，空隙二6和排水孔9起到分流作用，避免水流集中的下落。
最后爬坡较小的水流会下落到导流板一3上，由于爬坡高度较小的原因，其水流能量也相应较小，最终水流沿着导流板一3缓慢流入池中。爬坡高度较大的水流会先下落至导流板一3，然后通过其上的空隙三8进行分流使其下落至导流板二4上，最终沿着导流板二4缓慢流入池中。
综上，本实施例的水池消波装置通过水流的爬坡、碰撞以及增加水流的流动长度实现对水流的能量消耗，同时通过多次分流避免水流过于集中的落入池中，最后水流以较低的能量落入池中，避免了较大的二次波浪，起到了较好的消波效果。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种修改、补充或采用类似的方法替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种水池消波装置，其特征在于，主要由多个金属隔板（2）、一导流板一（3）、一导流板二（4）、多个截流板（7）以及两块边板（11）组成；
所述金属隔板（2）的上半部分是弧形板，下半部分为竖直板，垂直于静水面，金属隔板（2）的两端分别焊接在两块边板（11）上，所述的多个金属隔板（2）在两块边板（11）之间均匀设置，排列成一个斜坡面；
每两个金属隔板（2）的弧形板间存在空隙一（5）；
所述截流板（7）的表面设置多个排水孔（9），且每个金属隔板（2）的下端都分别固定设有截流板（7），相邻截流板（7）之间存在空隙二（6）；
所述导流板一（3）倾斜固定设置在金属隔板（2）的下方，导流板一（3）与金属隔板（2）之间设置空隙三（8）；
所述导流板二（4）倾斜固定设置在导流板一（3）的下方；
所述边板（11）固定设置在池壁两边。
2.根据权利要求1所述的水池消波装置，其特征在于，所述金属隔板（2）选用表面镀有防水层的钢制金属板。
3.根据权利要求1所述的水池消波装置，其特征在于，所述导流板一（3）和导流板二（4）选用表面具有凹凸特征的金属板。
4.根据权利要求1所述的水池消波装置，其特征在于，所述导流板一（3）和导流板二（4）选用表面镀有防水层的钢制金属板。
5.根据权利要求1所述的水池消波装置，其特征在于，所述截流板（7）选用表面镀有防水层的钢制金属板。
6.根据权利要求1所述的水池消波装置，其特征在于，所述边板（11）选用表面镀有防水层的密度较大的含铅金属板。
7.根据权利要求1所述的水池消波装置，其特征在于，所述空隙一（5）的宽度为截流板（7）宽度与金属隔板（2）的弧形板的宽度之差。
8.根据权利要求1所述的水池消波装置，其特征在于，所述空隙二（6）的宽度为相邻两个金属隔板（2）的垂直高度差，即金属隔板（2）的弧形板的纵向高度差。
9.根据权利要求1所述的水池消波装置，其特征在于，所述空隙三（8）的宽度大小与空隙二（6）的宽度相同。
10.根据权利要求1所述的水池消波装置，其特征在于，所述排水孔（9）的孔径小于截流板（7）宽度的一半。
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