CN113933020A - 一种改进的活塞式造波机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进的活塞式造波机，旨在解决现有技术中活塞式造波机制造的波浪波面不均匀的技术问题。其包括造波板安装部件、造波板、直线电机、推拉杆、和可柔性伸缩附件，其中，造波板安装部件架设在实验水槽壁面上，直线电机固定在造波板安装部件的中间位置，推拉杆的一端连接直线电机，推拉杆的另一端连接造波板，可柔性伸缩附件安装在造波板的两端。本发明能够利用安装在造波板上的可柔性伸缩的附件来减小造波板与水槽壁面之间的缝隙，使造波板往复运动过程中不产生旋涡，从而提高造波质量。

Description

一种改进的活塞式造波机

技术领域

本发明涉及一种改进的活塞式造波机，属于波浪制造技术领域。

背景技术

随着我国海洋强国战略的推进，海洋可再生能源的开发日益增长，深入认识波流相互作用是海洋开发的核心前提和关键基础。实验室的试验研究在发展波流相互作用理论中具有十分重要的地位，波浪水池和波浪水槽是研究波浪运动特性和机理的重要设备。

随着波浪理论、计算机、自动化等技术的发展，通过造波机系统在波浪水池和波浪水槽中重现海洋波浪的随机运动已成为海洋工程试验的重要手段，因此造波机也在世界范围内成为海洋工程实验室的基本设备。造波机主要是通过利用可控设备尽可能的模拟真实海况，为各种海洋科学实验提供可靠的海况物理模型，从而帮助海洋工程研究和设计人员对不同的海洋工程结构物，如防波堤、码头、港口、舰船、航道等设计提供依据，以保证项目工程的经济性、安全性和可靠性。

按照造波机的造波形式、应用场景等可以将现有的造波机分为以下5种：摇板式、活塞式（推板式）、冲箱式、转筒式和气压式。目前，由于摇板式和活塞式（推板式）造波机具有结构简单、控制方便、易于维护的特点，应用最为广泛。传统的活塞式（推板式）造波机主要通过造波板在水中进行往复运动来实现造波，绝大多数活塞式造波机会将造波板直接放置在水中，当造波板与水槽宽度不完全匹配时，造波板与水槽壁面之间会存在缝隙，造波板往复运动时缝隙处的水体会形成漩涡，进而在波面产生与制造的波浪方向不一致的波纹，导致产生的波浪波面不均匀，降低造波机的造波质量。

发明内容

为了解决现有活塞式造波机制造的波浪波面不均匀的问题，本发明提出了一种改进的活塞式造波机，利用安装在造波板上的可柔性伸缩的附件来减小造波板与水槽壁面之间的缝隙，使造波板往复运动过程中不产生旋涡，从而提高造波质量。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：

本发明提出了一种改进的活塞式造波机，包括造波板安装部件、造波板、直线电机、推拉杆、和可柔性伸缩附件，其中，所述造波板安装部件架设在实验水槽壁面上，直线电机固定在造波板安装部件的中间位置，推拉杆的一端连接直线电机，推拉杆的另一端连接造波板，所述可柔性伸缩附件安装在造波板的两端。

进一步的，所述造波板安装部件包括造波板安装支架、造波板固定杆、造波板固定板架和轴向轴承，所述造波板安装支架的两端安装在实验水槽壁面上，所述造波板固定板架安装在造波板安装支架的顶部，造波板固定板架上设置有2个对称的通孔，所述轴向轴承安装在造波板固定板架的通孔内，所述造波板固定杆穿过轴向轴承后与造波板连接。

进一步的，所述造波板的两端设置有多个沉孔，可柔性伸缩附件通过沉孔与造波板的两端相连。

进一步的，可柔性伸缩附件包括金属外壳、附件固定导杆和附件轴向轴承，所述附件固定导杆的一端固定在可柔性伸缩附件的金属外壳内，附件固定导杆的另一端连接所述附件轴向轴承，并与附件轴向轴承一起安装在造波板的沉孔内。

进一步的，所述金属外壳的一侧开口，当可柔性伸缩附件与造波板安装在一起时，造波板的一端从金属外壳的开口处插入可柔性伸缩附件。

进一步的，金属外壳的内壁宽度与造波板的外壁宽度一致。

进一步的，所述可柔性伸缩附件还包括支撑弹簧，支撑弹簧安装在可柔性伸缩附件与造波板之间。

进一步的，造波板的外侧包裹有金属板。

采用以上技术手段后可以获得以下优势：

本发明提出了一种改进的活塞式造波机，在常规造波板的两端安装可柔性伸缩附件，利用可柔性伸缩附件使得造波板与实验水槽壁面之间密封，减小造波板与实验水槽壁面内的缝隙，从而减小造波板往复运动过程中的横向波浪强度，确保实验水槽内无法形成漩涡，波浪波面均匀，能够有效模拟海洋波浪，提高了造波机的造波质量。

可柔性伸缩附件的金属外壳一侧开口，可以直接套在造波板端部，通过金属外壳内的附件固定导杆和附件轴向轴承连接造波板端部的沉孔，将可柔性伸缩附件与造波板连接在一起，与此同时，可柔性伸缩附件与造波板之间还安装了支撑弹簧，可柔性伸缩附件可以在外力作用下向造波板方向移动，还可以在弹簧力的作用下向外侧移动，从而适应不同尺寸的实验水槽。

本发明造波机的结构简单、操作简单，易于组装使用，成本较低，可广泛运用于波浪实验，避免活塞式造波板对实验造成的影响，从而提高实验测量精度。

附图说明

图1为本发明一种改进的活塞式造波机的结构示意图；

图2为本发明活塞式造波机的俯视图；

图3为本发明图2中沿A-A’的剖视图；

图4为本发明图2中沿B-B’的剖视图；

图中，1是造波板安装支架，2是造波板，3是造波板固定杆，4是造波板固定板架，5是直线电机，6是推拉杆，7是轴向轴承，8是可柔性伸缩附件，9是实验水槽壁面，10是沉孔，11是金属外壳，12是附件固定导杆，13是附件轴向轴承，14是支撑弹簧，15是金属板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”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，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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在本发明中的具体含义。

本发明提出了一种改进的活塞式造波机，如图1~4所示，造波机主要包括造波板安装部件、造波板2、直线电机5、推拉杆6、和可柔性伸缩附件8，其中，造波板安装部件架设在实验水槽壁面9上，用于安装固定造波板，造波板安装部件主要包括造波板安装支架1、造波板固定杆3、造波板固定板架4和轴向轴承7。造波板安装支架1的两端安装在实验水槽壁面9上，造波板固定板架4安装在造波板安装支架1的顶部，造波板固定板架4与造波板安装支架1组成一个横架在实验水槽上的支撑结构，造波板固定板架4上设置有2个对称的通孔，轴向轴承7安装在造波板固定板架4的通孔内，造波板固定杆3穿过轴向轴承7后与造波板2连接。直线电机5固定在造波板安装部件的中间位置，推拉杆6的一端连接直线电机5，推拉杆6的另一端连接造波板2，可柔性伸缩附件8安装在造波板2的两端。

造波板2的两端设置有多个对称的长方形沉孔10，一般情况下，沉孔10的数量优选8个。

可柔性伸缩附件8包括金属外壳11、附件固定导杆12、附件轴向轴承13和支撑弹簧14。金属外壳11的一侧开口，金属外壳11的内壁宽度与造波板2的外壁宽度一致，当可柔性伸缩附件8与造波板2安装在一起时，造波板2的一端从金属外壳11的开口处插入可柔性伸缩附件8中。附件固定导杆12的一端固定在可柔性伸缩附件8的金属外壳11内，附件固定导杆12的另一端经过金属外壳11的开口处并插入附件轴向轴承13中，附件固定导杆12的另一端与附件轴向轴承13一起安装在造波板2的沉孔10内，支撑弹簧14安装在可柔性伸缩附件8与造波板2之间，支撑弹簧14给可柔性伸缩附件8提供一个向外的弹力。可柔性伸缩附件8可以通过沉孔10与造波板2的两端相连。

在本发明中，沉孔10的深度、可柔性伸缩附件8的长度、附件固定导杆12的长度、支撑弹簧14的长度都可以根据实际需要设计，沉孔10的深度通常不小于可柔性伸缩附件8长度的一半，从而适应不同尺寸的实验水槽。

在本发明实施例中，造波板2的外侧包裹有金属板15，可柔性伸缩附件8的金属外壳11和金属板15均采用金属薄板，能够有效减小造波板与水的摩擦力、可柔性伸缩附件表面与水槽壁面的摩擦力。

本发明活塞式造波机的工作原理如下：

将可柔性伸缩附件8安装在造波板2的两端，并给可柔性伸缩附件8施加一个向内的力，在力的作用下可柔性伸缩附件8的附件固定导杆12沿着附件轴向轴承13向造波板2内部移动，可柔性伸缩附件8的金属外壳11套在造波板2端部，此时，可柔性伸缩附件8相对造波板2伸出的长度较短，将可柔性伸缩附件8和造波板2一同放入实验水槽，并撤销施加在可柔性伸缩附件8上的力，可柔性伸缩附件8在支撑弹簧14的弹力作用下向外移动，可以与实验水槽壁面9保持紧密贴合，确保实验水槽壁面9与可柔性伸缩附件8之间没有缝隙。启动直线电机5，推拉杆6在直线电机5的带动下进行上下往复运动，进而带动推拉杆6另一端的造波板2进行上下往复运动，实验水槽内的水在造波板2的运动下产生纵向移动的波，由于实验水槽壁面9与造波板2两端之间的缝隙被可柔性伸缩附件8填充了，所以造波板2运动过程中不会产生横向移动的波，造波机制造的波浪波面均匀，能够有效模拟海洋波浪。

本发明活塞式造波机利用可柔性伸缩附件减小造波板与实验水槽壁面内的缝隙，从而减小造波板往复运动过程中的横向波浪强度，确保实验水槽内无法形成漩涡，波浪波面均匀，能够有效模拟海洋波浪，提高了造波机的造波质量。造波机的结构简单、操作简单，易于组装使用，成本较低，可广泛运用于波浪实验，避免活塞式造波板对实验造成的影响，从而提高实验测量精度。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种改进的活塞式造波机，其特征在于，包括造波板安装部件、造波板（2）、直线电机（5）、推拉杆（6）、和可柔性伸缩附件（8），其中，所述造波板安装部件架设在实验水槽壁面（9）上，直线电机（5）固定在造波板安装部件的中间位置，推拉杆（6）的一端连接直线电机（5），推拉杆（6）的另一端连接造波板（2），所述可柔性伸缩附件（8）安装在造波板（2）的两端。

2.根据权利要求1所述的一种改进的活塞式造波机，其特征在于，所述造波板安装部件包括造波板安装支架（1）、造波板固定杆（3）、造波板固定板架（4）和轴向轴承（7），所述造波板安装支架（1）的两端安装在实验水槽壁面（9）上，所述造波板固定板架（4）安装在造波板安装支架（1）的顶部，造波板固定板架（4）上设置有2个对称的通孔，所述轴向轴承（7）安装在造波板固定板架（4）的通孔内，所述造波板固定杆（3）穿过轴向轴承（7）后与造波板（2）连接。

3.根据权利要求1所述的一种改进的活塞式造波机，其特征在于，所述造波板（2）的两端设置有多个沉孔（10），可柔性伸缩附件（8）通过沉孔（10）与造波板（2）的两端相连。

4.根据权利要求3所示的一种改进的活塞式造波机，其特征在于，可柔性伸缩附件（8）包括金属外壳（11）、附件固定导杆（12）和附件轴向轴承（13），所述附件固定导杆（12）的一端固定在可柔性伸缩附件（8）的金属外壳（11）内，附件固定导杆（12）的另一端连接所述附件轴向轴承（13），并与附件轴向轴承（13）一起安装在造波板（2）的沉孔（10）内。

5.根据权利要求4所述的一种改进的活塞式造波机，其特征在于，所述金属外壳（11）的一侧开口，当可柔性伸缩附件（8）与造波板（2）安装在一起时，造波板（2）的一端从金属外壳（11）的开口处插入可柔性伸缩附件（8）。

6.根据权利要求5所述的一种改进的活塞式造波机，其特征在于，金属外壳（11）的内壁宽度与造波板（2）的外壁宽度一致。

7.根据权利要求1所述的一种改进的活塞式造波机，其特征在于，所述可柔性伸缩附件（8）还包括支撑弹簧（14），支撑弹簧（14）安装在可柔性伸缩附件（8）与造波板（2）之间。

8.根据权利要求1所述的一种改进的活塞式造波机，其特征在于，造波板（2）的外侧包裹有金属板（15）。

Images