CN115839820B - 一种竹筏消浪测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及消浪测试技术领域，尤其涉及一种竹筏消浪测试系统，包括由玻璃钢围制而成的水槽，水槽固定安装于支撑底座上，水槽内沿波浪传播方向依次设置有造波组件、竹排、波高仪以及消浪斜坡，竹排插接固定于安装组件中，安装组件包括左右对称设置的一对安装支架，安装支架内设置有供竹排适配穿过的插接槽，安装支架端部的两侧设置有一对活动卡块，两个活动卡块之间通过连接杆相连接，活动卡块朝向竹排的一侧设置有弧形卡槽。本发明利用安装组件将竹排形成一个整体，有效提高了竹排的整体刚度，在消浪测试过程中竹排能够整体浮动，避免了竹排因整体刚性不足而随波面上下起伏导致影响消浪测试效果的情况发生。

Description

一种竹筏消浪测试系统

技术领域

本发明涉及消浪测试技术领域，尤其涉及一种竹筏消浪测试系统。

背景技术

船舶与海洋工程中波浪试验是工程领域的一种重要研究方法，对准确预报波浪下海洋结构物的水动力性能等有着重要的意义。国内外目前常用的消浪方法包括建造实体防波堤、透空式防波堤和浮式防波堤。

竹排浮式消浪结构的特点是结构尺度在波浪传播方向上较长，吃水较小，其消波机理是：阻止波浪质点的垂直分量，使波浪有规律的质点运动转化为杂乱的紊流消能运动，同时，竹排上的波浪下渗破坏了竹排与水底之间波浪质点运动的水平分量，从而加剧了消波作用。然而，现有的竹筏消浪测试的试验模型中，由于整个竹排沿波浪传播方向为柔性结构，在波浪作用下随着波面上下起伏运动，不能很好地反映整个竹排作为整体的消浪测试结果，同时在消浪测试过程中，需要对不同长度的竹排以及不同波长的波浪进行测试，现有的试验模型在切换试验条件时比较麻烦，消浪测试效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种竹筏消浪测试系统，旨在解决上述技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种竹筏消浪测试系统，包括由玻璃钢围制而成的水槽，所述水槽固定安装于支撑底座上，所述水槽内沿波浪传播方向依次设置有造波组件、竹排、波高仪以及消浪斜坡，所述竹排插接固定于安装组件中，所述安装组件包括左右对称设置的一对安装支架，所述安装支架内设置有供竹排适配穿过的插接槽，所述安装支架端部的两侧设置有一对活动卡块，两个所述活动卡块之间通过连接杆相连接，所述安装支架内设置有供连接杆穿过的滑动槽，所述连接杆滑动安装于滑动槽内，所述活动卡块朝向竹排的一侧设置有弧形卡槽，所述弧形卡槽抵靠在竹排上并配合插接槽将竹排夹持固定，所述安装组件上设置有缆绳组件，所述造波组件产生的波浪经过竹排消浪，所述波高仪用于测量消浪后的波高，所述波高仪设置在移动组件上。

作为本发明进一步的方案：所述连接杆一侧与拉绳的一端固定连接，所述拉绳的另一端穿过滑动槽并缠绕在系绳柱上，所述系绳柱固定安装于安装支架上。

作为本发明进一步的方案：所述缆绳组件包括连接缆绳和测力缆绳，所述水槽底部设置有固定支架和定滑轮，所述安装支架远离活动卡块的一端通过连接缆绳与固定支架相连接，所述活动卡块与测力缆绳的一端相连接，所述测力缆绳的另一端绕过定滑轮后与拉力计相连接，所述拉力计设置在测力支架上，所述测力支架与支撑底座固定连接。

作为本发明进一步的方案：所述造波组件包括造波推板、推拉杆以及推拉气缸，所述造波推板上端的两侧连接有转动支架，所述转动支架通过转轴转动安装于水槽内，所述转动支架上设置有推拉滑槽，所述推拉杆两端适配滑动安装于推拉滑槽内，所述推拉气缸固定安装于水槽上端，所述推拉气缸的输出端与推拉杆相连接。

作为本发明进一步的方案：所述造波推板的宽度小于水槽两内侧壁之间的间距。

作为本发明进一步的方案：所述移动组件包括升降板、升降螺杆、移动支架以及移动齿轮，所述波高仪固定安装于升降板上，所述升降板设置在移动支架之间，所述升降螺杆螺纹贯穿升降板的一端，所述升降螺杆顶端与升降电机相连接，所述升降螺杆底端与移动支架转动连接，所述移动齿轮转动安装于移动支架底部的一侧，所述移动支架上设置有移动电机，所述移动电机输出端与移动齿轮相连接，所述支撑底座上端设置有齿条，所述移动齿轮与齿条齿接配合，所述升降电机通过升降螺杆驱动升降板上下移动，所述移动电机通过移动齿轮驱动移动支架前后移动。

作为本发明进一步的方案：所述升降板的另一端滑动贯穿设置有限位杆，所述移动支架底部的另一侧转动安装有导向滑轮，所述支撑底座上端设置有滑轨，所述导向滑轮适配滑动安装于滑轨上。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过将竹排适配穿插在安装支架的插接槽内，插接槽的上下两端与竹排相抵靠，同时使得活动卡块的弧形卡槽与竹排卡接配合，并配合插接槽将竹排夹持固定，使得竹排形成一个整体，有效提高了竹排的整体刚度，在消浪测试过程中竹排能够整体浮动，避免了竹排因整体刚性不足而随波面上下起伏导致影响消浪测试效果的情况发生；

（2）本发明中的活动卡块能够沿着滑动槽调整位置，从而改变弧形卡槽与插接槽端部之间的间距，进而能够对不同长度的竹排进行夹紧固定，以满足不同长度竹排的消浪测试需求；

（3）本发明利用移动电机驱动移动齿轮转动，通过移动齿轮与齿条的齿接配合，带动移动支架沿着齿条进行前后移动，从而使得波高仪能够调整前后位置而适应不同波长波浪的消浪测试。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中水槽的内部结构示意图；

图3是本发明中竹排的安装示意图；

图4是本发明中安装组件的结构示意图；

图5是本发明中缆绳组件的结构示意图；

图6是本发明中造波组件的结构示意图；

图7是本发明中移动组件的结构示意图；

图8是本发明测试时的工作示意图。

图中：1、水槽；2、支撑底座；3、造波组件；31、造波推板；32、转动支架；33、转轴；34、推拉杆；35、推拉滑槽；36、推拉气缸；4、竹排；5、波高仪；6、消浪斜坡；7、安装组件；71、安装支架；711、插接槽；712、滑动槽；72、活动卡块；721、弧形卡槽；73、连接杆；74、拉绳；75、系绳柱；8、缆绳组件；81、连接缆绳；82、测力缆绳；83、固定支架；84、定滑轮；85、拉力计；86、测力支架；9、移动组件；90、升降板；91、升降螺杆；92、移动支架；93、升降电机；94、移动齿轮；95、移动电机；96、齿条；97、限位杆；98、导向滑轮；99、滑轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1—图4所示，本发明为一种竹筏消浪测试系统，包括由玻璃钢围制而成的水槽1，水槽1固定安装于支撑底座2上，水槽1内沿波浪传播方向依次设置有造波组件3、竹排4、波高仪5以及消浪斜坡6，竹排4插接固定于安装组件7中，安装组件7包括左右对称设置的一对安装支架71，安装支架71内设置有供竹排4适配穿过的插接槽711，安装支架71端部的两侧设置有一对活动卡块72，两个活动卡块72之间通过连接杆73相连接，安装支架71内设置有供连接杆73穿过的滑动槽712，连接杆73滑动安装于滑动槽712内，活动卡块72朝向竹排4的一侧设置有弧形卡槽721，弧形卡槽721抵靠在竹排4上并配合插接槽711将竹排4夹持固定，安装组件7上设置有缆绳组件8，造波组件3产生的波浪经过竹排4消浪，波高仪5用于测量消浪后的波高，波高仪5设置在移动组件9上。

具体的，在消浪测试过程中，造波组件3产生的波浪经过竹排4消浪，并由波高仪5测量消浪后的波高，以此作为分析竹排4消浪效果的数据基础。通过将竹排4适配穿插在安装支架71的插接槽711内，插接槽711的上下两端与竹排4相抵靠，同时使得活动卡块72的弧形卡槽721与竹排4卡接配合，并配合插接槽711将竹排4夹持固定，使得竹排4形成一个整体，有效提高了竹排4的整体刚度，在消浪测试过程中竹排4能够整体浮动，避免了竹排4因整体刚性不足而随波面上下起伏导致影响消浪测试效果的情况发生。

更具体的，本申请中两侧的活动卡块72通过连接杆73相连接，并且连接杆73滑动安装在滑动槽712内，这就使得活动卡块72能够沿着滑动槽712调整位置，从而改变弧形卡槽721与插接槽711端部之间的间距，进而能够对不同长度的竹排4进行夹紧固定，以满足不同长度竹排4的消浪测试需求。

如图4所示，连接杆73一侧与拉绳74的一端固定连接，拉绳74的另一端穿过滑动槽712并缠绕在系绳柱75上，系绳柱75固定安装于安装支架71上。

具体的，当活动卡块72的弧形卡槽721与竹排4卡接配合后，通过拉紧拉绳74可以使活动卡块72对竹排4施加挤压作用力，从而增强夹持固定的稳定性，避免竹排4在消浪测试中发生松动，拉紧后的拉绳74系在系绳柱75上，在拆卸或更换竹排4时再解开拉绳74即可使活动卡块72重新进行卡合，操作方便简单。

如图5所示，缆绳组件8包括连接缆绳81和测力缆绳82，水槽1底部设置有固定支架83和定滑轮84，安装支架71远离活动卡块72的一端通过连接缆绳81与固定支架83相连接，活动卡块72与测力缆绳82的一端相连接，测力缆绳82的另一端绕过定滑轮84后与拉力计85相连接，拉力计85设置在测力支架86上，测力支架86与支撑底座2固定连接。

具体的，竹排4由于浮力作用漂浮在水槽1内的水面上，在测试过程中竹排4会波浪而发生起伏，此时测力缆绳82呈张紧状态，竹排4在发生起伏时，测力缆绳82会产生拉力，并由拉力计85自动进行测量记录，采集得到的拉力数据可以结合波高仪5测量得到的波高数据对竹排4模型的消浪实验效果进行分析。由于竹排4在消浪测试过程中受到波浪的冲击力受到众多因素的影响而并不规则，导致竹排4可能会发生横向偏移，此时连接缆绳81会提供拉力作用使得竹排4尽可能保持正对波浪的方向，减缓了竹排4的横向移动趋势，保证了竹排4消浪测试的准确性。

如图6所示，造波组件3包括造波推板31、推拉杆34以及推拉气缸36，造波推板31上端的两侧连接有转动支架32，转动支架32通过转轴33转动安装于水槽1内，转动支架32上设置有推拉滑槽35，推拉杆34两端适配滑动安装于推拉滑槽35内，推拉气缸36固定安装于水槽1上端，推拉气缸36的输出端与推拉杆34相连接。

具体的，推拉气缸36驱动推拉杆34来回移动，推拉杆34通过推拉滑槽35的传动作用使得转动支架32绕着转轴33作往复摆动，从而带动造波推板31在水槽1内来回摆动产生波浪，可以通过改变推拉气缸36推动推拉杆34的往返频率来改变造波推板31的摆动频率，进而改变产生波浪的模拟波长，可以通过选择不同质量的造波推板31来改变产生波浪的模拟波高，从而在水槽1内产生不同波高和波长的波浪，以测定各种技术数据。

进一步地，造波推板31的宽度小于水槽1两内侧壁之间的间距，这样是为了避免造波推板31在往复摆动过程中与水槽1内壁发生剐蹭，在实际应用过程中，考虑到造波效率，造波推板31的宽度也不能过窄，其宽度应控制在略小于水槽1两内侧壁之间的间距即可。

如图7所示，移动组件9包括升降板90、升降螺杆91、移动支架92以及移动齿轮94，波高仪5固定安装于升降板90上，升降板90设置在移动支架92之间，升降螺杆91螺纹贯穿升降板90的一端，升降螺杆91顶端与升降电机93相连接，升降螺杆91底端与移动支架92转动连接，移动齿轮94转动安装于移动支架92底部的一侧，移动支架92上设置有移动电机95，移动电机95输出端与移动齿轮94相连接，支撑底座2上端设置有齿条96，移动齿轮94与齿条96齿接配合，升降电机93通过升降螺杆91驱动升降板90上下移动，移动电机95通过移动齿轮94驱动移动支架92前后移动。

具体的，升降电机93驱动升降螺杆91转动，从而可以带动升降板90以及波高仪5调整高度位置，使得波高仪5的测试端在消浪测试过程中能始终浸没在水面下。为了保证测试结果的准确性，波高仪5应该安置在竹排4结构后1倍波长的位置，此时波高仪5测量的正好是消浪后的透射波高，而在测试竹排4应对不同波长的波浪的消浪效果时，波高仪5的前后位置也应当随波浪波长而改变，此时移动电机95驱动移动齿轮94转动，通过移动齿轮94与齿条96的齿接配合，带动移动支架92沿着齿条96进行前后移动，从而使得波高仪5能够调整前后位置而适应不同波长波浪的消浪测试。

进一步地，升降板90的另一端滑动贯穿设置有限位杆97，移动支架92底部的另一侧转动安装有导向滑轮98，支撑底座2上端设置有滑轨99，导向滑轮98适配滑动安装于滑轨99上。

具体的，限位杆97的作用是在于为升降板90的上下移动过程提供限位导向，保证了升降板90升降位移的稳定性；移动支架92前后移动时，导向滑轮98始终沿着滑轨99前后滑移，保证了移动架前后位移的稳定性。

本发明的工作原理：如图8所示，在对竹排4进行消浪测试时，将竹排4适配穿插在安装支架71的插接槽711内，插接槽711的上下两端与竹排4相抵靠，同时拉紧拉绳74并系在系绳柱75上，使得活动卡块72的弧形卡槽721与竹排4卡接挤压，并配合插接槽711将竹排4夹持固定，使得竹排4形成一个整体，有效提高了竹排4的整体刚度，在消浪测试过程中竹排4能够整体浮动，避免了竹排4因整体刚性不足而随波面上下起伏导致影响消浪测试效果的情况发生，推拉气缸36启动，驱动推拉杆34来回移动，推拉杆34通过推拉滑槽35的传动作用使得转动支架32绕着转轴33作往复摆动，从而带动造波推板31在水槽1内来回摆动产生波浪，波浪经过竹排4消浪后，由波高仪5测量消浪后的波高，以此作为分析竹排4消浪效果的数据基础。当需要对不同长度竹排4进行消浪测试时，使活动卡块72沿着滑动槽712调整位置，从而改变弧形卡槽721与插接槽711端部之间的间距，进而能够对不同长度的竹排4进行夹紧固定，以满足不同长度竹排4的消浪测试需求；当需要测试竹排4对于不同波长波浪的消浪效果时，可以通过改变推拉气缸36推动推拉杆34的往返频率来改变造波推板31的摆动频率，进而改变产生波浪的模拟波长，同时移动电机95驱动移动齿轮94转动，通过移动齿轮94与齿条96的齿接配合，带动移动支架92沿着齿条96进行前后移动，从而使得波高仪5能够调整前后位置而适应不同波长波浪的消浪测试。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种竹筏消浪测试系统，其特征在于，包括由玻璃钢围制而成的水槽（1），所述水槽（1）固定安装于支撑底座（2）上，所述水槽（1）内沿波浪传播方向依次设置有造波组件（3）、竹排（4）、波高仪（5）以及消浪斜坡（6），所述竹排（4）插接固定于安装组件（7）中，所述安装组件（7）包括左右对称设置的一对安装支架（71），所述安装支架（71）内设置有供竹排（4）适配穿过的插接槽（711），所述安装支架（71）端部的两侧设置有一对活动卡块（72），两个所述活动卡块（72）之间通过连接杆（73）相连接，所述安装支架（71）内设置有供连接杆（73）穿过的滑动槽（712），所述连接杆（73）滑动安装于滑动槽（712）内，所述活动卡块（72）朝向竹排（4）的一侧设置有弧形卡槽（721），所述弧形卡槽（721）抵靠在竹排（4）上并配合插接槽（711）将竹排（4）夹持固定，所述安装组件（7）上设置有缆绳组件（8），所述造波组件（3）产生的波浪经过竹排（4）消浪，所述波高仪（5）用于测量消浪后的波高，所述波高仪（5）设置在移动组件（9）上；

所述连接杆（73）一侧与拉绳（74）的一端固定连接，所述拉绳（74）的另一端穿过滑动槽（712）并缠绕在系绳柱（75）上，所述系绳柱（75）固定安装于安装支架（71）上；

所述缆绳组件（8）包括连接缆绳（81）和测力缆绳（82），所述水槽（1）底部设置有固定支架（83）和定滑轮（84），所述安装支架（71）远离活动卡块（72）的一端通过连接缆绳（81）与固定支架（83）相连接，所述活动卡块（72）与测力缆绳（82）的一端相连接，所述测力缆绳（82）的另一端绕过定滑轮（84）后与拉力计（85）相连接，所述拉力计（85）设置在测力支架（86）上，所述测力支架（86）与支撑底座（2）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种竹筏消浪测试系统，其特征在于，所述造波组件（3）包括造波推板（31）、推拉杆（34）以及推拉气缸（36），所述造波推板（31）上端的两侧连接有转动支架（32），所述转动支架（32）通过转轴（33）转动安装于水槽（1）内，所述转动支架（32）上设置有推拉滑槽（35），所述推拉杆（34）两端适配滑动安装于推拉滑槽（35）内，所述推拉气缸（36）固定安装于水槽（1）上端，所述推拉气缸（36）的输出端与推拉杆（34）相连接。

3.根据权利要求2所述的一种竹筏消浪测试系统，其特征在于，所述造波推板（31）的宽度小于水槽（1）两内侧壁之间的间距。

4.根据权利要求1所述的一种竹筏消浪测试系统，其特征在于，所述移动组件（9）包括升降板（90）、升降螺杆（91）、移动支架（92）以及移动齿轮（94），所述波高仪（5）固定安装于升降板（90）上，所述升降板（90）设置在移动支架（92）之间，所述升降螺杆（91）螺纹贯穿升降板（90）的一端，所述升降螺杆（91）顶端与升降电机（93）相连接，所述升降螺杆（91）底端与移动支架（92）转动连接，所述移动齿轮（94）转动安装于移动支架（92）底部的一侧，所述移动支架（92）上设置有移动电机（95），所述移动电机（95）输出端与移动齿轮（94）相连接，所述支撑底座（2）上端设置有齿条（96），所述移动齿轮（94）与齿条（96）齿接配合，所述升降电机（93）通过升降螺杆（91）驱动升降板（90）上下移动，所述移动电机（95）通过移动齿轮（94）驱动移动支架（92）前后移动。

5.根据权利要求4所述的一种竹筏消浪测试系统，其特征在于，所述升降板（90）的另一端滑动贯穿设置有限位杆（97），所述移动支架（92）底部的另一侧转动安装有导向滑轮（98），所述支撑底座（2）上端设置有滑轨（99），所述导向滑轮（98）适配滑动安装于滑轨（99）上。

Images