CN115898967A

CN115898967A - 造波机

Info

Publication number: CN115898967A
Application number: CN202211259285.1A
Authority: CN
Inventors: 景强; 韩万水; 许昕; 肖莉丽; 王佳佳; 向宇恒; 车思璐; 王俊峰
Original assignee: HONG KONG-ZHUHAI-MACAO BRIDGE AUTHORITY; Changan University
Current assignee: HONG KONG-ZHUHAI-MACAO BRIDGE AUTHORITY; Changan University
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2042-10-14
Also published as: CN115898967B

Abstract

本发明涉及一种造波机，包括槽体、动力机构、缓冲机构及推波板。槽体上设有容腔，缓冲机构与动力机构连接，推波板与缓冲机构连接，推波板设于容腔中并且能在动力机构的驱动下做往复运动。造波机的动力机构能够提供一个往复运动的动力并使推波板做往复运动，同时推波板推动水体做往复运动，从而能够制造人工波浪。推波板推动水体的过程中，水体会对推波板造成不稳定的力，这些不稳定的力最终会影响动力机构的正常工作。通过将缓冲机构与推波板直接相连，使缓冲机构能够吸收、存储部分由水体的作用力产生的能量，从而有效地降低了推波板传递至动力机构的力的作用效果，提高了动力机构的稳定性和安全性，进而降低了造波机的维护成本。

Description

造波机

技术领域

本发明涉及水动力试验技术领域，特别是涉及一种造波机。

背景技术

波浪作为近海地区构筑物的主要荷载，显著影响着近海构筑物的运营安全性。室内波浪水槽实验能够通过造波机在水槽中制造人工波浪，因此成为研究波浪对近海结构物的影响的核心手段。推波板式造波机作为使用最为广泛的造波机形式，其通过推波板的往复运动制造波浪。

造波机通过推波板的往复运动制造人工波浪。传统的造波机运行过程中，水槽内水体将对推波板施加不稳定的反作用力和冲击力，这些力最终将通过推波板传递至动力机构，影响动力机构的稳定性，不利于动力机构长期稳定运行。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种能够降低水体对动力机构的力的作用效果的造波机。

其技术方案如下：

一种造波机，包括槽体、动力机构、缓冲机构及推波板。所述槽体上设有容腔，所述缓冲机构与所述动力机构连接，所述推波板与所述缓冲机构连接，所述推波板设于所述容腔中并且能在所述动力机构的驱动下做往复运动。

上述造波机的动力机构能驱动推波板做往复运动，使得推波板推动水体做往复运动，从而能够制造人工波浪。推波板推动水体的过程中，水体会对推波板产生一个反作用力，并且由于水体的惯性和往复运动，水体还会对推波板造成不稳定的冲击力，这些不稳定的力最终会传递到动力机构上，影响动力机构的正常工作。通过将缓冲机构与推波板连接，从而使缓冲机构吸收、存储部分由水体的作用力产生的能量，从而有效地降低了推波板传递至动力机构的力的作用效果，提高了动力机构的稳定性和安全性，进而降低了造波机的维护成本。

在其中一个实施例中，所述缓冲机构包括安装板及弹性组件，所述安装板与所述传动组件连接，所述弹性组件设于所述安装板上，所述弹性组件与所述推波板连接。

在其中一个实施例中，所述弹性组件包括至少两个弹簧，所有所述弹簧均匀分布在所述安装板上。

在其中一个实施例中，所述安装板上设有减重孔。

在其中一个实施例中，所述造波机还包括分隔板，所述分隔板设于所述容腔中并将所述容腔分隔形成安装槽以及水槽，所述动力机构包括动力源以及传动组件，所述动力源设置于所述安装槽中，所述推波板以及所述缓冲机构设置于所述水槽中，所述分隔板上设有连通所述安装槽与所述水槽的避让孔，所述传动组件的一端与所述动力源连接，所述传动组件的另一端穿过所述避让孔并与所述缓冲机构连接。

在其中一个实施例中，所述造波机包括调高组件，所述调高组件设置在所述安装槽的底部，所述动力源设置在所述调高组件上并且所述动力源的高度与所述推波板的重心的高度相同。

在其中一个实施例中，所述避让孔的孔壁与所述传动组件之间设有润滑油。

在其中一个实施例中，所述造波机包括密封件，所述密封件与所述分隔板连接并用于封堵所述避让孔。

在其中一个实施例中，所述密封件包括与所述分隔板接触的第一接触面以及与所述第一接触面相对设置的第二接触面，所述第一接触面设有疏油层，所述第二接触面设有疏水层。

在其中一个实施例中，所述造波机还包括抗磨件，所述抗磨件设于所述避让孔的孔壁与所述传动组件之间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的造波机的结构示意图；

图2为本发明一实施例的造波机的分隔板开孔位置的结构示意图。

附图标记说明：

100、槽体，110、容腔，200、动力机构，210、动力源，220、传动组件，300、缓冲机构，310、安装板，320、弹性组件，400、推波板，500、分隔板，510、避让孔，600、调高组件，700、润滑油，800、密封件，900、抗磨件，910、格栅。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图2所示，一实施例的造波机，包括槽体100、动力机构200、缓冲机构300及推波板400。槽体100上设有容腔110，缓冲机构300与动力机构200连接，推波板400与缓冲机构300连接，推波板400设于容腔110中并且能在动力机构200的驱动下做往复运动。

本实施方式的造波机的动力机构200能驱动推波板做往复运动，同时推波板400推动水体做往复运动，从而能够制造人工波浪。通过对动力机构200和缓冲机构300的结构和参数进行调整，可以调节动力机构200到推波板400上动力的大小和方向，从而能够制造所需的波浪。推波板400推动水体的过程中，水体会对推波板400产生一个反作用力，并且由于水体的惯性和往复运动，水体还会对推波板400造成不稳定的冲击力，这些不稳定的力最终会传递到动力机构200上，影响动力机构200的正常工作。通过设置与推波板400连接的缓冲机构300，从而使缓冲机构300能够吸收、存储部分由水体的作用力产生的能量，从而有效地降低了推波板400传递至动力机构200的力的作用效果，提高了动力机构200的稳定性和安全性，进而降低了造波机的维护成本。

具体地，缓冲机构300包括安装板310及弹性组件320，安装板310与传动组件220连接，弹性组件320设于安装板310上，弹性组件320与推波板400连接。通过设置与推波板400连接的弹性组件320，使得弹性组件320能够吸收水体的作用力产生的能量，从而实现对动力机构200的缓冲，有效地降低了推波板400传递至动力机构200的力的作用效果，提高了动力机构200的稳定性。

在其他实施方式中，缓冲机构300还可以包括缓冲液压缸。缓冲液压缸可以承受较大的液压力，从而能够吸收大量由水体的作用力产生的能量，为动力机构提供了有效的缓冲，同时，当动力机构200也具有液压缸结构时，动力机构200能与缓冲液压缸组成液压控制系统，从而提高了对推波板400运动的控制，进而能够制造实验所需的波浪。可选地，缓冲液压缸的数量至少为两个并均匀分布。

具体地，弹性组件320包括至少两个弹簧，所有弹簧均匀分布在安装板310上。弹簧能够吸收水体的作用力产生的能量，将至少两个弹簧均匀地分布在安装板310上能够均匀、稳定地对推波板400整体进行缓冲，使得推波板400受力均匀，从而能够稳定地制造波浪。

优选地，在本实施例中，弹簧的弹簧数量为多个，弹簧的长度至多为15cm，弹簧刚度至少为106N/mm，从而兼顾传动的稳定性和缓冲效果。具体地，通过将弹簧的长度配置为小于或等于15cm，避免了在弹簧向推波板400传递运动的过程中，由于弹簧过长导致的在垂直方向上弹簧因重力过度弯曲的问题，从而保证了传动过程的稳定性。通过将弹簧配置为多个，从而使得载荷能均匀分布到各个弹簧中，避免单一个弹簧分担的作用力过大，延长了弹簧的使用寿命，避免需要将弹簧的直径设计得过大，便于设计、制造和使用。优选地，在本实施中，弹簧的弹簧数量大于或等于9个。通过将弹簧刚度配置为大于或等于106N/mm，从而保证弹簧在较小的长度下具有较好的缓冲效果。

在其他实施例中，弹性组件还可以包括海绵或橡胶垫片。海绵或橡胶垫片能够吸收水体的作用力产生的能量，使得推波板400受力均匀，从而能够稳定地制造波浪。

具体地，安装板310上设有减重孔。在安装板310上开设减重孔可以减轻安装板310的质量，节省材料，从而减少了造波机的制造成本。可选地，安装板310的截面面积小于推波板400的面积，从而进一步减轻安装板310的质量和制造成本。

具体地，本实施方式中造波机还包括分隔板500，分隔板500设于容腔110中并将容腔110分隔形成安装槽以及水槽，动力机构200包括动力源210以及传动组件220，动力源210设置于安装槽中，推波板400以及缓冲机构300设置于水槽中，分隔板500上设有连通安装槽与水槽的避让孔510，传动组件220的一端与动力源210连接，传动组件220的另一端穿过避让孔510并与缓冲机构300连接。

传统方案中，造波的动力源210设于槽体100的上方以防止造波过程中水渗入动力源210，此时动力源210的高度与推波板400的重心存在一定的高度差，因此必须设置复杂的传动方案才能将动力从位于高处的动力源210传递到位于低处的推波板400上，不便于造波机的设计和使用。而本实施例中通过分隔板500能够将动力源210与槽体100内的水体隔绝，使得动力源210可以直接安装在位于低处的安装槽内，降低了动力源210与推波板400的重心位置的高度差，从而可以设计较为简单的传动方案以向推波板400传递动力，便于设计使用。

具体地，本实施方式中的分隔板500与容腔110固接。通过将分隔板500与容腔110固接，从而使得推波板做往复运动时，水体不会冲散分隔板500而渗入动力机构200中，保证了造波机的正常工作。

在其他实施方式中，分隔板500与容腔110配合连接。可选地，容腔110中设有滑槽，所述分隔板500与容腔100滑动配合。分隔板500与槽体100滑动配合，当分隔板500损坏时可以将分隔板500从容腔110内滑动取出，从而便于分隔板500的更换和维护，保证了造波机的正常工作。

具体地，推波板400与容腔110密封配合，推波板400沿容腔110内壁做往复运动。通过将推波板400与容腔110密封配合，从而使推波板做往复运动时，能够将水体密封在推波板400外侧而不会进入分隔板500与推波板400之间的空间中，进而防止了安装板310和弹簧组件320因水体渗入而氧化生锈。

具体地，本实施例的造波机还包括调高组件600，调高组件600设置在安装槽的底部，动力源210设置在调高组件600上并且动力源210的高度与推波板400的重心的高度相同。调高组件600能够调节动力源210的高度，使得动力源210的高度与推波板400的重心的高度相同，此时可以设置一根水平的传动轴以向推波板400传递动力，传动方案简单，便于设计和使用。

具体地，本实施例中的调高组件600包括保护腔和垫块，保护腔上设有开关盖，动力源210设于保护腔中。保护腔能够遮蔽灰尘和雨水，防止灰尘和雨水影响动力源210正常工作，同时进一步防止水槽中的水渗入动力源210中，保护腔的底部设有垫块，动力源210设于垫块上，从而能够提升动力源210的高度，通过调节垫块的高度可以使动力源210的高度与推波板400的重心的高度相同，从而能够使传动方案简单，便于设计和使用。

在其他实施例中，调高组件600还可以包括调高支架，动力源210设置在调高支架上，从而能够提升动力源210的高度，通过调节调高支架的结构，可以使动力源210的高度与推波板400的重心的高度相同，从而能够使传动方案简单，便于设计和使用。

具体地，避让孔510的孔壁与传动组件220之间设有润滑油700。润滑油700在孔壁和传动组件220形成的摩擦表面形成一层油膜，使得传动组件220运动时受到的摩擦阻力更小，同时油膜避免了传动组件220直接与孔壁接触发生干摩擦，减轻了传动组件220和孔壁摩擦时造成的磨损。

优选地，润滑油700的运动粘度至少为40mm²/s，比重至少为0.965，从而能够有效减少传动组件220和避让孔510的孔壁的运动磨损。通过将润滑油700的运动粘度配置为大于或等于40mm²/s，比重配置为大于或等于0.965，从而保证润滑油700在传动组件220和避让孔510的孔壁形成的摩擦表面上能够形成足够厚的油膜，使得油膜具有较强的承载力，从而避免了在传动组件220运动过程中油膜被轻易破坏，降低了传动组件220和孔壁的运动磨损。

具体地，造波机包括密封件800，密封件800与分隔板500连接并用于封堵避让孔510。密封件800能够封堵避让孔510，从而能够防止液体从避让孔510内和/或外渗漏，防止了润滑油700泄漏，并且进一步地防止了水渗入动力机构200中，保证动力机构200能够正常工作。

具体地，密封件800包括与分隔板500接触的第一接触面、与第一接触面相对设置的第二接触面，第一接触面设有疏油层，第二接触面设有疏水层。密封件800第一接触面表面的疏油层能够防止润滑油700从孔内侧向外侧渗漏，第二接触面的疏水层能够防止水从孔外侧向内侧渗漏，进一步提高密封效果。

可选地，密封件800还包括连接第一接触面和第二接触面的第三接触面，第三接触面上设有疏水层，从而防止水从孔外侧向内侧渗漏，进一步提高密封效果。

具体地，造波机还包括抗磨件900，抗磨件900设于避让孔510的孔壁与传动组件220之间。通过将抗磨件900设于避让孔510的孔壁与传动组件220之间，使得抗磨件900能够与传动组件220直接接触而不与分隔板500接触，从而避免了分隔板500和传动组件220直接接触发生干摩擦，从而减少了传动组件220运动过程中造成分隔板500的磨损，便于设备维护。

具体地，本实施例的抗磨件900包括格栅910，格栅910为网状结构并由一组平行的栅条组成。格栅910设置于避让孔510的孔壁与传动组件220之间，传动组件220与格栅910直接接触，从而减少了传动组件200运动过程中造成的分隔板500的运动磨损，便于设备维护。

具体地，格栅910设于在传动组件220的两侧。优选地，格栅910布置在传动组件220的上方和下方，推波板400运动时沿着容腔110的内壁做往复运动，即推波板400在水平方向上的运动受到槽体容腔110的限制，因此推波板400和传动组件220主要在垂直方向上存在运动误差，将格栅910布置在传动组件220的上方和下方能有效地减少传动组件220和分隔板500的直接接触发生干摩擦，从而减少分隔板500的磨损。

优选地，格栅910的栅条数量至少为10条，从而保证格栅910能够实现抗磨损的效果。通过将格栅910的栅条数量配置为大于或等于10条，使得格栅910的栅条的排布较为紧密，保证了传动组件220运动时，格栅910与传动组件220能够充分接触，进而避免了传动组件220和分隔板500的直接接触，保证了格栅910能够充分实现抗磨损的效果。

优选地，格栅910的抗弯强度至少为100N·m²，从而保证格栅910能够实现抗磨损的效果。通过将格栅910的抗弯强度配置为至少为100N·m²，从而保证了传动组件220运动并与格栅910摩擦时，格栅910能够抵抗弯曲而不容易断裂，保证了格栅910的结构的稳定性，从而保证了格栅910与传动组件220能够持续接触，进而避免了传动组件220和分隔板500的直接接触，保证了格栅910能够充分实现抗磨损的效果。

优选地，格栅910与传动组件220之间的间隙至少为1cm，从而保证格栅910能够长期使用。通过在格栅910与传动组件220之间设置一定间隙，从而能够保证格栅910与传动组件220形成的摩擦表面能够被润滑油膜完全隔开，避免传动组件220和格栅910直接接触发生干摩擦，减少了格栅910的磨损，使得格栅910能够长期使用。

在其他的实施例中，抗磨件900也可以包括套筒或挡环，套筒或挡环设置在避让孔510的孔壁和传动组件220之间。套筒或挡环设置在孔壁和传动组件220之间，从而能够避免传动组件220和避让孔510的孔壁直接接触，减少了分隔板500的运动磨损。

具体地，动力源210包括伺服电动缸。伺服电动缸运动的精确度较高，从而能够为推波板400提供较为精确的动力，从而有利于稳定地制造所需的人工波浪。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims

1.一种造波机，其特征在于，包括：

槽体，所述槽体上设有容腔；

动力机构；

缓冲机构，所述缓冲机构与所述动力机构连接；以及

推波板，所述推波板与所述缓冲机构连接，所述推波板设于所述容腔中并且能在所述动力机构的驱动下做往复运动。

2.根据权利要求1所述的造波机，其特征在于，所述缓冲机构包括安装板及弹性组件，所述安装板与所述动力机构连接，所述弹性组件设于所述安装板上，所述弹性组件与所述推波板连接。

3.根据权利要求2所述的造波机，其特征在于，所述弹性组件包括至少两个弹簧，所有所述弹簧均匀分布在所述安装板上。

4.根据权利要求2所述的造波机，其特征在于，所述安装板上设有减重孔。

5.根据权利要求1所述的造波机，其特征在于，所述造波机还包括分隔板，所述分隔板设于所述容腔中并将所述容腔分隔形成安装槽以及水槽，所述动力机构包括动力源以及传动组件，所述动力源设置于所述安装槽中，所述推波板以及所述缓冲机构设置于所述水槽中，所述分隔板上设有连通所述安装槽与所述水槽的避让孔，所述传动组件的一端与所述动力源连接，所述传动组件的另一端穿过所述避让孔并与所述缓冲机构连接。

6.根据权利要求5所述的造波机，其特征在于，所述造波机包括调高组件，所述调高组件设置在所述安装槽的底部，所述动力源设置在所述调高组件上并且所述动力源的高度与所述推波板的重心的高度相同。

7.根据权利要求5所述的造波机，其特征在于，所述避让孔的孔壁与所述传动组件之间设有润滑油。

8.根据权利要求5所述的造波机，所述造波机包括密封件，所述密封件与所述分隔板连接并用于封堵所述避让孔。

9.根据权利要求8所述的造波机，其特征在于，所述密封件包括与所述分隔板接触的第一接触面以及与所述第一接触面相对设置的第二接触面，所述第一接触面设有疏油层，所述第二接触面设有疏水层。

10.根据权利要求5所述的造波机，其特征在于，所述造波机还包括抗磨件，所述抗磨件设于所述避让孔的孔壁与所述传动组件之间。