CN209673327U - 用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种结构设计新颖、操作简便的用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置；它包括水槽；所述水槽内设有两个推板，分别为上推板和下推板，水槽内盛装有两种密度不同的溶液，其中，大密度的溶液位于下方，小密度的溶液位于上方，两种密度之间为分界面；所述上推板设置于分界面上方，且上推板的下端位于分界面上；所述下推板位于分界面下方，且所述下推板的上端位于分界面上，所述下推板的下端与水槽底部之间设有间隙。

Description

用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置

技术领域

本实用新型涉及洋工程研究技术领域，尤其涉及一种用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置。

背景技术

海洋内波是发生在密度稳定层化的海水内部的一种波动，其最大振幅出现在海洋内部，波动频率介于惯性频率和浮性频率之间。由于是产生于海洋内部，内波的恢复力在高频时主要是约化重力（重力和浮力的合力）；当频率低至惯性频率时，恢复力主要是地转柯氏力，这是它不同于表面波的一个重要特征。

海洋中的内孤立波是一种非常特殊的内波，是海洋中的一种中小尺度过程，它能够长距离传播而且保持它的波形基本不变。典型的内孤立波，其波长和周期分布在很宽的范围内，常见波长为数百米至近千米，周期一般为数十分钟，一般以波包的形式传播，大多数情况下，头波的振幅最大，可达几十米甚至上百米。

内孤立波的研究对海洋声学、海洋资源的开发利用、海洋军事和海洋工程等发面都有着非常深远的影响。内波在海洋中起着重要的动力学作用，是能量和动量垂向传输的重要载体，影响着海洋环境和生态保护、全球的气候变化、渔业资源和海洋矿产的开发利用。同样，内孤立波也是一把双刃剑，大振幅内孤立波的存在，引起海洋的等温面和等密度面起伏，会影响海洋中声信号的传播速度和方向，降低了声纳性能，增加了水下通讯和目标探测的困难。大幅度的内孤立波除产生等密度面大幅度垂向起伏外，还产生具有强垂向剪切的往复水平流，会对海上作业平台产生破坏作用。特别是大幅度内孤立波在近海面会产生强剪应力，常使得作业产生操作困难。

内孤立波的波致流（在传播过程中产生的扰动可导致海面水强烈辐聚和突性发性的辐强流）和其极强的速度切变，波高可达到几百米，波长数百米，甚至万米以上。跃层间形成两支相反方向的内波流，移动速度超过后，便会形成犹如剪刀般的垂直作用力，对于石油钻井平台等水下工程设施有极大的破坏作用。加拿大戴维斯海峡深水区的一座石油钻探平台，就曾遭内波袭击而不得不中断作业，为此，美国英特俄辛公司为其专门安装了内波预警系统，以保障其安全作业。

我国南海北部是一个石油资源十分丰富且海洋环境相当复杂的海区，此海域的内孤立波发生最为频繁，最大移动速度2m/s，对这里的海洋石油资源开发所用平台的安全可能会产生破坏性的影响。除此之外，海底地震、沙波和水下沙脊更是随时可能发生或形成，给超深海油气田的勘探、开采和输送带来巨大的成本损耗和不可控风险。1990年夏、秋季，位于我国南海的“南海Ⅵ号”石油钻机，也曾遭受周期性的强内波波致流的袭击，致使石油钻井倾斜2.5°，摆幅40m。钻管被拉下3.9m，使钻井作业受到严重影响。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种结构设计新颖、操作简便的用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案为：

设计一种用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置，它包括水槽；所述水槽内设有两个推板，分别为上推板和下推板，水槽内盛装有两种密度不同的溶液，其中，大密度的溶液位于下方，小密度的溶液位于上方，两种密度之间为分界面；所述上推板设置于分界面上方，且上推板的下端位于分界面上；所述下推板位于分界面下方，且所述下推板的上端位于分界面上，所述下推板的下端与水槽底部之间设有间隙；

优选的，所述上推板、下推板均与水槽同宽；

优选的，所述上推板位于第一滑动机构上；所述第一滑动机构包括分别设置于水槽左右两侧侧壁上的第一滑槽，位于同一侧壁上的所述第一滑槽为两个并上下间隔设置；所述上推板的四个角处分别设有第一滑轮，所述上推板四个角处的第一滑轮分别设置于对应的第一滑槽内；

优选的，所述下推板位于第二滑动机构上；所述第二滑动机构包括分别设置于水槽左右两侧侧壁上的第二滑槽，位于同一侧壁上的所述第二滑槽为两个并上下间隔设置；所述下推板的四个角处分别设有第二滑轮，所述上推板四个角处的第二滑轮分别设置于对应的第二滑槽内；

优选的，所述水槽内的前端和后端分别设有一止波件，所述止波件为网状结构。

优选的，所述上推板和下推板的中部分别设有上推杆、下推杆，所述上推杆、下推杆由水槽的同一端穿过水槽端部的侧壁延伸至水槽外部。

优选的，还包括驱动所述上推板和下推板反方向运动的驱动机构，所述驱动机构包括一横向固定于水槽外的驱动缸；还包括一纵杆，所述驱动缸上的推杆与纵杆中部连接；所述纵杆的上端与上推杆端部固定连接，所述纵杆的下端固定连接有一横杆，所述横杆与所述下推杆平行；还包括两个定齿轮，所述横杆的下表面设有齿带，所述横杆上的齿带位于两个定齿轮的上侧并与两个定齿轮啮合；位于所述水槽外的下推杆上表面上亦设有齿带，所述下推杆上的齿带位于两个定齿轮的下侧并亦与两个定齿轮啮合。

优选的，设置于水槽内同一端的止波件分别为至少两个，且前后间隔设置。

优选的，所述大密度的溶液为浓盐水，所述小密度的溶液为淡水。

优选的，所述上推杆、下推杆分别通过第一轴密封件、第二轴密封件穿过所述水槽端部侧壁。

本实用新型的有益效果在于：

本装置其结构简单，使用方便，易于建造，成本较低，通过本装置的使用可以较为简单的实现内孤立波的造波，有利于促进内孤立波的研究，具有重要的社会意义和经济价值。

附图说明

图1为本实用新型的主要结构示意图；

图2为本实用新型的截面结构示意图；

图3为本实用新型的主要结构另一示意图；

图中：1.水槽;2.分界面;3.淡水液面;4.上推板;5.下推板;6.内孤立波；7.止波件;8.第一滑槽;9.第二滑槽;10、11.第一滑轮;12.第二滑轮;13.间隙;14.上推杆;15.下推杆;16.第一轴密封件;17.第二轴密封件;18.纵杆;19.横杆;20、21.定齿轮;22.推杆;23.驱动缸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

实施例1：一种用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置，参见图1至图3；它包括水槽1；所述水槽1内设有两个推板，分别为上推板4和下推板5，水槽1内盛装有两种密度不同的溶液，其中，大密度的溶液位于下方，小密度的溶液位于上方，其中，所述大密度的溶液为浓盐水，所述小密度的溶液为淡水，两种密度之间为分界面2；所述上推板4设置于分界面上方，且上推板4的下端位于分界面上；所述下推板5位于分界面下方，且所述下推板5的上端位于分界面上，所述下推板的下端与水槽1底部之间设有间隙13；所述上推板、下推板均与水槽同宽；

进一步的，本设计中的所述上推板4位于第一滑动机构上；具体的，所述第一滑动机构包括分别设置于水槽1左右两侧侧壁上的第一滑槽8，位于同一侧壁上的所述第一滑槽8为两个并上下间隔设置；所述上推板的四个角处分别设有第一滑轮10、11，所述上推板四个角处的第一滑轮分别设置于对应的第一滑槽内并可滑动。

进一步的，所述下推板位于第二滑动机构上；具体的，所述第二滑动机构包括分别设置于水槽1左右两侧侧壁上的第二滑槽9，位于同一侧壁上的所述第二滑槽为两个并上下间隔设置；所述下推板的四个角处分别设有第二滑轮12，所述上推板四个角处的第二滑轮分别设置于对应的第二滑槽内。

进一步的，本设计还在所述水槽1内的前端和后端分别设有一止波件7，所述止波件7为网状结构，设置于水槽内同一端的止波件分别为至少两个，且前后间隔设置。

进一步的，为了实现对上推板、下推板的推动，本设计在所述上推板和下推板的中部分别设有上推杆14、下推杆15，所述上推杆14、下推杆15由水槽1的同一端穿过水槽端部的侧壁延伸至水槽外部，具体的，所述上推杆、下推杆分别通过第一轴密封件16、第二轴密封件17穿过所述水槽1端部侧壁。

进一步的，本设计它还包括驱动所述上推板4和下推板5反方向运动的驱动机构，所述驱动机构包括一横向固定于水槽1外的驱动缸23；还包括一纵杆18，所述驱动缸上的推杆22与纵杆18中部连接；所述纵杆18的上端与上推杆14端部固定连接，所述纵杆18的下端固定连接有一横杆19，所述横杆19与所述下推杆平行；还包括两个定齿轮20、21，所述横杆19的下表面设有齿带，所述横杆上的齿带位于两个定齿轮的上侧并与两个定齿轮啮合；位于所述水槽外的下推杆上表面上亦设有齿带，所述下推杆上的齿带位于两个定齿轮的下侧并亦与两个定齿轮啮合。

在实施造波时，控制驱动缸通过推杆驱动上推杆和下推杆向后移动，移动时，上推板通过上推杆向后移动，而下推杆通过两个定齿轮实现反向运动，即下推杆向前推动，此时上推杆和下推杆同步运动，从而可实现上推板和下推板同时反向水平运动，使水槽内的两层流体产生反向流动，从而在两层流体分层界面上产生上凸或下凹的内孤立波6，通过此方式产生的内孤立波6可对其内孤立波进行研究，而产生的内孤立波通过水槽内端部的止波件消除。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置，它包括水槽；其特征在于：所述水槽内设有两个推板，分别为上推板和下推板，水槽内盛装有两种密度不同的溶液，其中，大密度的溶液位于下方，小密度的溶液位于上方，两种密度之间为分界面；所述上推板设置于分界面上方，且上推板的下端位于分界面上；所述下推板位于分界面下方，且所述下推板的上端位于分界面上，所述下推板的下端与水槽底部之间设有间隙；

所述上推板、下推板均与水槽同宽；

所述上推板位于第一滑动机构上；所述第一滑动机构包括分别设置于水槽左右两侧侧壁上的第一滑槽，位于同一侧壁上的所述第一滑槽为两个并上下间隔设置；所述上推板的四个角处分别设有第一滑轮，所述上推板四个角处的第一滑轮分别设置于对应的第一滑槽内；

所述下推板位于第二滑动机构上；所述第二滑动机构包括分别设置于水槽左右两侧侧壁上的第二滑槽，位于同一侧壁上的所述第二滑槽为两个并上下间隔设置；所述下推板的四个角处分别设有第二滑轮，所述上推板四个角处的第二滑轮分别设置于对应的第二滑槽内；

所述水槽内的前端和后端分别设有一止波件，所述止波件为网状结构。

2.如权利要求1所述的用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置，其特征在于：所述上推板和下推板的中部分别设有上推杆、下推杆，所述上推杆、下推杆由水槽的同一端穿过水槽端部的侧壁延伸至水槽外部。

3.如权利要求2所述的用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置，其特征在于：还包括驱动所述上推板和下推板反方向运动的驱动机构，所述驱动机构包括一横向固定于水槽外的驱动缸；还包括一纵杆，所述驱动缸上的推杆与纵杆中部连接；所述纵杆的上端与上推杆端部固定连接，所述纵杆的下端固定连接有一横杆，所述横杆与所述下推杆平行；还包括两个定齿轮，所述横杆的下表面设有齿带，所述横杆上的齿带位于两个定齿轮的上侧并与两个定齿轮啮合；位于所述水槽外的下推杆上表面上亦设有齿带，所述下推杆上的齿带位于两个定齿轮的下侧并亦与两个定齿轮啮合。

4.如权利要求3所述的用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置，其特征在于：设置于水槽内同一端的止波件分别为至少两个，且前后间隔设置。

5.如权利要求4所述的用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置，其特征在于：所述大密度的溶液为浓盐水，所述小密度的溶液为淡水。

6.如权利要求5所述的用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置，其特征在于：所述上推杆、下推杆分别通过第一轴密封件、第二轴密封件穿过所述水槽端部侧壁。