[发明专利]一种多信号潮波生成器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟复合海洋潮汐实验装置，具体涉及一种多信号潮波生成器及其使用方法。

背景技术

随着沿海地区人口的剧烈增长、生产生活的日益频繁，以地下水作为城市发展水源供给的传统供水方式一方面引发了地下水水位过度下降，造成愈发严重的盐水入侵问题，进一步污染了水源，影响沿海地区的正常生活和社会发展；另一方面造成了大面积的土地盐碱化，对于沿海地区的生态环境造成了重要影响，土地质量受损、生态群落不复存在，原有淡水生物群落减少甚至濒临灭绝。

近年来，国内外学者都致力于相关领域的研究，大体上说，普遍采用物理模型实验展开深入研究，对影响盐水入侵的因素加以考虑，但由于盐水入侵涉及因素较多，尤其是海洋条件较难模拟，因此现有研究往往忽略简化海洋条件。部分学者考虑到海洋水力特征，将潮汐因素加入研究，但研究比较单一固定，无法实际模拟海洋的潮汐作用，现有的潮波生成器也只是能模拟简单的单信号潮波，不能对潮波信号进行复杂模拟。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有海岸带研究过程中，或者忽略潮汐作用或者将潮汐作用简化为线性变化、并且潮波装置可控条件少、调整及操作较为复杂等存在的不足，提供一种多信号潮波生成器及其使用方法，通过转动系统带动套管做复杂周期性运动，实现大小潮的潮波信号，从而模拟复杂海洋潮汐作用，利用巧妙的物理原理，其操作简单，造价低廉，性能稳定，使用方便。

技术方案：本发明的一种多信号潮波生成器，包括潮波套管系统、盐水箱、水泵、连接系统和转动系统，所述潮波套管系统的一端连接有盐水箱和水泵，潮波套管系统的另一端通过连接系统连接于转动系统；所述转动系统包括分别安装于两个电机上的第一转轴和第二转轴，两个电机分别连接有变压器；所述第一转轴上开设有开口向上的凹槽，该凹槽中固定有转轴套管，第一转轴的底端设置有固定式转轮，转轴套管的顶部伸出第一转轴的顶部，且转轴套管的顶端安装有不锈钢环；所述第二转轴的内部开设有凹槽，该凹槽中安装有活动式转轮；所述连接系统包括钢丝绳、定滑轮和支架，所述支架设置于潮波套管系统上方，定滑轮固定于支架顶端，钢丝绳的一端连接于潮波套管系统，另一端绕过定滑轮穿过转轴套管，绕过固定式转轮后固定于活动式转轮。

进一步的，所述潮波套管系统包括外管、安装于外管底部的底座以及安装于外管内部的套管，套管内部的底部套有内溢流管，内溢流管的另一端依次连通盐水箱和水泵，水泵的另一端与外管相连通；所述外管还与盐水库相连接，且外管、套管和内溢流管三者同心，套管在钢丝绳的牵引下可沿着内溢流管上下移动控制潮波水位；盐水由盐水箱泵入潮波套管系统，在套管上下移动过程中，盐水在套管的阻挡下维持相应的高度；当盐水水位超过套管水位后，多余部分从内溢流管溢出流入盐水箱，从而通过套管高度的变化调节潮波套管系统内盐水水位。

进一步的，所述内溢流管的底部设有第一控制阀门，第一控制阀门上设有导管与盐水箱相连通，所述外管与盐水库之间设有第二控制阀门。

为模拟多信号潮波，例如大小潮等，所述第二转轴在相应电机作用下作圆周运动，带动活动式转轮上的钢丝绳运动，由于钢丝绳绕过固定式转轮固定于活动式转轮上，使得固定式转轮在转轴套管内运动，最终第一转轴也以电机为中心作圆周运动。其中，第一转轴作圆周运动时，其内的钢丝绳也在运动，钢丝绳的运动会产生偏离，转轴套管的设置减小了钢丝绳的摇摆性，使潮波信号更加稳定。

进一步的，所述第一转轴和第二转轴的末端均设有机芯孔，该两个机芯孔与电机的机芯孔重叠，且固定式转轮与机芯孔同心以确保两者在同一半径作圆周运动。

一般，第一转轴在作圆周运动时，钢丝绳的运动不仅会受到限制，还有很大的摩擦，为保证钢丝绳的运动有一定范围的缓冲，也将钢丝绳与转轴套管的接触面积减小，防止在使用过程中摩擦力过大致使钢丝绳断开，所述转轴套管顶端呈向外开口喇叭型；转轴套管顶端外壁上套有不影响钢丝绳自由移动的光滑不锈钢环，能够保证在接触过程中钢丝绳受到保护作用，防止运行时间较长时钢丝绳被转轴边缘割断。

进一步的，所述第一转轴的两侧开设有对称的与凹槽相通的卡槽，卡槽中设有伸入凹槽中固定转轴套管的固定件(例如可以是螺栓、螺钉等)，利用固定件将转轴套管固定在转轴空心的凹槽内，还可通过改变转轴套管的位置来调整大小潮的振幅。

本发明还公开了一种多信号潮波生成器的使用方法，包括以下步骤：

(1)按实验所需，在盐水箱中配好盐水，将转轴套管利用固定件固定，将活动式转轮固定于第二转轴的凹槽中某一位置，拉紧钢丝绳一端并系紧于活动转轮上；