[发明专利]超重力场下的波浪模拟发生装置

说明书

本发明公开了超重力场下的波浪模拟发生装置，吸波单元的采用能够增强吸波效果，降低反射波对波形的影响，保证波浪模拟实验对真实环境模拟的相似度；吸波单元可根据造波单元产生的波形来调整吸波板的位置和格栅开口大小，保证最优的吸波效果；造波单元以简单的结构形式实现了力的传递和运动的解耦，相比于以往传动路径长且结构复杂的传动结构，其受离心场变形导致机构卡死的影响更小，更容易保证传动机构的刚性与稳定性；且区别于传统地整体移动推板的方式，只推动推板的上部，推板所承受的载荷小，因此所需要的动力也小，适用于高水深、大幅值波浪的模拟。

技术领域

本发明属于波浪模拟发生技术领域，具体涉及超重力场下的波浪模拟发生装置。

背景技术

在超重力场环境下，波浪模拟发生装置基于缩比效应产生不同波高、不同历时的波浪，为揭示和研究波浪引发的海洋工程灾害对海洋结构物的破坏过程与作用机理提供模拟试验平台，也为海洋资源开发平台等海洋工程结构与管路设计方法提供验证平台。

国内外已有少数科研机构建设超重力场环境下的波浪模拟发生装置，如香港科技大学的推板式造波模拟装置，新加坡国立大学的摇板式造波模拟装置和浙江大学的摇板式造波模拟装置等。香港科技大学的推板式造波模拟装置通过液压缸往复运动带动推板运动，进而使推板推动模型箱中的水体产生波浪；新加坡国立大学和浙江大学的摇板式造波模拟装置采用电机驱动凸轮盘，凸轮盘带动连杆和滑动机构往复运动，进而使摇板推动模型箱中的水体产生波浪。

推板式造波的结构形式能够产生较高频率的波浪，但受超重力场环境下模型箱尺寸的限制，通常较难形成有效的波形。另外，推板式造波采用整体移动推板的方式，整个推板所承受的载荷较大，因此所需要的动力也较大。特别是对于高水深、大幅值波浪的模拟，推板式造波的结构形式不适用。

摇板式造波装置采用摇板往复摆动的形式推动水体，推动水体时摇板所承受的载荷较小，因此所需的动力也较小。当前的摇板式造波均采用电机驱动，凸轮和连杆传力，滑动机构实现运动解耦的结构形式，其结构形式复杂、力传递路径较长，特别是在高g值超重力场环境下，传力结构容易产生变形从而导致机构卡死的现象发生。另外，电机在高g值超重力场环境下应用，需要改进电机的结构设计，并且考虑电机的安装方式才能保证电机工作状态稳定，有效工作。

为了解决以上问题我方研发出了一种超重力场下的波浪模拟发生装置。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超重力场下的波浪模拟发生装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

超重力场下的波浪模拟发生装置，安装在在离心机吊篮中，波浪模拟发生装置包括：

模型箱；在模型箱内底部设置土体，土体上设置模拟海工结构物，水置于模型箱内土体上部；

用于控制模型箱内水体水位的水位控制单元；

用于向模拟海工结构物所处方向制造波浪的造波单元；

波浪模拟发生装置还包括：

用于对应吸收造波单元产生的不同波形波浪的吸波单元。

吸波单元的采用能够增强吸波效果，降低反射波对波形的影响，保证波浪模拟实验对真实环境模拟的相似度。

具体地，模拟海工结构物设置在造波单元与吸波单元之间，吸波单元包括：

吸波板；吸波板的板面上设置有间隔均匀、竖向排布的多个通孔，

第一导轨滑块组件；包括导轨和滑块，导轨安装在模型箱的顶部，滑块可滑动安装在导轨上，吸波板的上端与滑块固定连接，吸波板的移动方向为朝向或远离造波单元的方向；