[实用新型]不完全齿轮齿条造波机装置

说明书

本实用新型公开了一种不完全齿轮齿条造波机装置，属于造波实验技术领域。本实用新型的一种不完全齿轮齿条造波机装置包括不完全齿轮、齿条结构、固定滑块机构、造波板、支撑结构、造波浮球、实验水槽和伺服电机与驱动器等组成的控制系统，其结构简单、易于装卸、成本低廉且容易搭建，可以灵活选择造波模式，即在伺服电机驱动运转的情况下均能实现推板、点波源或间歇性造波，并可以通过调整造波板角度在控制系统下造出不同频率和波幅的水波，为周期性结构或超材料结构调控水波的研究提供一种新的实验技术。

技术领域

本实用新型涉及一种不完全齿轮齿条造波机装置，属于实验造波技术领域。

背景技术

波浪的实验模拟非常重要，对水利、海上建筑、海上石油开采、船舶等许多领域的研究都具有重要的意义。水槽实验常用于模拟海洋波浪环境，是支撑海洋结构动力、海洋水动力学实验研究的一种技术。其中造波机就是一种与海洋实验水槽配套的基础设施，他的作用是在实验水槽中造出不同波长和波高的波浪，模拟实际波浪对船舶或其它海洋结构物的影响，以测定各种技术数据，为相关设计提供依据。

上述内容是传统造波机的适用情况，但近年来，对液体表面波的传播现象和调控机制研究成为热点，对其进行实验研究时使用传统实验水槽和造波机装置常会遇到无法满足需求、装置不灵活或实验费用高昂等问题。所以亟需一种造波机可以同时实现推板造波和点波源造波功能，缩短实验准备周期，减少实验模型费用。在此基础上研究液体表面波尤其是周期性结构或超材料结构对液体表面波的调控，不仅有助于拓展和加深对波动问题的理论认识，而且这在海洋工程或水利工程中对波浪灾害防护、波浪能源利用等方面有着潜在的价值。

经检索，关于造波机装置及其相关设计方法已有相关专利公开。如实用新型专利CN201720683615.8，公开了名为“水槽造波机”的专利；发明专利CN201710312953.5，公开了名为“一种无反射波浪水槽造波机”的专利；发明专利CN201810204838.0，公开了名为“一种基于多控制器同步控制的造波机系统”的专利。这些专利涉及到了造波机的机械装置以及其控制系统等，但这些造波机存在适用范围小、装卸情况不足或成本高昂等特点，尤其在周期性结构调控水波传播的研究当中并不满足使用情况。本实用新型就此设计了一种不完全齿轮齿条造波机装置及其控制系统，可以灵活的实现推板造波和点波源造波功能。

上述检索到或已知造波装置常用到液压推杆机构或摇杆机构造波，不仅设计复杂成本高昂，且装配难度高，仅能实现一种造波方式，而不能根据实验所需实现多种不同的造波效果，例如间歇性波动、点波源造波或波板造波。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于设计一种不完全齿轮齿条造波机装置，该造波机可在伺服电机单向转动实现推板造波、点波源造波或间歇性造波功能，从而用于水波调控的实验研究。

为实现上述发明目的，本实用新型的一种不完全齿轮齿条造波机装置包括不完全齿轮、齿条结构、固定滑块机构、传动结构、造波装置和实验水槽等。

不完全齿轮中心位置固定，其轮齿在圆周上连续分布，且轮齿数量在圆周上连续分布的角度小于等于180°。齿条结构包括一体化设计或固连为一体的第一齿条和第二齿条，第一齿条和第二齿条互相平行且其上的齿相对设置。不完全齿轮位于两个齿条之间。在不完全齿轮转动的一个周期中，不完全齿轮能与第一齿条和第二齿条分别啮合。

齿条结构两端均由固定滑块机构支撑固定，且齿条结构可相对固定滑块机构往复运动。固定滑块机构用于防止齿条结构剧烈振动，并确保其只进行单一方向的往复运动。

齿条结构与造波装置通过传动结构连接，通过传动结构向造波装置传递往复运动。齿条结构可安装于实验水槽上方。造波装置设置在实验水槽内，具体可位于水槽的一端，通过往复运动产生波浪。传动结构和造波装置可通过螺栓连接，传动结构与齿条结构间可通过铰接连接。可通过更换不同的造波装置实现不同的造波效果。