[发明专利]一种风力驱动的离心式人工造浪装置及方法

说明书

本发明公开了一种风力驱动的离心式人工造浪装置及方法，包括水池、风车、减速机、连接盘、扭簧、力矩离合器、套筒、叶片和固定立柱；在风力的驱动下，风车通过减速机带动连接盘，卷动扭簧储存能量，当扭簧储能量达到设定值时，力矩离合器从固定立柱上脱开解锁，扭簧带动套筒及叶片爆发式高速转动，叶片部分或全部浸在水池的水中，高速带动池水，池水在离心力作用下沿径向高速向外运动，在水池中形成一道浪。扭簧能量释放完毕后，力矩离合器将套筒与固定立柱再次锁定，风车重新通过减速机和连接盘为扭簧蓄能，装置进入下一个造浪周期。本发明提出的新型风力驱动的离心式人工造浪装置利用可再生风能，绿色环保，经济性好。

技术领域

本发明涉及一种风力驱动的离心式人工造浪装置及方法，属于舰艇波浪环境适应性试验平台、波浪发电设备测试，以及大众体育、娱乐辅助设施范畴。

背景技术

目前主要的符合专业训练和比赛的人工造浪方法有两种，一种是动力牵动造浪板在造浪池中运动，利用造浪板推动池水形成浪(参考专利：①PCT/ES2008/000089，②PCT/US2013/059498，③US 8,366,347B2，④US 8,042,200B2)，优点是持续时间长，浪形较好，缺点是对造浪板和池底的空间几何形状要求较高，需要利用超级计算机进行数值仿真计算和优化设计，加工难度高，另外，该类型造浪船需要强大的牵引驱动设备，需要两台功率达到几个MW的大功率高压电机作为源动力，经过变速器驱动卷筒卷绕钢丝绳拖动造浪板在水池中运动，造浪板到达一端以后才能往回运动，开始造下一道浪，造浪周期比较长；目前另外一种人工造浪方式是利用多个连续排列的真空泵驱动水流，通过池底的反射制造卷浪(参考专利：⑤US2018266129A9，⑥USRE47023E，⑦US2018106058A1)，这种模式可是造出比较完美的卷浪，而且功率消耗比较小，当多个真空泵连续交替工作时，一个造浪池可以同时形成多道卷浪，供多个冲浪者使用，但缺点也很明显，实体浪较短，冲浪者在浪上横向运动范围非常小，一些需要有距离来加速的动作无法完成。传统动力牵引造浪板的造浪原理，在动力钢丝绳的牵引下，造浪板沿轨道往复运动，利用迎水面推动池水造浪。以上两种模式都需要消耗巨大功率的电能，对当地电网供配电设施容量有较高要求，或者需要先投资改造升级。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术对源动机功率要求过大，以及需要长行程，占地面积大的缺点，提供一种可以用自然风力做源动力，且占地面积小的人工造浪装置及方法，节省能源，绿色环保，而且相对于前面提到的参考专利，占地、造价和成本都要低很多。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种风力驱动的离心式人工造浪装置，包括水池、风车、减速机、连接盘、扭簧、力矩离合器、套筒、叶片和固定立柱；风车的转轴连接减速机输入轴，通过减速机降速并提高扭矩，减速机输出轴和连接盘连接，连接盘转动转动为扭簧蓄能，力矩离合器限制了扭簧储能的上限，当扭簧储能达到设计值时，力矩离合器动作使套筒和固定立柱脱开，套筒带动叶片爆发式高速转动，推动池水高速径向运动，形成一道浪，扭簧释放能量后，力矩离合器重新将套筒和固定立柱锁定，风车继续为扭簧蓄能。

进一步地，所述的风力驱动的离心式人工造浪装置，叶片环绕圆周均匀分布，叶片为平行于固定立柱轴线的平板，与套筒固定在一起。套筒相对于固定立柱在力矩离合器解锁的情况下可以转动，在力矩离合器将套筒和固定立柱锁定的情况下不能相互转动。

进一步地，所述的风力驱动的离心式人工造浪装置，叶片可以是平行于轴线的平板，也可以是平行于轴线渐开式的曲面板。

进一步地，所述的风力驱动的离心式人工造浪装置，风车可以是立轴风车，也可以是横轴风车。

进一步地，所述的风力驱动的离心式人工造浪装置，风车可以由电机、内燃机等源动机取代。