[发明专利]一种适用于制造高阶非线性波的楔体柱塞造波装置

说明书

本发明公开了一种适用于制造高阶非线性波的楔体柱塞造波装置，包括伺服系统、运动模块、消波装置和水槽，伺服系统由伺服电机、驱动器、控制器以及人机交互界面组成，伺服电机的一侧通过固定支架安装有传动装置，传动装置的底端传动连接有运动模块，水槽的两侧对立设置有安装槽，安装槽的内部滑动套接有挡水板，且挡水板位于运动模块的后方，水槽远离挡水板的末端安装有消波装置。本发明通过将不同波形对应的楔体运动规则嵌入至伺服控制器中，控制伺服电机通过传动器带动楔体精确的作垂向运动，运动模块的运动速度、位置以及电机的力矩变化能够清楚地显示在人机交互界面上，用于实时监测造波设备的工作情况。

技术领域

本发明涉及工程试验造波领域，特别涉及一种适用于制造高阶非线性波的楔体柱塞造波装置。

背景技术

随着人类对海洋的不断探索，码头、渔场、海上平台、跨海大桥等基础设施迅速增加，这使得海上结构物的设计和服役不可避免地面临着波浪的挑战。因此，波浪本身的规律及其对船舶和海上结构的耦合作用一直是学者们的研究课题。然而，波浪传播的高度非线性和波浪—结构耦合的复杂性使得单一的理论分析相当复杂。因此，波浪水槽在研究波浪和验证理论分析的准确性方面发挥了不可或缺的作用。

目前的柱塞造波设备，其主要针对制造线性波浪以及由线性波组成的不规则波，而对于海洋工程中较为常用的高阶非线性波浪如斯托克斯波以及孤立波的造波效率较为低下，从而导致造波水槽的有效长度相对减小，增加了实验设备的造价，浪费了不必要的人力和物力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种适用于制造高阶非线性波的楔体柱塞造波装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种适用于制造高阶非线性波的楔体柱塞造波装置，包括伺服系统、运动模块、消波装置和水槽，所述伺服系统由伺服电机、驱动器、控制器以及人机交互界面组成，并通过动力电缆和数据传输线相连接，所述伺服电机的一侧通过固定支架安装有传动装置，所述传动装置的底端传动连接有运动模块，所述传动装置包括丝杆、头部法兰、齿轮箱、第一安装板、第二安装板和导轨，所述第一安装板与第二安装板平行设置，并在四角处通过导轨进行固定连接，所述第一安装板的顶端表面安装有头部法兰，所述头部法兰的顶端表面安装有丝杆，所述第二安装板的顶端表面安装有齿轮箱，且齿轮箱的底端与丝杆传动连接，其中任一所述导轨表面安装有接近开关，且接近开关的数量为二，并上下错位设置，所述接近开关之间设置有回零开关，所述水槽的两侧对立设置有安装槽，所述安装槽的内部滑动套接有挡水板，且挡水板位于运动模块的后方，所述水槽远离挡水板的末端安装有消波装置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述传动装置采用锥齿轮—滚珠丝杆升降台。

作为本发明的一种优选技术方案，所述运动模块为楔体结构，且楔角为 45°—60°。

作为本发明的一种优选技术方案，两侧的所述安装槽的外侧均安装有支撑板，所述支撑板的表面设置有标尺。

作为本发明的一种优选技术方案，所述消波装置由两层热塑性多孔合成树脂组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过将不同波形对应的楔体运动规则嵌入至伺服控制器中，控制伺服电机通过传动器带动楔体精确的作垂向运动，运动模块的运动速度、位置以及电机的力矩变化能够清楚地显示在人机交互界面上，用于实时监测造波设备的工作情况；更换不同角度楔角的楔体能够制造出大部分满足试验要求的不同波形包括线性波、斯托克斯波、孤立波以及不规则波；挡水板将造波设备与上游水体分开，提高了造波质量；位于水槽末端的消波装置能够消除大部分反射波，避免波浪发射对造波效果的影响。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：