[发明专利]一种适用于波浪模拟试验的造波装置及其运行方法

摘要

本发明公开了一种适用于波浪模拟试验的造波装置及其运行方法，涉及波浪模拟发生和模型试验领域。本发明的一种适用于波浪模拟试验的造波装置主要包括试验水槽、动力及传动系统、造波系统、棘轮机构和岸坡模拟系统。动力及传动系统产生并输出整个装置运行所需的动能，造波系统产生不同运动性质和形态的波浪，棘轮机构能够控制整个装置的动能传输过程，并对电动机进行保护，岸坡模拟系统用以模拟不同坡度的水坝坝坡和堤岸岸坡。本发明结构简单，对外部能量消耗较少，能够根据试验工况产生具备不同波浪要素的波浪以及不同倾角的斜坡，有助于更加深入地探究波浪传播、变形、爬升和破碎等过程。

主权项

1.一种适用于波浪模拟试验的造波装置，其特征在于，主要包括试验水槽(1)、动力及传动系统(2)、造波系统(3)、棘轮机构(4)和岸坡模拟系统(5)；所述的动力及传动系统(2)包括固定平台(21)、电动机(22)、动力输入轴(23)、传动轴A(241)、传动轴B(242)、锥齿轮A(251)、锥齿轮B(252)、锥齿轮C(253)、差速器A(26A)、差速器B(26B)、支架A(260)、锥齿轮D(261)、锥齿轮E(262)、锥齿轮F(263)、锥齿轮G(264)、支架B(265)、锥齿轮H(266)、锥齿轮I(267)、锥齿轮J(268)、锥齿轮K(269)、锥齿轮L(271)、锥齿轮M(272)、锥齿轮N(273)、锥齿轮O(274)、动力输出轴A(281)、动力输出轴B(282)和动力输出轴C(283)，固定平台(21)位于试验水槽(1)上游段的左侧，固定平台(21)底部固定于地面，电动机(22)安装在固定平台(21)顶部的左侧，电动机(22)与动力输入轴(23)左端连接，动力输入轴(23)右端连接锥齿轮A(251)，锥齿轮A(251)与锥齿轮B(252)相互啮合，锥齿轮B(252)与锥齿轮C(253)相互啮合，锥齿轮C(253)的背面连接动力输出轴A(281)，差速器A(26A)通过支架A(260)固定在锥齿轮B(252)齿面的中央，差速器A(26A)由锥齿轮D(261)、锥齿轮E(262)、锥齿轮F(263)和锥齿轮G(264)组成，锥齿轮D(261)的背面与锥齿轮B(252)的齿面相对，沿逆时针方向设置的锥齿轮D(261)、锥齿轮E(262)、锥齿轮F(263)和锥齿轮G(264)依次啮合并围成一个正方形，差速器B(26B)通过支架B(265)固定在锥齿轮B(252)背面的中央，差速器B(26B)由锥齿轮H(266)、锥齿轮I(267)、锥齿轮J(268)和锥齿轮K(269)组成，锥齿轮H(266)的背面与锥齿轮B(252)的背面相对，沿逆时针方向设置的锥齿轮H(266)、锥齿轮I(267)、锥齿轮J(268)和锥齿轮K(269)依次啮合并围成一个正方形，传动轴A(241)和传动轴B(242)分别通过轴承座和轴承安装在固定平台(21)顶部中央的左右两侧，锥齿轮L(271)和锥齿轮F(263)固定在传动轴A(241)的左右两端，锥齿轮M(272)与锥齿轮L(271)相互啮合，锥齿轮M(272)的背面连接动力输出轴B(282)，锥齿轮J(268)与锥齿轮N(273)固定在传动轴B(242)的左右两端，锥齿轮N(273)与锥齿轮O(274)相互啮合，锥齿轮O(274)的背面连接动力输出轴C(283)；所述的造波系统(3)共有三组，三组造波系统(3)沿试验水槽(1)的长度方向自上游向下游依次布设，每组造波系统(3)均包括圆柱内齿轮(31)、基座(32)、导轨A(331)、导轨B(332)、限位器A(341)、限位器B(342)、圆柱外齿轮(35)、连杆(36)、固定杆A(371)、固定杆B(372)和造浪板(38)，圆柱内齿轮(31)通过连接在底部的基座(32)固定在试验水槽(1)左侧边壁的顶部，朝向试验水槽(1)内侧的基座(32)表面设置有导轨A(331)，导轨A(331)内安装限位器A(341)，限位器A(341)能够在导轨A(331)内自由滑动，导轨B(332)固定在试验水槽(1)右侧边壁顶部，导轨B(332)的位置与导轨A(331)相对称，导轨B(332)内安装限位器B(342)，限位器B(342)能够在导轨B(332)内自由滑动，圆柱外齿轮(35)位于圆柱内齿轮(31)内部并与圆柱内齿轮(31)相互啮合，三组造波系统(3)中的圆柱外齿轮(35)自试验水槽(1)上游向下游分别与动力输出轴C(283)、动力输出轴A(281)和动力输出轴B(282)连接，朝向试验水槽(1)内侧的圆柱外齿轮(35)表面中心处固定有连杆(36)，连杆(36)的底部连接固定杆A(371)，固定杆A(371)穿过限位器A(341)，造浪板(38)左端连接在固定杆A(371)的长度方向上并与固定杆A(371)垂直正交，造浪板(38)右端连接在固定杆B(372)的长度方向上并与固定杆B(372)垂直正交，固定杆B(372)穿过限位器B(342)；所述的棘轮机构(4)共有两组，一组位于锥齿轮F(263)与锥齿轮L(271)之间，另一组位于锥齿轮J(268)与锥齿轮N(273)之间，每组棘轮机构(4)均包括棘轮(41)、棘爪定位座(42)、方形孔(43)、支架C(44)、圆孔(45)、止回棘爪(46)和圆洞(47)，两组棘轮机构(4)中的棘轮(41)分别安装在传动轴A(241)和传动轴B(242)上，棘爪定位座(42)位于棘轮(41)的上方，棘爪定位座(42)通过支架C(44)固定在固定平台(21)顶部，方形孔(43)垂直贯穿棘爪定位座(42)的上下表面，朝向试验水槽(1)下游方向的棘爪定位座(42)外表面设有与方形孔(43)连通的圆孔(45)，止回棘爪(46)能够插入方形孔(43)，止回棘爪(46)的底部支撑在棘轮(41)的顶部，止回棘爪(46)表面设有圆洞(47)；所述的岸坡模拟系统(5)包括挡条(51)、主挡板(52)、滑轨(53)、副挡板(54)和合页铰链(55)，挡条(51)设置在试验水槽(1)下游方向的底板上，主挡板(52)正面朝向试验水槽(1)的上游方向，主挡板(52)背面设置有滑轨(53)，副挡板(54)能够在滑轨(53)内自由滑动，主挡板(52)的顶部通过合页铰链(55)连接在试验水槽(1)下游侧壁面的顶部。