一種第一模態(tài)內(nèi)波造波的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)，包括底板、拍板和驅(qū)動裝置，在所述底板上固定有豎向支撐，所述拍板的側(cè)面中間鉸接在所述豎向支撐上；所述豎向支撐上固定有第一軌道，所述第一軌道上具有第一滑塊；所述底板上固定有第二軌道，所述第二軌道上具有第二滑塊；所述拍板上具有第一連接板和第二連接板，所述第一連接板的一端與所述拍板滑動連接，另一端與所述第一滑塊鉸接；所述第二連接板的一端與所述拍板滑動連接，另一端與所述第二滑塊鉸接；所述驅(qū)動裝置與所述第一滑塊或者第二滑塊連接。通過拍板以及第一連接板、第二連接板的運(yùn)動，對水體只產(chǎn)生水平方向的推力，避免了對水體產(chǎn)生渦旋力，推動水體產(chǎn)生第一模態(tài)內(nèi)波。
【專利說明】一種第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)波實(shí)驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋內(nèi)波是海洋中重要的中尺度現(xiàn)象，它是連接大尺度到小尺度能量傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)，在整個物理海洋研究中起著重要的作用。由于觀測資料的匱乏，實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行內(nèi)波實(shí)驗(yàn)成為研究內(nèi)波的一種重要途徑，它能將各種因素孤立起來處理，可以進(jìn)行內(nèi)波的生成、傳播與消衰機(jī)制等的研究。
[0003]實(shí)驗(yàn)中內(nèi)波生成的方式有很多種，常見的有采用重力塌陷、拖曳地形產(chǎn)生內(nèi)波以及利用造波機(jī)造波等方式，而其中采用造波機(jī)造波是最方便的生成內(nèi)波的方式。一般對于室內(nèi)內(nèi)波水槽實(shí)驗(yàn)來說，造波機(jī)是完成實(shí)驗(yàn)的重要部件。
[0004]海洋中絕大多數(shù)的內(nèi)波為第一模態(tài)的內(nèi)波，所以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究海洋內(nèi)波，主要是研究第一模態(tài)內(nèi)波。造波機(jī)是生成內(nèi)波的能量供給裝置，它通過拍板的簡諧機(jī)械運(yùn)動生成內(nèi)波。目前第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)一般采用仿照表面波造波機(jī)結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)，常見的方式為拍板搖拍式，拍板一端固定，整個拍板由電機(jī)帶動，以固定端為中心左右擺動產(chǎn)生內(nèi)波，這種造波方式既產(chǎn)生了第一模態(tài)波，也同時產(chǎn)生內(nèi)孤立波。
[0005]由于拍板一端固定，在實(shí)際造波過程中，整個拍板本身是做圓弧運(yùn)動，但整體對水體是水平推動的。這種圓弧運(yùn)動在表面波的造波過程中，是沒有影響的，因?yàn)榕陌屙敳渴窃谒嫔戏降?，不會對水體有任何影響。但是在內(nèi)波造波過程中，整個拍板是位于水面以下的，導(dǎo)致除了在躍層附近產(chǎn)生預(yù)想的第一模態(tài)內(nèi)波之外，在拍板做圓弧運(yùn)動時由于水的補(bǔ)償，會產(chǎn)生對水的擾動，對水體產(chǎn)生渦旋運(yùn)動，所以最終產(chǎn)生的內(nèi)波與實(shí)際需要的第一模態(tài)的內(nèi)波有所不同。所以在進(jìn)行第一模態(tài)內(nèi)波實(shí)驗(yàn)精細(xì)化測量時，比如PIV技術(shù)測量內(nèi)波的流場，或者紋影技術(shù)測量內(nèi)波的密度場變化等實(shí)驗(yàn)，會有很強(qiáng)的背景干擾，同時對實(shí)驗(yàn)結(jié)果也有直接的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種第一模態(tài)內(nèi)波的造波機(jī)，通過設(shè)計(jì)拍板以及拍板上的第一連接板和第二連接板，使得對水體只產(chǎn)生水平方向的推力，產(chǎn)生第一模態(tài)內(nèi)波。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種第一模態(tài)內(nèi)波的造波機(jī)，包括底板、拍板和驅(qū)動裝置，在所述底板上固定有豎向支撐，所述拍板的側(cè)面中間鉸接在所述豎向支撐上；所述豎向支撐上固定有第一軌道，所述第一軌道上具有第一滑塊；所述底板上固定有第二軌道，所述第二軌道上具有第二滑塊；所述拍板上具有第一連接板和第二連接板，所述第一連接板的一端與所述拍板滑動連接，另一端與所述第一滑塊鉸接；所述第二連接板的一端與所述拍板滑動連接，另一端與所述第二滑塊鉸接；所述驅(qū)動裝置與所述第一滑塊或者第二滑塊連接。[0008]進(jìn)一步的，所述第一連接板下端與所述拍板上部滑動連接，所述第一連接板上端與所述第一滑塊鉸接；所述第二連接板上端與所述拍板下部滑動連接，所述第二連接板下端與所述第二滑塊鉸接。
[0009]進(jìn)一步的，在所述拍板的長度方向固定有第三軌道，所述第三軌道上具有第三滑塊和第四滑塊，所述第一連接板下端固定在所述第三滑塊上，所述第二連接板上端固定在所述第四滑塊上。
[0010]進(jìn)一步的，所述第一連接板和第二連接板的寬度都等于所述拍板的寬度。
[0011]進(jìn)一步的，所述拍板的側(cè)面中間具有軸孔，所述軸孔內(nèi)具有軸，所述軸固定在所述豎向支撐上。
[0012]進(jìn)一步的，所述軸孔和軸之間具有軸承。
[0013]進(jìn)一步的，所述豎向支撐包括前擋板、后擋板和中擋板，所述第一軌道固定在所述中擋板的頂面上，所述豎向支撐還包括一個側(cè)擋板。
[0014]進(jìn)一步的，所述第二軌道設(shè)置在所述前擋板和中擋板之間的所述底板上。
[0015]進(jìn)一步的，所述中擋板的下部設(shè)置有長條形的通孔，所述第二滑塊上固定有固定板，所述固定板穿過所述長條形的通孔，所述固定板的另一端與所述第二連接板的下端鉸接。
[0016]進(jìn)一步的，所述長條形的通孔內(nèi)具有膠條，所述膠條上具有密閉的開口，所述固定板位于所述開口內(nèi)。
[0017]進(jìn)一步的，所述第一軌道、第二軌道和第三軌道都采用直線導(dǎo)軌。
[0018]進(jìn)一步的，所述驅(qū)動裝置為電機(jī)，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上連接有絲桿，所述絲桿上具有絲母座，所述絲母座與所述第二滑塊固定。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本發(fā)明所提出的第一模態(tài)內(nèi)波的造波機(jī)，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)第一模態(tài)內(nèi)波，通過拍板的側(cè)面中間鉸接在所述豎向支撐上，使得拍板繞中間的交接點(diǎn)運(yùn)動，同時拍板上滑動連接有第一連接板和第二連接板；并通過第一連接板和第二連接板，與第一滑塊和第二滑塊鉸接，保證了進(jìn)行水槽實(shí)驗(yàn)時，拍板以及第一連接板、第二連接板在水下左右擺動，第一連接板和第二連接板的鉸接端始終在各自的水平面內(nèi)左右擺動，所以拍板以及第一連接板、第二連接板的運(yùn)動，對水體只產(chǎn)生水平方向的推力,避免了對水體產(chǎn)生渦旋力,推動水體產(chǎn)生第一模態(tài)內(nèi)波。
[0020]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清
λ.Μ
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明所提出的第一模態(tài)內(nèi)波的造波機(jī)的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中去除前擋板和中擋板的中部后的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2中一個運(yùn)動狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖2中拍板和第一連接板、第二連接板的放大立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)的描述。[0023]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“中”、“后”、“左”、“右”
等指示的位置關(guān)系為基于附圖所示的位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0024]參閱圖1-4，是本發(fā)明所提出第一模態(tài)內(nèi)波的造波機(jī)的一個實(shí)施例，一種第一模態(tài)內(nèi)波的造波機(jī)，包括底板1、拍板2和驅(qū)動裝置，在底板I上固定有豎向支撐3，拍板2的側(cè)面中間鉸接在豎向支撐3上；使得拍板2繞中間的鉸接點(diǎn)運(yùn)動。
[0025]豎向支撐3上固定有第一軌道4，第一軌道4上具有第一滑塊41 ;底板I上固定有第二軌道5，第二軌道5上具有第二滑塊51 ;拍板2上具有第一連接板21和第二連接板22，第一連接板21的一端與拍板2滑動連接，另一端與第一滑塊41鉸接；第二連接板22的一端與拍板2滑動連接，另一端與第二滑塊51鉸接。
[0026]通過設(shè)置第一連接板21和第二連接板22，使第一連接板21和第二連接板22只相對于拍板2滑動運(yùn)動，因而第一連接板21和第二連接板22的運(yùn)動與拍板2運(yùn)動保持一致；并且第一連接板21和第二連接板22可以相對拍板2滑動，使得對水體有推動作用的拍板2、第一連接板21和第二連接板22的總體長度可以變化,使得拍板2、第一連接板21和第二連接板22整體左右擺動時，端部不做圓弧運(yùn)動。通過拍板2、第一連接板21和第二連接板22 —起推動水體形成第一模態(tài)內(nèi)波。
[0027]通過設(shè)置第一軌道4和第二軌道5，以及第一滑塊41和第二滑塊51并且通過分別與第一連接板21和第二連接板22鉸接，因而第一連接板21的鉸接端與第一滑塊41的運(yùn)動相同，第二連接板22的鉸接端與第二滑塊51的運(yùn)動相同，第一滑塊41在第一軌道4上左右運(yùn)動，第二滑塊51在第二軌道5上左右運(yùn)動；所以第一連接板21和第二連接板22的鉸接端始終在各自的水平面內(nèi)左右擺動，即第一連接板21和第二連接板22的端部為直線運(yùn)動，也就是拍板2以及第一連接板21、第二連接板22的運(yùn)動軌跡為以拍板中部的鉸接點(diǎn)相對稱的上下兩個等腰三角形，所以拍板2以及第一連接板21、第二連接板22對水體只產(chǎn)生水平方向的推力，避免了對水體產(chǎn)生渦旋力，推動水體產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)的第一模態(tài)內(nèi)波。
[0028]本實(shí)施例中，驅(qū)動裝置與第二滑塊51連接，驅(qū)動第二滑塊51在第二軌道5上左右運(yùn)動，帶動第二連接板22運(yùn)動，進(jìn)而帶動拍板2左右擺動，拍板2推動水體產(chǎn)生的第一模態(tài)內(nèi)波；從而也帶動第一連接板21運(yùn)動，以及帶動第一滑塊41在第一軌道4上運(yùn)動。第二滑塊51與第一滑塊41的運(yùn)動方向相反。
[0029]第一連接板21和第二連接板22與拍板2 —起參與對水體的推動，并且第一連接板21和第二連接板22可以看做是拍板2的可伸縮端部，所以第一連接板21和第二連接板22的寬度應(yīng)該相等，這樣第一連接板21和第二連接板22對水體的作用寬度與拍板對水體的作用寬度相等，進(jìn)一步保證了本實(shí)施例中的造波機(jī)在水中運(yùn)動時，產(chǎn)生的內(nèi)波為標(biāo)準(zhǔn)的第一模態(tài)的內(nèi)波，沒有產(chǎn)生任何的干擾波。
[0030]參閱圖2-4，為了第一連接板21和第二連接板22在運(yùn)動中對水體的推動作用一致，第一連接板21和第二連接板22相對于拍板2對稱設(shè)置；并且第一連接板21下端與拍板2上部滑動連接，第一連接板21上端與第一滑塊41鉸接；第二連接板22上端與拍板2下部滑動連接，第二連接板22下端與第二滑塊51鉸接。這樣第一連接板21和第二連接板22只能相對于拍板2上下滑動，在運(yùn)動過程中，擺動角度與拍板2保持一致，使得第一連接板21和第二連接板22的運(yùn)動產(chǎn)生的內(nèi)波，與拍板2形成的內(nèi)波一致。第一連接板21上部與第一滑塊41鉸接；本實(shí)施例中，第一連接板21上設(shè)置有軸孔，軸孔內(nèi)具有軸211，軸211可以在軸孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，軸211與第一滑塊41固定；第二連接板22上部與第二滑塊51鉸接，第二連接板22上設(shè)置有軸孔，軸孔內(nèi)具有軸221，軸221可以在軸孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，軸221與第二滑塊51固定。
[0031]為了第一連接板21和第二連接板22與拍板2滑動順暢，動作一致性好，在拍板2的長度方向上固定有第三軌道6，第三軌道6上具有第三滑塊61和第四滑塊62，第一連接板21下端固定在第三滑塊61上，第二連接板22上端固定在第四滑塊62上。第三滑塊61和第四滑塊62在第三軌道6上上下滑動，使得第一連接板21和第二連接板22相對拍板2上下運(yùn)動，參見圖4所示。
[0032]本實(shí)施中，豎向支撐I包括前擋板31、后擋板32、中擋板33和一個左側(cè)的側(cè)擋板34，第一軌道4固定在中擋板33的頂面上，參見圖1所示。
[0033]其他實(shí)施例中，豎向支撐I只要起到對拍板2和第一軌道4的支撐、固定作用就可，對豎向支撐I的具體結(jié)構(gòu)不作限制。例如也可以只設(shè)置中擋板33，或者設(shè)置中擋板33和后擋板32，或者設(shè)置后擋板32、中擋板33和側(cè)擋板34。
[0034]拍板2與豎向支撐I的鉸接有多種方式，本實(shí)施例中，在拍板2的側(cè)面中間具有軸孔，也就是軸孔位于拍板2長度方向的中心，軸孔內(nèi)安裝有軸23，軸23的兩端固定在分別中擋板33和后擋板32上。在軸孔和軸23設(shè)置有軸承24，使得拍板2運(yùn)動流暢、與軸23之間的摩擦力小。
[0035]本實(shí)施例的造波機(jī)只有一個左側(cè)的側(cè)擋板34，右側(cè)沒有側(cè)擋板，是因?yàn)樵谶M(jìn)行第一模態(tài)內(nèi)波的實(shí)驗(yàn)時，需要將造波機(jī)和水槽連接，造波機(jī)位于水槽的左側(cè)，造波機(jī)的后擋板32和中擋板33與水槽的兩個側(cè)面密封連接。水槽充水后，使得后擋板32、中擋板33和側(cè)擋板34圍成的空間內(nèi)也充滿了水，也就是拍板2、第一連接板21和第二連接板22都位于水中。
[0036]為了驅(qū)動裝置帶動第二滑塊51運(yùn)動時，避免對水體產(chǎn)生影響，將第二軌道5設(shè)置在前擋板31和中擋板33之間的底板I上。
[0037]為了第二連接板22下端與第二滑塊5的鉸接，在中擋板33的下部設(shè)置有長條形的通孔，在第二滑塊5上固定有固定板52，固定板52穿過長條形的通孔，固定板52的另一端與所述第二連接板5的下端鉸接，參見圖1所示。為了長條形通孔的密封，在長條形的通孔33內(nèi)具有膠條7，膠條上具有密閉的開口 71，固定板52位于開口 71內(nèi)，參見圖2所示。
[0038]本實(shí)施例中，第一軌道4、第二軌道5和第三軌道6都采用直線導(dǎo)軌；底板1、前擋板31、后擋板32、中擋板33、側(cè)擋板34、拍板2都采用有機(jī)玻璃，驅(qū)動裝置為電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上連接有絲桿，絲桿上具有絲母座，絲母座與第二滑塊51固定；通過電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，帶動絲桿轉(zhuǎn)動，從而絲母座與第二滑塊51沿第二軌道5運(yùn)動。
[0039]參閱圖2-3，說明本實(shí)施例中第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)的工作過程，以第二滑塊51由中部首先向右運(yùn)動為例說明:
A、將造波機(jī)的后擋板32和中擋板33與水槽的兩個側(cè)面密封連接，之后水槽內(nèi)充水；將絲桿與第二軌道5平行放置，將絲母座與第二滑塊51固定，之后啟動電機(jī)； B、電機(jī)帶動第二滑塊51沿第二軌道5向右運(yùn)動，從而帶動第二連接板22相對于拍板2向下運(yùn)動，同時拍板2下部向右移動，拍板2上部向左移動，即拍板2圍繞軸23逆時針轉(zhuǎn)動，從而拍板2上部向左推動水體，拍板2下部向右推動水體；拍板2上部向左運(yùn)動，帶動第一連接板4相對于拍板2向上運(yùn)動,從而帶動第一滑塊41在第一軌道4上向左滑動；
C、電機(jī)帶動第二滑塊51電機(jī)沿第二軌道5從右側(cè)向中部返回時，第二滑塊51帶動第二連接板22相對于拍板2向上運(yùn)動，同時拍板2下部向左移動，拍板2上部向右移動，即拍板2圍繞軸23順時針轉(zhuǎn)動，從而拍板2上部向右推動水體，拍板2下部向左推動水體；拍板2上部向右運(yùn)動，帶動第一連接板4相對于拍板2向下運(yùn)動，從而帶動第一滑塊41在第一軌道4上向右滑動；
D、之后，電機(jī)帶動第二滑塊51從中部向左運(yùn)動，以及從左側(cè)返回，完成一個循環(huán)；
E、重復(fù)步驟B至D。
[0040]所以,通過拍板2、第一連接板21和第二連接板22的運(yùn)動,在水槽內(nèi)形成第一模態(tài)內(nèi)波。
[0041]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)，包括底板、拍板和驅(qū)動裝置，在所述底板上固定有豎向支撐，其特征在于，所述拍板的側(cè)面中間鉸接在所述豎向支撐上；所述豎向支撐上固定有第一軌道，所述第一軌道上具有第一滑塊；所述底板上固定有第二軌道，所述第二軌道上具有第二滑塊；所述拍板上具有第一連接板和第二連接板，所述第一連接板的一端與所述拍板滑動連接，另一端與所述第一滑塊鉸接；所述第二連接板的一端與所述拍板滑動連接，另一端與所述第二滑塊鉸接；所述驅(qū)動裝置與所述第一滑塊或者第二滑塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)，其特征在于，所述第一連接板下端與所述拍板上部滑動連接，所述第一連接板上端與所述第一滑塊鉸接；所述第二連接板上端與所述拍板下部滑動連接，所述第二連接板下端與所述第二滑塊鉸接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)，其特征在于，在所述拍板的長度方向固定有第三軌道，所述第三軌道上具有第三滑塊和第四滑塊，所述第一連接板下端固定在所述第三滑塊上，所述第二連接板上端固定在所述第四滑塊上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)，其特征在于，所述第一連接板和第二連接板的寬度都等于所述拍板的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)，其特征在于，所述拍板的側(cè)面中間具有軸孔，所述軸孔內(nèi)具有軸，所述軸固定在所述豎向支撐上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)，其特征在于，所述豎向支撐包括前擋板、后擋板和中擋板，所述第一軌道固定在所述中擋板的頂面上，所述豎向支撐還包括一個側(cè)擋板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)，其特征在于，所述第二軌道設(shè)置在所述前擋板和中擋板之間的所述底板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)，其特征在于，所述中擋板的下部設(shè)置有長條形的通孔，所述第二滑塊上固定有固定板，所述固定板穿過所述長條形的通孔，所述固定板的另一端與所述第二連接板的下端鉸接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)，其特征在于，所述長條形的通孔內(nèi)具有膠條，所述膠條上具有密閉的開口，所述固定板位于所述開口內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的第一模態(tài)內(nèi)波造波機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動裝置為電機(jī)，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上連接有絲桿，所述絲桿上具有絲母座，所述絲母座與所述第二滑塊固定。
【文檔編號】E02B1/02GK103454064SQ201310427139
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】馬昕, 陳旭, 王偉, 王偉成, 馬永星 申請人:中國海洋大學(xué)