本發(fā)明涉及一種被動式水輪消波裝置，尤其涉及一種船模水池消波裝置，屬于船模試驗水池消波技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

船模水池試驗中，若船模航速較低，由造波機生成并傳播到水池另一端的波浪，會返回船模附近，進而干擾船模的運動，影響實驗結(jié)果的準確性；另外，在船?？焖傩栽囼炛校粩_動后的水面需要較長時間才能平靜下來，所以航次間需要“等水”，而水池實驗成本高昂，“等水”浪費了寶貴的實驗時間，增加了實驗成本。隨著實驗技術(shù)水平的提高，各水池都在積極探索更有效的消波方案，提高實驗精確性，并縮短實驗等水時間，提高實驗效率。為了消除由造波機生成并傳播到水池另一端的波浪，不使其返回而影響模型試驗結(jié)果，或為了消除水池的余波，縮短等水時間，通常在水池的始端、水池一側(cè)或兩側(cè)的池壁水面附近加設(shè)消波裝置，消波裝置的種類有很多，大體可分為主動式和被動式，消波效果也不盡相同。

雖然國內(nèi)外在消波結(jié)構(gòu)方面進行了一些研究，但是針對于船模試驗水池消波裝置的研究非常少，而船模試驗對于船舶行業(yè)發(fā)展得重要性是毋庸置疑的，因此本發(fā)明裝置對于船模水池消波技術(shù)的發(fā)展也能夠起到一定的促進作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種船模水池消波裝置，其結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，成本較低，能夠有效的減弱波浪傳遞的能量和形式，實現(xiàn)了安全性與經(jīng)濟性的統(tǒng)一。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：包括兩個升降機構(gòu)和設(shè)置在升降機構(gòu)之間的水輪裝置，每個所述升降機構(gòu)包括升降卡槽、安裝在升降卡槽上的控制電機、與控制電機輸出軸連接的齒輪箱、與齒輪箱輸出端連接的螺旋桿、安裝在螺旋桿上的水輪固定軸，所述水輪固定軸設(shè)置在升降卡槽中，所述水輪裝置包括固定軸心、通過轉(zhuǎn)動軸承安裝在固定軸心上的水輪轉(zhuǎn)動軸、安裝在水輪轉(zhuǎn)動軸上的由水輪葉片組成的水輪，所述固定軸心的兩端與對應(yīng)的水輪固定軸固連。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述水輪葉片是平板矩形葉片或是半圓形葉片或橢圓形葉片或齒輪型葉片或波浪形葉片。

2.水輪葉片的個數(shù)是5-9個。

3.所述水輪葉片上設(shè)置有凹槽或凸起或鏤空孔，且凹槽或凸起或鏤空孔的個數(shù)是3-6個。

4.所述水輪是沿著水輪轉(zhuǎn)動軸的長度方向連續(xù)布置或等間距間斷布置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過升降機調(diào)節(jié)水輪相對于水面的位置可以實現(xiàn)定點位置消波作用；當來流中的波浪沖擊到水輪消波裝置上，可以帶動水輪轉(zhuǎn)動，使得波浪傳遞的能量形式轉(zhuǎn)化為水輪轉(zhuǎn)動所需要的機械能，最終能夠?qū)崿F(xiàn)高效快速消波；水輪所具有的周向同性使得水輪消波裝置對于波浪入射角不具敏感性，結(jié)構(gòu)簡單，消波效果穩(wěn)定。本發(fā)明的水輪葉片還可以是不同的形式而且分布不同形式和數(shù)量的凹槽、凸起、鏤空孔/槽，當波浪通過水輪葉片時，這些附加設(shè)施會起到輔助消波的作用，這對于消波效果將會產(chǎn)生更加明顯的作用。

附圖說明

圖1a、圖1b、圖1c分別是本發(fā)明的主視圖、側(cè)視圖和俯視圖；

圖2是波浪遭遇本發(fā)明的消波裝置時的示意圖；

圖3是本發(fā)明的水輪裝置升降電機控制系統(tǒng)圖；

圖4是水輪裝置與螺旋桿連接系統(tǒng)的示意圖；

圖5是本發(fā)明的水輪裝置轉(zhuǎn)動消波示意圖；

圖6a、圖6b分別是普通平板矩形葉片水輪的側(cè)視圖和軸測圖；

圖7a、圖7b分別是橢圓形與平板矩形組合葉片水輪的側(cè)視圖和軸測圖；

圖8a、圖8b分別是帶有凸起的橢圓形與平板矩形組合葉片水輪的側(cè)視圖和軸測圖；

圖9是帶有矩形鏤空槽的葉片水輪的示意圖；

圖10a、圖10b、圖10c分別是周期性間斷分布的葉片水輪的側(cè)視圖、俯視圖和軸測圖；

圖11是本發(fā)明的軸測圖。

圖中：1.水輪裝置、2.升降卡槽、3.螺旋桿、4.水輪葉片、5.模擬波浪、6.控制電機、7.固定基座、8.電機輸出軸、9.轉(zhuǎn)速齒輪箱、10.齒輪箱輸入端、11.齒輪箱輸出端、12.螺旋桿、13螺旋桿、14.水輪固定軸、15.固定軸心、16.轉(zhuǎn)動軸承、17.水輪轉(zhuǎn)動軸。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

結(jié)合圖1a至圖11，本發(fā)明的水池消波裝置包括升降機構(gòu)和水輪裝置，所述水輪裝置1由水輪葉片4、水輪轉(zhuǎn)動軸17、固定軸心15、轉(zhuǎn)動軸承16和水輪固定軸14組成，在波浪的沖下帶動水輪轉(zhuǎn)動削減波能，達到快速消波；升降機構(gòu)包括兩部分：電機控制系統(tǒng)和水輪裝置與螺旋桿的連接系統(tǒng)，主要包括控制電機6、螺旋桿3(升降螺桿)、升降卡槽2，可以轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)消波裝置的位置，實現(xiàn)定點消波。

進一步地，所述水輪裝置的截面葉片邊緣形狀有多種，平板矩形、半圓形、橢圓形，齒輪形、波浪形以及多種混合組成形式。且所述水輪裝置的截面葉片數(shù)量為5—9個不等

進一步地，所述水輪裝置的截面葉片在水輪軸向方向上可以是連續(xù)或周期性間斷分布。所述水輪裝置的截面葉片在水輪軸向方向上周期性間斷分布的總長度占水池寬度比應(yīng)該超過3/4.

進一步地，所述水輪裝置的葉片上可以分布不同的凹槽、凸起、鏤空孔/槽。且所述水輪裝置的葉片上的凹槽、凸起、鏤空孔/槽的數(shù)量為3—6個不等。所述水輪裝置的葉片上的凹槽、凸起、鏤空孔/槽的大小可以是相同的或者呈某種規(guī)律分布

本發(fā)明消波時需要根據(jù)水池的深度和造波機所產(chǎn)生的波的類型來調(diào)整水輪消波裝置在水池中的高度位置，首先啟動控制電機6，控制電機輸出軸8帶動轉(zhuǎn)速齒輪箱9內(nèi)的齒輪組轉(zhuǎn)動，通過轉(zhuǎn)速齒輪箱輸入端10的錐形齒輪改變傳動的輸出方向從而帶動轉(zhuǎn)速齒輪箱輸出端11普通齒輪轉(zhuǎn)動，然后使得連接的螺旋桿12旋轉(zhuǎn)；螺旋桿13與水輪固定軸14之間是螺紋連接，螺旋桿轉(zhuǎn)動使得水輪裝置的高度位置發(fā)生變化。升降機構(gòu)依附升降卡槽2，左右對稱，同步調(diào)控。

在船模試驗水池中產(chǎn)生波浪的波峰線或波谷線是有限長的(為水池寬度)，將水輪裝置的軸向長度設(shè)置成與水池寬度相當，能夠更全面的達到消波的目的。當波浪5傳遞到水輪裝置時，由于波浪具有一定的能量且能夠保持當前的形式繼續(xù)前進，使得波浪與水輪裝置之間發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移，由于水輪裝置自身擁有一定的質(zhì)量且沒有人為外部能量輸入，因此部分波能轉(zhuǎn)化成水輪轉(zhuǎn)動所需的能量，波浪的能量在通過水輪裝置時迅速衰減，從而達到消波的目的,如圖5所示，波浪先到達水輪下半部分，水輪按照A的方向旋轉(zhuǎn)；波浪先到達水輪上半部分，水輪按照B的方向旋轉(zhuǎn)，C是指升降機構(gòu)調(diào)節(jié)水輪裝置在水池深度方向的位置可以實現(xiàn)定點位置附近消波。

綜上，本發(fā)明設(shè)計的是一種船模水池消波裝置，包括升降機構(gòu)和水輪裝置；所述升降機構(gòu)分布在左右兩側(cè)，通過升降電機的輸出軸帶動升降齒輪箱轉(zhuǎn)動與升降螺桿相連，升降螺桿安置在升降卡槽內(nèi)部，通過升降螺桿轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)水輪裝置在水池深度方向的位置；所述水輪裝置包括固定軸、轉(zhuǎn)動軸、轉(zhuǎn)動水輪，轉(zhuǎn)動水輪與固定軸之間用防水水密軸承支架連接。本發(fā)明裝置的作用原理為：通過升降機調(diào)節(jié)水輪在水池深度方向的位置，使得由造波機產(chǎn)生的波浪傳遞到水池對岸時帶動水輪裝置轉(zhuǎn)動，進而減弱波浪的能量，最終達到快速消波的目的，且水輪裝置所具有的周向同性使得水輪對于波浪的入射角不具敏感性。本發(fā)明易于生產(chǎn)制造，使用方便，消波速度快，效果好，能夠極大地提高船模水池的試驗效率，并能在很大程度上提高試驗精度；該裝置不僅適用于一般性拖曳式船模水池，而且能夠適用于其他各類小型水槽的消波。