可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置。本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制成維護(hù)成本較低的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置，其特征在于：具有試驗(yàn)水槽，該試驗(yàn)水槽一端接整流槽，整流槽內(nèi)安裝有造波機(jī)，所述試驗(yàn)水槽另一端接消波裝置，消波裝置經(jīng)輸水管道連通所述造波機(jī)，該輸水管道上安裝有水流再驅(qū)動(dòng)裝置和流量監(jiān)控裝置。本發(fā)明適用于近海結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化、基礎(chǔ)防沖刷的室內(nèi)模型試驗(yàn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置。適用于近海結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化、基礎(chǔ)防沖刷的室內(nèi)模型試驗(yàn)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近年來(lái)，我國(guó)海洋工程如近海風(fēng)電場(chǎng)、海上平臺(tái)等得到了大力的發(fā)展，以近海風(fēng)電場(chǎng)為例，其主要的結(jié)構(gòu)形式通常為單粧式、導(dǎo)管架式及重力式。在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中， 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式受到波浪、海流等動(dòng)力荷載作用，需要開(kāi)展大量的研究工作，分析結(jié)構(gòu)的短期及長(zhǎng)期流體動(dòng)力特性。
[0003]目前常采用數(shù)值仿真和室內(nèi)模型試驗(yàn)的方法開(kāi)展研究工作，數(shù)值仿真方法常受限于計(jì)算本構(gòu)模型、計(jì)算參數(shù)設(shè)置等因素，其計(jì)算可靠性通常仍需與室內(nèi)模型試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。現(xiàn)有的室內(nèi)模型試驗(yàn)通常在可制造波浪的室內(nèi)水槽中開(kāi)展，傳統(tǒng)的室內(nèi)水槽主要存在以下缺點(diǎn):
[0004]1.水槽尺寸較大，制造和維護(hù)費(fèi)用較高；
[0005]2.需要配備專(zhuān)門(mén)的配套設(shè)備，如水庫(kù)、水循環(huán)系統(tǒng)等；[〇〇〇6] 3.設(shè)備的消波裝置較復(fù)雜，且消波效果不盡理想。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制成維護(hù)成本較低的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置，其特征在于:具有試驗(yàn)水槽，該試驗(yàn)水槽一端接整流槽，整流槽內(nèi)安裝有造波機(jī)，所述試驗(yàn)水槽另一端接消波裝置，消波裝置經(jīng)輸水管道連通所述造波機(jī)，該輸水管道上安裝有水流再驅(qū)動(dòng)裝置和流量監(jiān)控裝置。
[0009]所述造波機(jī)包括與輸水管道連通的蓄水艙和用于產(chǎn)生波浪的推板；
[0010]所述蓄水艙靠近試驗(yàn)水槽側(cè)的艙壁下端開(kāi)口，并在開(kāi)口處安裝有擋板，擋板上端經(jīng)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于蓄水艙艙壁；
[0011]所述推板設(shè)置于蓄水艙外側(cè)、蓄水艙開(kāi)口的上方位置，該推板連接可控制推板上下移動(dòng)的動(dòng)作機(jī)構(gòu)。
[0012]所述動(dòng)作機(jī)構(gòu)包括伺服調(diào)頻電機(jī)，該伺服調(diào)頻電機(jī)的轉(zhuǎn)軸經(jīng)曲柄連桿連接所述推板。
[0013]所述消波裝置包括與所述試驗(yàn)水槽連通的消波池，消波池具有池壁I和半圓池壁， 池壁I位于遠(yuǎn)離試驗(yàn)水槽側(cè)，該池壁I兩端經(jīng)半圓池壁連接試驗(yàn)水槽槽壁；
[0014]所述消波池底部設(shè)有與所述輸水管道連通的通孔，通孔設(shè)置于半圓池壁與試驗(yàn)水槽槽壁相連處；
[0015]所述通孔的靠近試驗(yàn)水槽側(cè)、沿通孔邊緣設(shè)置弧形擋流板，且弧形擋流板一端連接試驗(yàn)水槽槽壁。
[0016]所述整流槽由遠(yuǎn)離試驗(yàn)水槽端到與試驗(yàn)水槽連接端其截面逐漸減小。
[0017]所述試驗(yàn)水槽兩側(cè)的槽壁為透明玻璃板。
[0018]所述水流再驅(qū)動(dòng)裝置為水栗。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
[0020] 1.通過(guò)造波機(jī)和整流槽可以產(chǎn)生流態(tài)穩(wěn)定均勻的波浪，利于開(kāi)展精細(xì)化的試驗(yàn)研究。造波機(jī)通過(guò)調(diào)整變頻電機(jī)的工作頻率及與轉(zhuǎn)軸相連的曲軸連桿的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)按試驗(yàn)要求對(duì)制造波浪的波高、周期進(jìn)行調(diào)整；
[0021] 2.消波裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，可根據(jù)試驗(yàn)工況調(diào)整弧形擋流板的張開(kāi)角度及出水口的水流速度，可以達(dá)到較好的消波效果；
[0022] 3.水流通過(guò)通孔經(jīng)過(guò)水流再驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行增壓，通過(guò)管道進(jìn)入蓄水艙循環(huán)使用， 可有效利用水資源。此外，管道上布置有流量監(jiān)測(cè)裝置，可據(jù)此針對(duì)不同的試驗(yàn)工況動(dòng)態(tài)調(diào)整水流再驅(qū)動(dòng)裝置的工作效率，確保造波機(jī)正常工作?！靖綀D說(shuō)明】[〇〇23]圖1為實(shí)施例的側(cè)視圖。[〇〇24]圖2為實(shí)施例的俯視圖。
[0025]圖3為實(shí)施例中造波機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0026]如圖1、圖2所示，本實(shí)施例為一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置，具有試驗(yàn)水槽1，該試驗(yàn)水槽一端接整流槽2，整流槽2內(nèi)安裝有造波機(jī)7;試驗(yàn)水槽1的另一端接消波裝置3，消波裝置3經(jīng)輸水管道4連通整流槽2內(nèi)的造波機(jī)7，輸水管道上安裝有水流再驅(qū)動(dòng)裝置5(水栗)和流量監(jiān)控裝置6。本例通過(guò)水流再驅(qū)動(dòng)裝置5及連通造波機(jī)7和消波裝置3的輸水管道4實(shí)現(xiàn)水流的循環(huán)利用。水流再驅(qū)動(dòng)裝置5通過(guò)水栗實(shí)現(xiàn)對(duì)水流的輸送與增壓，并根據(jù)流量監(jiān)控裝置6實(shí)時(shí)調(diào)整水栗的工作效率。
[0027]如圖3所示，本實(shí)施例中造波機(jī)7包括與輸水管道4連通的蓄水艙71，蓄水艙71靠近試驗(yàn)水槽1側(cè)的艙壁下端開(kāi)口，并在開(kāi)口處安裝有擋板72，擋板72上端經(jīng)轉(zhuǎn)軸73可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于蓄水艙艙壁，且該擋板處于封閉開(kāi)口位置時(shí)金可繞轉(zhuǎn)軸73往試驗(yàn)水槽1側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例在蓄水艙71外側(cè)、蓄水艙開(kāi)口的上方位置設(shè)置水平布置的推板74,推板74經(jīng)曲柄連桿77連接伺服調(diào)頻電機(jī)75的轉(zhuǎn)軸76,伺服調(diào)頻電機(jī)75安裝于蓄水艙71頂部。伺服調(diào)頻電機(jī)75經(jīng)轉(zhuǎn)軸76、曲柄連桿77帶動(dòng)推板74上下往復(fù)移動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)流體產(chǎn)生波浪。
[0028]本例中消波裝置3包括與試驗(yàn)水槽1連通的消波池，消波池具有池壁131和半圓池壁32,池壁I位于遠(yuǎn)離試驗(yàn)水槽側(cè)，該池壁I兩端經(jīng)半圓池壁32連接試驗(yàn)水槽1槽壁。消波池底部設(shè)有通孔34,通孔設(shè)置于半圓池壁32與試驗(yàn)水槽1槽壁相連處，消波池經(jīng)通孔34與輸水管道4連通。在通孔34的靠近試驗(yàn)水槽1側(cè)、沿通孔34邊緣設(shè)置弧形擋流板33,且該弧形擋流板一端連接試驗(yàn)水槽1槽壁。試驗(yàn)產(chǎn)生的波浪在池壁131、半圓池壁32及弧形擋流板33的引導(dǎo)下通過(guò)通孔34進(jìn)入輸水管道4,達(dá)到消除反射波的目地。
[0029]本實(shí)施例中整流槽2由遠(yuǎn)離試驗(yàn)水槽1端到與試驗(yàn)水槽連接端，整流槽的截面逐漸減小。試驗(yàn)水槽1底部為鋼制底板，兩側(cè)的槽壁為透明玻璃板，可在試驗(yàn)過(guò)程中直觀(guān)的觀(guān)察試驗(yàn)現(xiàn)象，也便于模型底部施工時(shí)進(jìn)行測(cè)量標(biāo)定。
[0030]本實(shí)施例的工作原理如下:
[0031]1、進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，首先需要啟動(dòng)造波機(jī)7產(chǎn)生波浪。蓄水艙71內(nèi)先進(jìn)行充水，推動(dòng)擋板72繞轉(zhuǎn)軸73逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)連通器的原理，使轉(zhuǎn)軸73所在艙壁兩側(cè)水位相等。啟動(dòng)伺服調(diào)頻電機(jī)75,帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸76轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)曲柄連桿77上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，曲柄連桿14往復(fù)移動(dòng)帶動(dòng)推板74上下移動(dòng)推動(dòng)水流從右側(cè)流出形成波浪。[〇〇32]由于擋板72只能繞轉(zhuǎn)軸73逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)擋板72右側(cè)水流減少時(shí)，左側(cè)水壓增大推動(dòng)擋板72逆時(shí)針繞轉(zhuǎn)軸73轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到補(bǔ)充水流的作用。[〇〇33]2、造波機(jī)7產(chǎn)生的波浪通過(guò)變截面的整流槽2以保證波浪平穩(wěn)通過(guò)試驗(yàn)水槽1。試驗(yàn)水槽1兩側(cè)為透明玻璃板，可以直觀(guān)的觀(guān)察試驗(yàn)中模型的響應(yīng)。
[0034]3、波浪通過(guò)試驗(yàn)水槽1后進(jìn)入消波裝置3,通過(guò)消波裝置3中池壁131、半圓池壁32 及弧形擋流板33導(dǎo)流后經(jīng)通孔34進(jìn)入輸水管道4。
[0035]4、水流通過(guò)輸水管道4，并經(jīng)水流再驅(qū)動(dòng)裝置5進(jìn)行栗送，通過(guò)流量監(jiān)控裝置6進(jìn)入蓄水艙71開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。
[0036]試驗(yàn)時(shí)可根據(jù)流量監(jiān)控裝置6實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水流流量，進(jìn)而可調(diào)整水流再驅(qū)動(dòng)裝置5的工作效率，滿(mǎn)足蓄水艙71的蓄水量達(dá)到試驗(yàn)開(kāi)展的需求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置，其特征在于:具有試驗(yàn)水槽(1)，該試驗(yàn) 水槽一端接整流槽(2)，整流槽(2)內(nèi)安裝有造波機(jī)(7)，所述試驗(yàn)水槽(1)另一端接消波裝 置(3)，消波裝置(3)經(jīng)輸水管道(4)連通所述造波機(jī)(7)，該輸水管道上安裝有水流再驅(qū)動(dòng) 裝置(5)和流量監(jiān)控裝置(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述造波 機(jī)(7)包括與輸水管道(4)連通的蓄水艙(71)和用于產(chǎn)生波浪的推板(74);所述蓄水艙(71)靠近試驗(yàn)水槽(1)側(cè)的艙壁下端開(kāi)口，并在開(kāi)口處安裝有擋板(72)，擋 板(72)上端經(jīng)轉(zhuǎn)軸(73)可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于蓄水艙艙壁；所述推板(74)設(shè)置于蓄水艙(71)外側(cè)、蓄水艙開(kāi)口的上方位置，該推板連接可控制推 板上下移動(dòng)的動(dòng)作機(jī)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述動(dòng)作 機(jī)構(gòu)包括伺服調(diào)頻電機(jī)(75)，該伺服調(diào)頻電機(jī)的轉(zhuǎn)軸(76)經(jīng)曲柄連桿(77)連接所述推板 (74)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述消波 裝置(3)包括與所述試驗(yàn)水槽(1)連通的消波池，消波池具有池壁1(31)和半圓池壁(32)，池 壁I位于遠(yuǎn)離試驗(yàn)水槽側(cè)，該池壁I兩端經(jīng)半圓池壁連接試驗(yàn)水槽(1)槽壁；所述消波池底部設(shè)有與所述輸水管道(4)連通的通孔(34)，通孔設(shè)置于半圓池壁(32) 與試驗(yàn)水槽(1)槽壁相連處；所述通孔(34)靠近試驗(yàn)水槽側(cè)、沿通孔邊緣設(shè)置弧形擋流板(33)，且弧形擋流板一端 連接試驗(yàn)水槽(1)槽壁。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述整流 槽(2)由遠(yuǎn)離試驗(yàn)水槽(1)端到與試驗(yàn)水槽連接端，整流槽的截面逐漸減小。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試驗(yàn) 水槽(1)兩側(cè)的槽壁為透明玻璃板。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可循環(huán)水流的近海結(jié)構(gòu)波浪試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述水流 再驅(qū)動(dòng)裝置(5)為水栗。
【文檔編號(hào)】G01M10/00GK105973569SQ201610538032
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月6日
【發(fā)明人】汪明元, 單治鋼, 狄圣杰, 張建經(jīng), 廖蔚茗, 吳金標(biāo)
【申請(qǐng)人】中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司