一种机械式波浪正弦运动模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及一种机械式波浪正弦运动模拟装置及方法，属于海洋波浪能领域。

背景技术

波浪是海岸及河口工程中重要动力因素之一，在研究海岸和近海波浪的运动规律时，由于自然条件复杂，加上波浪运动本身的随机性。到目前为止，有些工程实际问题不能单纯用数学分析方法很好地解决。并且由于经济和技术等的限制，现场观测也会遇到很多困难，甚至无法实现。因而在实验室模拟波浪并研究海浪非常必要。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种机械式波浪正弦运动模拟装置及方法。此装置能在实验室根据不同海况模拟出相应的类波浪曲线。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种机械式波浪正弦运动模拟装置，它包括用于对整个装置进行支撑的机架结构；所述机架结构的顶部固定安装用于提供动力的类波浪发生装置；所述类波浪发生装置与用于对类波浪进行采集的类波浪采集装置配合相连。

所述机架结构包括固定平台，所述固定平台的底部四角固定有支撑腿。

所述类波浪发生装置包括电机，所述电机通过电机底座固定安装在机架结构的固定平台上，电机的电机轴通过联轴器与减速器的输入轴相连，所述减速器的输出轴上安装有凸轮。

所述类波浪采集装置包括平行布置的立柱，所述立柱上升降滑动配合有移动平台，所述移动平台的侧壁上固定有铰接座，所述铰接座上通过销轴与摇臂的顶端铰接相连，所述摇臂固定安装在浮子的顶端，所述浮子的底部尖端与类波浪发生装置的凸轮相配合。

所述凸轮具有多种不同的型号，并能根据具体的使用需要对其进行更换。

所述固定平台上并位于凸轮的位于加工有矩形槽，所述矩形槽的宽度大与凸轮的宽度。

所述电机采用直流电机，并采用变频调速。

所述减速器采用二级减速器。

采用所述机械式波浪正弦运动模拟装置进行波浪能模拟的方法，包括以下步骤：

步骤1：启动电机，电机转动，并控制改变电机频率；

步骤2：电机通过电机轴带动减速器，并通过减速器进行减速；

步骤3：减速器通过输出轴带动凸轮，通过凸轮驱动浮子；

步骤4：浮子受凸轮的作用做上下前后往复运动；

步骤5：更换凸轮的型号，就能改变浮子的运动形式，进而反应不同类波浪曲线。

本发明有如下有益效果：

1、本发明可根据不同海况条件下波浪的振幅、频率、周期等改变直流电机的频率实现变频调速功能。

2、本发明可根据不同海况条件下波浪的振幅、频率、周期等改变凸轮的大小改变振幅。

3、本发明无需去海岸现场观测，根据不同海况条件，可在实验室模拟出一种机械式正弦运动波浪，设备简洁，方便。

4、本发明采用的是模块化设计理念，类波浪发生装置由直流电机、二级减速器和凸轮三个部分组成，并放置在固定平台端。类波浪采集装置由浮子和摇臂两个部分组成，放置在可移动平台上。模块化的设计既方便整个模拟装置的运行，同时也方便根据不同条件更换不同器械。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明总体结构示意图。

图2为本发明类波浪发生装置示意图。

图3为本发明类波浪采集装置示意图。

图中：电机1、电机轴2、减速器3、输出轴4、凸轮5、浮子6、摇臂7、铰接座8、固定平台9、移动平台10、矩形槽11、立柱12、联轴器13、输入轴14、销轴15、支撑腿16、电机底座17。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-3，一种机械式波浪正弦运动模拟装置，它包括用于对整个装置进行支撑的机架结构；所述机架结构的顶部固定安装用于提供动力的类波浪发生装置；所述类波浪发生装置与用于对类波浪进行采集的类波浪采集装置配合相连。通过上述的装置可根据不同海况条件下波浪的振幅、频率、周期等改变直流电机的频率实现变频调速功能。具体使用过程中，通过类波浪发生装置产生动力，进而驱动类波浪采集装置，并最终实现波浪能的采集。

进一步的，所述机架结构包括固定平台9，所述固定平台9的底部四角固定有支撑腿16。通过上述的支撑腿16能够对整个固定平台9进行稳定的支撑，保证了支撑的稳定性和可靠性。

进一步的，所述类波浪发生装置包括电机1，所述电机1通过电机底座17固定安装在机架结构的固定平台9上，电机1的电机轴2通过联轴器13与减速器3的输入轴14相连，所述减速器3的输出轴4上安装有凸轮5。通过上述的类波浪发生装置能够用于产生波浪能，工作过程中，通过电机1驱动减速器3，通过减速器3驱动凸轮5，进而通过凸轮5的转动驱动类波浪采集装置。

进一步的，所述类波浪采集装置包括平行布置的立柱12，所述立柱12上升降滑动配合有移动平台10，所述移动平台10的侧壁上固定有铰接座8，所述铰接座8上通过销轴15与摇臂7的顶端铰接相连，所述摇臂7固定安装在浮子6的顶端，所述浮子6的底部尖端与类波浪发生装置的凸轮5相配合。通过上述的类波浪采集装置能够用于对产生的动力进行转化。通过凸轮5的转动来带动浮子6，进而通过浮子6的运动来带动移动平台10的升降动作。

进一步的，所述凸轮5具有多种不同的型号，并能根据具体的使用需要对其进行更换。通过改变不同尺寸的凸轮5，能够改变波浪模拟结果中类波浪曲线的振幅。

进一步的，所述固定平台9上并位于凸轮5的位于加工有矩形槽11，所述矩形槽11的宽度大与凸轮5的宽度。通过矩形槽11可支持更换等厚度不同大小凸轮。

进一步的，所述电机1采用直流电机，并采用变频调速。从而改变波浪模拟结果中类波浪曲线的周期。

进一步的，所述减速器3采用二级减速器。通过多级减速，能够保证获得所需要的稳定转速。

实施例2：

采用所述机械式波浪正弦运动模拟装置进行波浪能模拟的方法，包括以下步骤：

步骤1：启动电机1，电机1转动，并控制改变电机频率；

步骤2：电机1通过电机轴2带动减速器3，并通过减速器3进行减速；

步骤3：减速器3通过输出轴4带动凸轮5，通过凸轮5驱动浮子6；

步骤4：浮子6受凸轮5的作用做上下前后往复运动；

步骤5：更换凸轮5的型号，就能改变浮子6的运动形式，进而反应不同类波浪曲线。