一种波浪模型试验用的可移动式造风系统

技术领域

本发明属于港工模型试验技术领域，具体涉及波浪模型试验用的可移动式造风系统。

背景技术

风是工程设计与港工模型试验模拟的主要参数之一。在海洋与近岸工程中，海堤的越浪量、大桥受力、系泊船舶系缆力和撞击力等都必须考虑到风的相关影响。因此，在上述工程的模型试验中都需要使用造风系统，模拟风的影响要素。

在风、浪、流室内港池中常采用局部造风的方法模拟结构物受风工况。处于开敞边界的原型载体或变缩比尺模型刚体，按照试验中被测模型局域受风的面积大小，由风阵系统在室内模拟出刚体模型试件所在地域局部风场的风量或风速过程线，在一定的宽度及高度范围内模拟出现场不同能级的海风，并量测相应的物理量，为工程设计提供依据。

现有的造风系统无法移动，使用复杂，智能化程度低，功能单一，给造风试验工作带来不便，因此需要研发一种新的造风系统来解决现有的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种波浪模型试验用的造风系统，以至少部分地解决上述问题。

本公开的目的还在于提供一种波浪模型试验用的可移动式造风系统，以解决港池中造风系统无法移动的问题。

本公开的目的还在于提供一种波浪模型试验用的可移动式造风系统，以解决使用复杂，自动化程度低的问题。

本公开的目的还在于提供一种波浪模型试验用的可移动式造风系统，以解决传统造风系统功能单一的问题。

为达到上述目的或目的之一，本发明提供如下技术方案：一种波浪模型试验用的可移动式造风系统，用于实现造风输出，所述的造风系统包括风机主体、可移动式桁架、智能控制器以及驱动组件；所述风机主体被配置为产生风速输出的动力源设备，通过电机带动旋转叶轮产生风力输出；所述可移动式桁架包括滑轮，滑轮的配置实现了整个造风系统可以在试验港池中的自由移动；所述智能控制器被配置为与服务器建立网络连接，并将风速信号转换成执行信号并依序传送给驱动组件；所述驱动组件被设置为产生变频调速信号。

根据本发明的一个优选实施例，所述的造风系统还包括束风筒，所述束风筒包括圆变方段、方形风筒、整流格栅以及联接法兰；所述束风筒与风机主体对应位置的风机通过联接法兰联结，并且被配置为通过圆变方段结构将圆形风场引流至方形风筒内，且方形风筒内设有风向整流格栅。

根据本发明的一个优选实施例，所述的造风系统还包括升降系统，所述升降系统包含电动卷扬机以及钢缆，所述电动卷扬机被固定于可移动式桁架的上方，与所述的束风筒和风机主体(9)对应位置的风机通过钢缆链接，所述电动卷扬机能够卷动所述钢缆，使得束风筒以及与之相连的风机能够升降调整，并定位在不同的高度上。

根据本发明的一个优选实施例，所述可移动式桁架包括直立柱、上边柱和下边柱，所述直立柱与上边柱以及下边柱通过焊接的方式连接成空心立体框架，且直立柱与上边柱以及下边柱轴线构成的角度均为90度，所述滑轮与下边柱连接的位置须位于直立柱中心轴线的下端。

根据本发明的一个优选实施例，所述升降系统还包含升降滑轮，所述钢缆固定联接在束风筒与风机组合后的重心位置，电动卷扬机运行时通过钢缆带动束风筒和风机通过升降滑轮沿着可移动式桁架的直立柱上下运动实现升降。

根据本发明的一个优选实施例，所述滑轮，至少有四个，其中至少有两个滑轮是可锁止的。

根据本发明的一个优选实施例，所述可移动式桁架还包括有可调地脚，所述可调地脚位于滑轮的两边外侧。

根据本发明的一个优选实施例，所述智能控制器和所述驱动组件均固定在风机主体的中心位置，风机主体的中心位置设有一个防水盒，智能控制器和驱动组件共同位于防水盒的内部。由于本造风系统使用时是放在港池或水池中的，运行时可能会有水体吸入进风口及周边，所以在风机主体的中心位置设置一个防水盒，智能控制器和所述驱动组件这些电子元器件都用防水盒来保护。

根据本发明的一个优选实施例，所述智能控制器设有通讯模块，所述通讯模讯设有无线通讯组件和有线接口，且所述智能控制器通过通讯模块与服务器建立网络连接，实现根据服务器预设的程序执行智能控制风机的启动、停止和变速造风。

根据本发明的一个优选实施例，所述驱动组件连接于智能控制器，并一体化集成在风机主体的轮毂支座上。

根据本发明的一个优选实施例，所述风机主体包含风机，所述风机为四台，所述四台风机被设置为2排，每排并列放置两个风机，与四台风机相配套的设置有四个束风筒和四个防护网，所述防护网均安装在每台风机的进风口处。

根据本发明的一个优选实施例，所述联接法兰与风机主体的风机通过螺栓刚性联接；所述圆变方段与方形风筒钣金连接。

根据本发明的一个优选实施例，每个风机和对应位置的束风筒是机械刚性联接组合在一起的，每个风机与相联接的束风筒是前后位置关系，组合后再通过2条钢缆链接到电动卷扬机，组合后上排的风机和束风筒与下排风机和束风筒之间是通过螺栓刚性联接的。

根据本发明的一个优选实施例，所述圆变方段的自身长度为40-50cm，所述方形风筒的自身长度为45-60cm，所述整流格栅的格子大小为4-5cm，所述整流格栅的长度与方形风筒的自身长度相同。

根据本发明的一个优选实施例，所述的造风系统还包括风速系统，所述风速系统用于测量所造风量、风速，并将风力数据反馈给服务器。

本发明提供一种波浪模型试验用的可移动式造风系统，通过配置可移动式桁架，在可移动式桁架的下方固定有至少四个整个可在试验港池中自由移动的滑轮，解决了波浪模型试验用的可移动式造风系统实现可移动的目的。

根据本发明波浪模型试验用的可移动式造风系统，包括智能控制器和驱动组件，所述驱动组件位于风机主体的风机轮毂中，与风机轮毂的固定支座一体化集成，所述智能控制器是将风速信号转换成执行信号并依序传送给驱动组件从而实现一键智能控制风机，不仅可以简单控制风机的启动或者停止，还可以智能控制风机的变速造风，从而解决了使用复杂、智能化程度低功能简单、的问题。

本发明波浪模型试验用的可移动式造风系统，还包括升降系统，所述升降系统包含电动卷扬机、钢缆、升降滑轮，所述电动卷扬机固定于可移动式桁架的上方，可卷动所述钢缆；所述钢缆的固定联接在束风筒组合后的重心位置，电动卷扬机运行时通过钢缆带动束风筒和风机通过升降滑轮沿着可移动式桁架的直立柱上下运动，实现了对风机和束风筒可升降定位和上下高度调节，解决了传统造风系统功能单一的技术问题。

本发明的有益效果是：通过该波浪模型试验用的可移动式造风系统，一方面，通过智能控制器发送给驱动组件不同造风的指令，给风机发送显目的造风速度文件，方便工作人员及时发现并测量所造风速，提高了造风系统的自动化程度，使用方便，自动化程度高。另一方面通过设置的滑轮和地脚，能够轻松将造风系统移动至港工物理模型所需要的位置，并降下地脚快速稳固，起到方便可移动的作用。再一方面通过升降系统的设计，可以升降定位风机和束风筒，从而可以根据港工作业中实际的水深情况，实现造风系统上下高度的调节，解决了普通造风系统造风高度单一这一功能单一的技术问题。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的可移动式造风系统的结构正视图；

图2为根据本发明的实施例的可移动式造风系统的结构左视图；

图3为根据本发明的实施例的可移动式造风系统的框图。

图中：1、可移动式桁架；11、直立柱；12、上边柱；13、下边柱；14、滑轮；15、可调地脚；2、智能控制器；3、升降系统；31、电动卷扬机；32、钢缆；33、升降滑轮；5、束风筒；51、圆变方段；52、方形风筒；53、整流格栅；54、联接法兰；8、驱动组件；9、风机主体；91、防护网。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本公开的示例性的实施例，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

本发明提供了如图1、图2中所示的一种波浪模型试验用的可移动式造风系统，包括可移动式桁架1、智能控制器2、驱动组件8、风机主体9、束风筒5以及升降系统3；所述可移动式桁架1的下方固定有至少四个使整个造风系统可在试验港池中自由移动的滑轮14，且至少有两个滑轮是可人工锁止的，所述滑轮14为高压滑轮；智能控制器2和驱动组件8固定在风机主体的中心位置，风机主体9的中心位置设有一个防水盒，智能控制器2和驱动组件8共同并位于防水盒的内部，由于本造风系统使用时是放在港池或水池中的，运行时可能会有水体吸入进风口及周边，所以在风机主体9的中心位置设置一个防水盒，智能控制器2和驱动组件8这些电子元器件都用防水盒来保护；智能控制器2将风速信号转换成执行信号，并依序传送给驱动组件8；驱动组件8被设置为产生变频调速信号，可以通过设置变频调速器实现该功能，驱动组件8一体化集成在风机主体9的轮毂支座上，并与智能控制器2连接；风机主体9是通过电机带动旋转叶轮产生风力输出的动力源设备；束风筒5与风机主体9相应位置的风机通过联接法兰54联结，再通过圆变方段51结构将圆形风场引流至方形风筒52内，且方形风筒52内设有风向整流格栅53；所述升降系统3包含电动卷扬机31可卷动所述钢缆32，使得束风筒5以及与之相连的风机9进行升降调整，并定位在不同的作业高度。

可移动式桁架1包括直立柱11、上边柱12、下边柱13、滑轮14、可调地脚15，直立柱11与上边柱12以及下边柱13通过焊接的方式连接成空心立体框架，且直立柱11与上边柱12以及下边柱13轴线构成的角度均为标准90度，滑轮14与下边柱13连接的位置须位于直立柱11中心轴线的下端，可调地脚15位于滑轮14的两边外侧约15cm处，所述滑轮14有4个，其中至少有两个滑轮14是可锁止的。

智能控制器2固定在风机主体9的中部位置，将风速信号转换成执行信号并依序传送给驱动组件8；所述智能控制器2设有通讯模块，通讯模块设有无线通讯组件和有线接口，且智能控制器2通过通讯模块与服务器建立网络连接。智能控制器2可以实现智能控制风机的启动、停止或变速造风。

驱动组件8位于风机主体9的风机轮毂中，与风机轮毂的固定支座一体化集成。驱动组件8可以接受到来自智能控制器2发出的执行信号，按照预先设置的条件转动，从而带动风机在设定速度下实现变速运行。

风机主体9包含风机，所述风机有四台，所述四台风机被设置为2排，每排并列放置两个风机，这种四台风机的设置方式简称为双机叠列，与四台风机相配套的设置有四个束风筒5和四个防护网91。所述束风筒5包括圆变方段51、方形风筒52、整流格栅53和联接法兰54。束风筒5与风机主体9的圆形法兰固定，通过圆变方段51的结构将圆形风场引流至方形风筒52内，且方形风筒52内装有风向整流格栅53。与四台风机相配套，所述的整流格栅53也有四个。联接法兰54与风机通过螺栓刚性联接；圆变方段51的自身长度一般为40-50cm，与方形风筒52钣金铆接，方形风筒52的自身长度一般为45-60cm，且其内部设有风向整流格栅53，整流格栅53的格子大小一般为4-5cm，长度与方形风筒52的自身长度相同。防护网91均安装在每个风机的进风口处，整流格栅53用于调整风向。

升降系统3包含电动卷扬机31、钢缆32、升降滑轮33，所述电动卷扬机31固定于可移动式桁架1的上方，可卷动所述钢缆32；所述钢缆32固定联接在束风筒5组合后的重心位置，电动卷扬机31运行时通过钢缆32带动束风筒5和风机通过升降滑轮33沿着可移动式桁架1的直立柱11上下运动实现升降，电动卷扬机31与束风筒5通过钢缆32链接，通过电动卷扬机31卷动钢缆32使得风机和束风筒5可升降定位高度。每个风机和对应位置的束风筒5是机械刚性联接组合在一起的，每个风机与相联接的束风筒5是前后位置关系，组合后再通过2条钢缆32链接到电动卷扬机31，组合后上排的风机和束风筒5与下排风机和束风筒5之间是通过螺栓刚性联接的

本发明提供了一种波浪模型试验用的可移动式造风系统，运行流程如图3所示框图：所述的造风系统主要目的是实现造风输出，为了实现“造风输出”这一目的，设置了智能控制器、驱动组件、风机主体、束风筒，智能控制器接受来自服务器的指令，将服务器收到的风速信号转换成执行信号并依序传送给驱动组件；驱动组件收到来自智能控制器发出的执行信号，按照执行信号要求转动，从而带动本实施例中风机主体中双机叠列配置的四台风机在设定速度下变速运转；与四台风机相连的四个束风筒(图3中分别标记为束风筒1、束风筒2、束风筒3、束风筒4)和四个整流格栅(图3中分别标记为整流格栅1、整流格栅2、整流格栅3、整流格栅4)依次将风机输出的风进行束风和整流，最终实现了造风输出的目的。同时，一方面“造风输出”的风量、风速等风力数据会通过“风速系统”反馈给服务器；另一方面，驱动组件的转动速度数据也会通过“转速反馈”给智能控制器，智能控制器和服务器的链接是双向的，除了在“造风输出”过程中可以接受到服务器的造风指令，此外，还可以将驱动组件的转动速度数据反向反馈回服务器。最后服务器会收集“风速系统”和智能控制器反馈回的数据形成一套完整的造风速度文件。通过本发明提供了的波浪模型试验用的可移动式造风系统的工作流程，可以智能化的实现按照预先设定的条件实现造风输出，并可以同时动态监测造风工作状态，并适时调整，已达到所要求的条件。

在室内港工模型实验中应用本发明波浪模型试验用的可移动式造风系统时，首先在港池中任意选取一个合适的位置，依据试验港池的水深通过升降系统调整好高度，并设置好开始运行时间和结束运行时间，位于风机主体中心位置的智能控制器接收到服务器发送的风速信号，智能控制器处理后把执行信号发送给驱动组件，驱动组件被设置为产生变频调速信号，驱动组件转动使风机在设定速度下变速运行。

智能控制器还会将来自驱动组件的转速反馈数据发送给服务器，服务器计算出这一区间的造风速度文件，从而得出实际造风的数据。当智能控制器接收到驱动组件运行的速度达到不同的速度区间时，会通过驱动组件给风机主体发送新的执行信号指令，如果风机主体出现故障，智能控制器把故障代码发送给服务器，工作人员可以通过服务器实时查看造风系统的工作状态，因此，该波浪模型试验用的可移动式造风系统不仅自动化、智能化程度高，而且操作简单方便，从而提高了工作效率。

驱动组件还可以将自身的转动速度反馈给智能控制器，简称转速反馈。所述转速反馈流程如下：当运行开关被启动，驱动组件和风机主体同时接收到开始执行信号，驱动组件开始驱动风机变速运行，同时驱动组件开始采集数据，并把采集到的数据反馈给智能控制器；当风机运行到达预定设置的结束时间时，驱动组件和风机同时接收到结束执行信号，驱动组件继续采集数据，并把采集到的数据反馈给智能控制器。

在风、浪、流室内港池中常采用局部造风的方法模拟结构物受风工况。现有的造风系统无法移动，使用复杂，智能化程度低，而且功能单一，给造风试验工作带来不便，为了解决现有的这些问题，需要研发一种新的造风系统。

根据本发明的波浪模型试验用的可移动式造风系统，通过可移动式桁架的设置解决了造风系统无法移动的问题，通过智能控制器的设计解决了使用复杂，智能化程度低的技术问题；通过升降系统的设计解决了功能单一的技术问题。最终通过本波浪模型试验用的可移动式造风系统的优化设计实现了造风系统可以根据位置的变动实现移动造风，还可以实现造风系统自动化、智能化控制的便捷操作，而且本发明还可以根据港工作业位置调整造风系统中风机主体的高度，提高了在港工模型试验中造风系统的工作效率和造风系统利用率。

本发明在调研论证基础上，对风机类型进行比选；并选配了合适的调频拖动控制设备；设计研发一种港池中波浪模型试验用的可移动式造风系统，并应用于港工模型试验中相关科研项目。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。