一種緊湊式大擺幅搖板式造波機的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋工程技術(shù)領域的裝置，尤其涉及一種緊湊式大擺幅搖板式造波機。
【背景技術(shù)】
[0002]模型試驗是船舶與海洋工程水動力學研究的重要手段。當前所實施的實際船舶或海洋平臺，都要在設計前后對其做模型試驗研究，在海洋工程水池中模擬真實的風、浪、流等海洋環(huán)境條件，以預報其在真實海洋環(huán)境中的運動性能和力學特性。
[0003]海洋工程波浪水槽是海洋工程研究的重要設備，主要擔負著波浪機理性研究和波浪與人工海洋結(jié)構(gòu)物作用研究的任務，在波浪理論研究中發(fā)揮著舉足輕重的作用。為了模擬不同參數(shù)的海洋波浪，造波機的搖板需要做周期往返運動。
[0004]在造波的過程中，搖板來回運動，造成依附于其上的水質(zhì)點跟著搖板來回運動，從而造出與搖板運動周期相同的波浪，波幅與搖板運動的振幅和周期均有關(guān)系。普通的造波機由于伺服電機與搖板之間連接不緊湊，可能造成搖板的運動和給定的運動不一致，導致滯后，或者搖板運動最大角度受限，可能無法造出預期的波浪。而造波最終的是，要求搖板在某個時刻必須是某個位置或者速度，即搖板的位置時歷或速度時歷造波機需要準確地表達出來，并且連貫流暢，曲線光滑。
[0005]因此，本領域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種能夠準確地模擬波浪、結(jié)構(gòu)緊湊，搖板搖擺順暢準確，能夠準確模擬實驗要求的規(guī)則或不規(guī)則波的造波機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠準確地模擬波浪、結(jié)構(gòu)緊湊，搖板搖擺順暢準確，能夠準確模擬實驗要求的規(guī)則或不規(guī)則波的造波機。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種緊湊式大擺幅搖板式造波機，包括:
[0008]機架，所述機架焊接于水槽內(nèi)，用于支承所述緊湊式大擺幅搖板式造波機的其它構(gòu)件；
[0009]伺服電機，所述伺服電機固定在所述機架的外側(cè)；
[0010]變速箱，所述變速箱固定在所述伺服電機上，以改變所述伺服電機的轉(zhuǎn)速和扭矩；
[0011]傳動系統(tǒng)，所述傳動系統(tǒng)安裝在所述機架上，以將所述伺服電機的轉(zhuǎn)動傳送至皮帶系統(tǒng)；
[0012]皮帶系統(tǒng)，所述皮帶系統(tǒng)用于推動所述造波板；
[0013]造波板，所述造波板用于推動水體，產(chǎn)生波浪；
[0014]造波控制系統(tǒng)，所述造波控制系統(tǒng)用于控制所述伺服電機，以實時監(jiān)視和控制伺服電機轉(zhuǎn)動，以使所述造波板的角度符合目標值。
[0015]進一步地，所述機架包括:
[0016]軸套固定座，所述軸套固定座用于約束所述造波板的運動，使所述造波板具有單一轉(zhuǎn)動自由度；
[0017]架子上斜梁，所述架子上斜梁用于安裝所述伺服電機和所述傳動系統(tǒng)；
[0018]架子上橫梁，所述架子上橫梁用于支承所述傳動系統(tǒng)；
[0019]架子橫向加強梁，所述架子橫向加強梁用于固定所述架子上斜梁和所述架子上橫梁；
[0020]架子豎梁，所述架子豎梁用于支承所述架子上橫梁和架子橫向加強梁；
[0021]架子下斜梁，所述架子下斜梁用于支承所述傳動系統(tǒng)，并增加所述機架的剛度；
[0022]底盤，所述底盤用于固定所述架子下斜梁、所述架子豎梁和所述軸套固定座。
[0023]更進一步地，所述架子上斜梁與所述架子上橫梁、所述架子上橫梁與所述架子豎梁、所述架子豎梁與所述架子下斜梁、所述架子下斜梁與所述底盤、所述底盤與所述架子豎梁之間均采用三角形肋板固定連接，以增加強度和穩(wěn)定性。
[0024]其中，所述底盤、所述架子上斜梁、所述架子上橫梁、所述架子豎梁、所述架子下斜梁等是所述機架的主要承力構(gòu)件，共16根組合型材構(gòu)成所述機架的框架。所述機架還包括側(cè)主板、加強板等板件構(gòu)件。
[0025]進一步地，所述造波板包括:
[0026]搖板，所述搖板用于推動水體，產(chǎn)生波浪；
[0027]側(cè)面擋水尼龍塊，所述側(cè)面擋水尼龍塊用于填補水槽和所述搖板兩側(cè)的空隙，使水不易從空隙中透出；
[0028]搖板轉(zhuǎn)動軸，所述搖板轉(zhuǎn)動軸用于連接所述搖板和所述軸套固定座，使所述造波板圍繞所述軸套固定座轉(zhuǎn)動；
[0029]橫加強梁，所述橫向加強梁水平安裝于所述搖板的背面，以提高所述搖板的強度和剛度；
[0030]加強筋，所述加強筋垂向安裝于所述搖板的背面，以提高所述搖板的強度和剛度。
[0031]進一步地，所述變速箱通過調(diào)整轉(zhuǎn)速比來調(diào)節(jié)所述伺服電機傳遞到所述傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動角度。
[0032]進一步地，所述傳動系統(tǒng)包括:
[0033]中軸，所述中軸與所述變速箱的軸相連；
[0034]主同步輪，所述主同步輪安裝在所述中軸上，所述中軸將所述伺服電機的轉(zhuǎn)動傳送至所述主同步輪，所述主同步輪帶動所述皮帶系統(tǒng)運動；所述主同步輪設置有兩個；
[0035]尼龍輪，所述尼龍輪通過固定軸安裝在尼龍輪固定板上，所述尼龍輪用于張緊所述皮帶系統(tǒng)，并調(diào)節(jié)所述皮帶系統(tǒng)的包角；所述固定軸用于約束所述尼龍輪運動，使所述尼龍輪具有單一旋轉(zhuǎn)自由度；所述尼龍輪固定板安裝在所述機架上；所述尼龍輪設置有四個。
[0036]進一步地，所述皮帶系統(tǒng)包括:
[0037]導軌，所述導軌固定安裝于所述造波板上，并引導所述造波板圍繞所述軸套固定座轉(zhuǎn)動；
[0038]皮帶，所述皮帶的一端固定在所述導軌的頂端，并依次穿過所述主同步輪、所述尼龍輪，所述皮帶的另一端纏繞在所述導軌的底部，以將所述主同步輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為所述造波板的擺動。
[0039]試驗時，應保證所述導軌上的所述皮帶相互平行且均緊貼導軌面，以確保所述皮帶受力均勻，完全受力。
[0040]更進一步地，安裝時，應保證所述主同步輪、所述皮帶和所述導軌處于同一平面內(nèi)。
[0041]進一步地，所述造波控制系統(tǒng)包括:
[0042]信號指示燈，所述信號指示燈垂向固定在所述機架的頂部，用于指示所述伺服電機的工作狀態(tài)；
[0043]數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡采集所述造波板的角度數(shù)據(jù)；
[0044]電機控制器，所述電機控制器通過數(shù)據(jù)線與所述伺服電機相連，所述電機控制器用于控制所述伺服電機轉(zhuǎn)動；
[0045]控制計算機，所述控制計算機與所述數(shù)據(jù)采集卡相連，所述控制計算機通過所述數(shù)據(jù)采集卡得到所述造波板的角度數(shù)據(jù)，安裝在所述控制計算機中的控制程序根據(jù)目標值給定所述造波板的角度時歷，并向所述電機控制器發(fā)送信號，以控制所述伺服電機轉(zhuǎn)動。
[0046]本發(fā)明還提供了一種上述緊湊式大擺幅搖板式造波機的造波方法，所述造波方法包括:
[0047]利用所述伺服電機提供動力，并通過傳送系統(tǒng)和皮帶系統(tǒng)將所述伺服電機的轉(zhuǎn)動傳送至所述造波板，使所述造波板推動水體產(chǎn)生波浪；
[0048]通過所述伺服電機與所述變速箱的傳動比以及所述傳動系統(tǒng)與所述皮帶系統(tǒng)的傳動比將所述伺服電機的軸轉(zhuǎn)動角度時歷轉(zhuǎn)化為所述造波板的轉(zhuǎn)動角度時歷，所述造流控制系統(tǒng)中的控制程序根據(jù)目標值給定所述造波板的轉(zhuǎn)動角度時歷，控制所述伺服電機轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)所述造波板的轉(zhuǎn)動角度，實現(xiàn)可控的造波板的轉(zhuǎn)動角度輸出；
[0049]其中，所述伺服電機轉(zhuǎn)動后，通過所述變速箱改變所述伺服電機的轉(zhuǎn)速和扭矩。
[0050]本發(fā)明的緊湊式大擺幅搖板式造波機構(gòu)造簡潔，各部件分工明確，可以精確地通過程序輸出既定的搖板時歷。與現(xiàn)有的造波方式相比，本發(fā)明緊湊式大擺幅搖板式造波機的精度高、操作簡單、快捷、節(jié)省空間，結(jié)構(gòu)簡單，實用性強，造價低廉。
[0051]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0052]圖1是本發(fā)明的一個較佳實施例的緊湊式大擺幅搖板式造波機的結(jié)構(gòu)流程圖；
[0053]圖2是本發(fā)明的一個較佳實施例的緊湊式大擺幅搖板式造波機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖3是圖1中伺服電機和變速箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖4是圖1中機架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖5是圖1中造波板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖6是圖1中傳動系統(tǒng)的示意圖；
[0058]圖7是圖1中皮帶系統(tǒng)的示意圖；
[0059]圖8是圖1中造波控制系統(tǒng)的示意圖；
[0060]圖9是本發(fā)明的一個較佳實施例的造流控制系統(tǒng)中的控制程序流程示意圖。
【具體實施方式】
[0061]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一個較佳實施例提供了一種緊湊式大擺幅搖板式造波機，包括機架1、伺服電機2、變速箱3、傳動系統(tǒng)4、皮帶系統(tǒng)5、造波板6和造波控制系統(tǒng)7。其中，機架I焊接于水槽內(nèi)，用于支承本實施例的緊湊式大擺幅搖板式造波機的其它構(gòu)件；伺服電機2固定在機架I的外側(cè)；變速箱3固定在伺服電機I上，用于改變伺服電機I的轉(zhuǎn)速和扭矩；變速箱3通過調(diào)整轉(zhuǎn)速比來調(diào)節(jié)伺服電機I傳遞到傳動系統(tǒng)4的轉(zhuǎn)動角度(參見圖3)。傳動系統(tǒng)4安裝在機架I上，以將伺服電機I的轉(zhuǎn)動傳送至皮帶系統(tǒng)5 ;皮帶系統(tǒng)5用于推動造波板6 ;造波板6用于推動水體，產(chǎn)生波浪8 ;造波控制系統(tǒng)7用于控制伺服電機2，以實時監(jiān)視和控制伺服電機2轉(zhuǎn)動，以使造波板6的角度符合目標值。本實施例的造波控制系統(tǒng)7和伺服電機2分別采用220V和380V電源，造波控制系統(tǒng)7通過數(shù)據(jù)線與伺服電機2連接，測量伺服電機2的角度時歷。
[0062]如圖4所示，機架I包括底盤9、架子下斜梁10、架子豎梁11、架子上斜梁12、架子上橫梁13、架子橫向加強梁14、和軸套固定座15。其中，軸套固定座15用于約束造波板6的運動，使造波板6具有單一轉(zhuǎn)動自由度；架子上斜梁12用于安裝伺服電機2和傳動系統(tǒng)
4;架子上橫梁13用于支承傳動系統(tǒng)4 ;架子橫向加強梁14用于固定架子上斜梁10和架子上橫梁13 ;架子豎梁11用于支承架子上橫梁13和架子橫向加強梁14 ;架子下斜梁10用于支承傳動系統(tǒng)4，并增加機架I的剛度；底盤9用于固定架子下斜梁10、架子豎