[实用新型]离心机模拟波浪发生装置

说明书

本实用新型是在高重力加速度条件下产生行进波浪的装置，用来对海床、海底管线等结构物的特性进行模拟试验研究。

对于重力起主要作用的岩土工程和土工结构物，若将模型置于离心机产生的高离心力场中，则可以比较真实地模拟再现多种现场难以观测的现象，这就是土工离心模拟技术。据此原理设计了离心机模拟波浪发生装置。海底结构物在波浪作用下的特性，波浪、管线和海床的相互作用，以及波浪使海底砂土液化的研究等都可以使用离心模拟技术。

英国剑桥大学于1991年首先推出了鼓式离心机行进波浪发生装置。该装置的原理是在预定的离心加速度下，熔断悬挂沉箱的金属丝，使沉箱沉入水中而产生行进波浪。所产生的行进波浪绕环形试验模型斗运行一周后进行消波。这种鼓式离心机行进波浪装置，由于波浪运行距离较长，消波比较容易。其缺点是采用沉箱造波，在试验中很难改变波浪周期、波浪高度等参数。实际上，由于在土工离心机中鼓式离心机并不多见，若为模拟波浪条件而专门购置一台鼓式离心机是很不经济的。

1998年，日本京都大学推出了另一种形式的离心机模拟波浪发生装置，即樑式离心机行进波浪发生装置。该装置中采用直流伺服电动机驱动一个曲柄摇板机构产生行进波浪，并在水槽的另一侧设置消波板进行消波。然而，该装置的波浪水槽尺寸小，电动机的功率也仅为1.5瓦，使其应用范围十分局限。此外，直流伺服电动机的体积和重量都大，电刷需要经常维修更换，其土槽是固定的，所以试验使用不太方便。

本实用新型的目的是提供一种改进的樑式离心机模拟行进波浪发生装置，装置中的主要部件包括造波机、波浪水槽、土槽装调方便，运行时可以对波浪参数连续调节，可以模拟浅海区实际波浪，研究海床和海洋结构物的特性。

本实用新型离心机模拟波浪发生装置，包括离心机、造波机、电气控制和检测电路。所述离心机为樑式离心机，所述造波机包括波浪水槽、装在波浪水槽中的土槽、造波部件、消波组件几部分。其中的造波部件采用交流变频调速电动机驱动，造波部件中的波浪发生器包括曲柄一连杆一摇板机构，所说的曲柄为一曲柄轮，其曲柄长度可以调节，所说连杆的两端与曲柄轮和摇板的联接，分别采用调心球轴承。

试验时，土槽中放置模拟海底土样、试验模型或样品，压力传感器等测量器具。

本实用新型离心机模拟波浪发生装置的土槽为可折卸结构，并且邻近摇板的土槽侧壁，其外侧的上部为一平滑斜面。

本实用新型装置中的消波组件安装在波浪水槽远离摇板的一端，该消波组件中的垂直消波板的工作平面，与垂直状态下的摇板的工作平面平行，并且二者的距离可以移动垂直消波板而变化。

本实用新型装置中的波浪水槽用板状的槽壁构件拼装而成，槽壁的联接为互相咬合的凹凸结构，加橡胶垫，再用紧固件联接而成。

图1为本实用新型离心机模拟波浪发生装置中的造波机的正视图。

图2为图1所示本实用新型造波机的俯视图。

图3为图1所示本实用新型造波机A-A剖面图、B-B剖视图。

以下结合对附图所示本造波机实施例的详细说明，将使本实用新型离心机模拟波浪发生装置的特征和优点更加清晰。

本实用新型离心机模拟波浪发生装置，包括离心机，造波机，电气控制和检测电路三大部分。在本实施例中，离心机为樑式离心机，电气控制和检测电路包括驱动电动机控制系统、传感器检测、装置控制等。离心机和电气部分在附图中未表示。造波机固定安装在樑式离心机的吊篮内。本实用新型的内容是对造波机的改进，附图表示了实施例。以下予以详细说明。

如附图所示，一台交流变频调速电动机11其轴端有三角皮带轮13，一主轴15，其右端有另一三角皮带轮17，三角皮带轮13和17上套装三角皮带19，主轴15装在轴承座12中，其左端装曲柄轮14。电动机11和轴承座12装在同一电机座板16上。曲柄轮14上，距离圆心不同的距离，有多个相同直径的孔18，在其中的一个孔中装联接轴21，该联接轴21将一连杆23与曲柄轮14联在一起。连杆23的另一端通过销轴24和轴套25，与一直立的摇板22的顶端联接。摇板22的下端通过销轴27和支座29装在水槽底板31上，可以绕销轴27摆动。在本实施例中，交流变频调速电动机的功率为4kW。