[发明专利]超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置

说明书

本发明公开了一种超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置。在充有液体的模型箱左、右侧内壁分别装有造波单元和消波单元，造波液压缸和消波液压缸分别位于模型箱左、右侧外壁；造波单元底部挡块和消波单元底部挡块之间形成的凹槽内置有海床模型，海床模型中埋设海工结构物模型；模型箱外的两套液压驱动系统经离心机旋转接头分别向造波液压缸和消波液压缸提供液压动力。本发明适用于超重力条件下高频大幅造波；采用推板式造波，液压驱动系统至造波板的力转换系统相较伺服电机驱动所惯用的轮盘式力转换系统形式更为简单、可靠；在试验过程中，消波板距模型箱壁距离及其开孔率均可调节，可满足对不同工况波浪的模拟，提高消波效率。

技术领域

本发明涉及土工离心模拟试验装置，尤其是涉及一种超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置。

背景技术

波浪是海洋工程及海岸工程等领域中需考虑的主要环境荷载之一。为研究波浪作用下海床地基土层及海工结构物的相互作用，试验中需要造波装置来实现波浪的模拟。近年来土工离心模拟技术的发展使得超重力条件下的波浪试验成为可能，土工离心机的缩尺缩时效应能够还原原型海床应力场，相较于常重力条件下的波浪试验能够反映现场尺寸的波浪-海床地基-海工结构物相互作用问题。

然而，随着世界各国的海洋开发不断向深海拓展，海工结构物将面临更大水深、更极端的波浪等更为严酷的服役环境。现有超重力条件下的造波装置一般采用伺服电机驱动摇板造波，由于电机输出力矩较小，仅适用于较低加速度和较低水深的工况；同时，一般采用离心机转机前预先安装并固定于模型箱另一侧的消波板进行消波，如若试验中波浪工况变化，由于无法调节消波板的位置及开孔率，导致消波效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置，能够实现高离心加速度下的高频大幅造波，以开展极端波浪-海工结构物-土质海床地基相互作用研究；同时采用可调节的消波板进行高效消波，在试验中波浪工况变化时，仍能够较大限度地减少发射波对原始波浪的干扰。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明包括造波单元、消波单元、模型箱、海床模型、海工结构物模型和两套液压驱动系统；

在充有液体的模型箱左侧内壁装有造波单元，造波单元的造波液压缸装在模型箱的左侧外壁；模型箱右侧内壁装有消波单元，消波单元的消波液压缸装在模型箱右侧外壁；造波单元底部挡块和消波单元底部挡块之间形成的凹槽内置有海床模型，海床模型中埋设海工结构物模型；安装在模型箱外的两套液压驱动系统分别向造波液压缸和消波液压缸提供液压动力。

所述造波单元，包括造波液压缸、造波液压缸活塞杆、造波固联装置、造波板、两块造波板滑块、两条造波板导轨和造波单元底部挡块；

造波液压缸的造波液压缸活塞杆伸入模型箱左侧内壁，通过造波固联装置与造波板连接，造波板底部前后两侧分别装有造波板滑块，造波单元底部挡块固定在模型箱底面，造波单元底部挡块顶面前后两侧分别装有造波板导轨，两块造波板滑块和两条造波板导轨分别构成导轨副，造波板在造波液压缸活塞杆带动下能沿各自导轨副作直线往复运动，生成模拟波浪。

所述消波单元，包括消波液压缸、消波液压缸多级活塞杆、消波固联装置、消波板、消波板连接件、两条消波板导轨和消波单元底部挡块；

消波液压缸的消波液压缸多级活塞杆伸入模型箱右侧内壁，消波固联装置与消波板连接件连接，消波板连接件下部与消波板连接，消波板连接件上部前后两侧分别装有消波板滑块，消波单元底部挡块固定在模型箱底面，模型箱右侧顶面前后两侧分别装有消波板导轨，两块消波板滑块和两条消波板导轨分别构成导轨副，消波板能通过消波液压缸多级活塞杆带动沿各自导轨副作直线往复运动，调整消波板距模型箱箱壁距离，调节设定的模拟波浪。