一种小型科氏效应海洋模拟系统的制作方法

本发明涉及教学型地转实验平台，尤其涉及一种小型科氏效应海洋模拟系统。

背景技术：

1、由于自转的存在，地球并非一个惯性系，而是一个转动参照系，因而地面上质点的运动会受到科里奥利力的影响，这就导致了海洋大尺度运动现象区别于普通惯性系运动现象，大多数学生对大尺度运动现象很难准确了解，也就成了海洋动力教学的难点。在地球科学领域的研究中，必须引入科氏力。

2、转台模拟实验就是依据相似原理把流体流动原型按一定比例缩小制成模型，模拟与实际情况相似的流体进行观测和分析研究，然后将模型试验的成果换算和应用到原型中，分析判断原型的情况。其中的关键问题是需要保持模型流体和原型流体保持流动相似，即两个流动的相应点上的同名物理量(如速度、压强、各种作用力等)具有各自的固定比例关系，则这两个流动就是相似的。为了保证实验室模拟与大洋中的实际海洋运动保持一致，因此需要保证实验中无量纲参数与真实海洋的无量纲参数在同一量级。

3、现在技术的缺点：

4、1、现有转台多为大型地转平台，不方便进行各类实验，实验实施非常繁琐，且不易得到理想结果。

5、2、现有转台不方便快速、平稳的旋转，设计不合理，不能稳定支撑各类实验，不能模拟各类地球物理流体力学实验现象。

6、3、现有转台功能性差，智能化低，实验可视化无法实现。

技术实现思路

1、本发明提供了一种小型科氏效应海洋模拟系统，通过机械结构优化，控制系统优化，使得转台可以快速、平稳旋转，转速脉动极小，完全满足各类地转实验的要求。

2、为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是，一种小型科氏效应海洋模拟系统，模拟系统包括转台设备和控制器，转台设备包括相机、相机支架、水槽、水槽底板和旋转台面，相机通过相机支架固定在旋转台面上，水槽安装在旋转台面上，水槽底板铺设在水槽的底部；控制器用于控制转台设备，使得转台设备按照一定的曲线和速度旋转来模拟真实海洋流体运动。

3、作为本发明的优化方案，通过相机支架调节相机与水槽的相对高度，从而调节相机的视场；水槽为高透明板，水槽底板为白色水槽底板。

4、作为本发明的优化方案，模拟系统还包括转台基座，转台基座用于转台的承载和动力输出；转台基座底部设置有调平蹄脚。

5、作为本发明的优化方案，转台设备还包括电源信号箱、转台信号接口和转台控制接口，电源信号箱安装在旋转台面的下方，电源信号箱包括一路千兆网和两路直流12v电源；转台基座包括电机和电滑环，转台信号接口通过与千兆网通过电滑环连通，转台控制接口为转台设备与控制器的通信接口。

6、作为本发明的优化方案，控制器包括速度显示器和调速器，速度显示器用于显示转台设备的速度及速度变化率，调速器用于调节转台设备的旋转速度。

7、作为本发明的优化方案，控制器通过控制接口连接转台控制接口，并将信号接口通过网络线缆连接pc，通过专用软件或二次开发实现转台设备智能化旋转。

8、本发明具有积极的效果：1)本发明通过机械结构优化，控制系统优化，使得转台可以快速、平稳旋转，转速脉动极小，完全满足各类地转实验的要求。并且本发明通过保持无量纲化参数的一致性来模拟真实海洋流体运动，同时可以通过控制水深、地形坡度、转台转速来模拟不同场景下的各类地球流体力学现象。另外，本发明针对现有设备智能化低的特点，设计了专用信号传输和控制系统，可以使转台实现各类旋转，并可以实时记录并显示实验过程和结果，实现实验可视化；

技术特征：

1.一种小型科氏效应海洋模拟系统，其特征在于：所述模拟系统包括转台设备和控制器，所述的转台设备包括相机(1)、相机支架(2)、水槽(3)、水槽底板(4)和旋转台面(5)，相机(1)通过相机支架(2)固定在旋转台面(5)上，所述的水槽(3)安装在旋转台面(5)上，水槽底板(4)铺设在水槽(3)的底部；控制器用于控制转台设备，使得转台设备按照一定的曲线和速度旋转来模拟真实海洋流体运动。

2.根据权利要求1所述的一种小型科氏效应海洋模拟系统，其特征在于：通过相机支架(2)调节相机(1)与水槽(3)的相对高度，从而调节相机(1)的视场；所述的水槽(3)为高透明板，水槽底板(4)为白色水槽底板。

3.根据权利要求1所述的一种小型科氏效应海洋模拟系统，其特征在于：所述模拟系统还包括转台基座(7)，所述的转台基座(7)用于转台的承载和动力输出；所述的转台基座(7)底部设置有调平蹄脚。

4.根据权利要求1所述的一种小型科氏效应海洋模拟系统，其特征在于：所述的转台设备还包括电源信号箱(6)、转台信号接口(8)和转台控制接口(9)，电源信号箱(6)安装在旋转台面(5)的下方，电源信号箱(6)包括一路千兆网和两路直流12v电源；转台基座(7)包括电机和电滑环，转台信号接口(8)通过与千兆网通过电滑环连通，转台控制接口(9)为转台设备与控制器的通信接口。

5.根据权利要求4所述的一种小型科氏效应海洋模拟系统，其特征在于：所述的控制器包括速度显示器(21)和调速器(22)，所述的速度显示器(21)用于显示转台设备的速度及速度变化率，所述的调速器(22)用于调节转台设备的旋转速度。

6.根据权利要求5所述的一种小型科氏效应海洋模拟系统，其特征在于：所述的控制器还包括转台电源开关(23)、设备电源开关(24)、信号接口(25)和控制接口(26)，所述的转台电源开关(23)用于转台设备供电，所述的设备电源开关(24)用于控制器供电，所述的信号接口(25)用于连接外部pc实现转台设备的旋转，控制器通过控制接口(26)与转台设备相连。

7.根据权利要求6所述的一种小型科氏效应海洋模拟系统，其特征在于：控制器通过控制接口(26)连接转台控制接口(9)，并将信号接口(25)通过网络线缆连接pc，通过专用软件或二次开发实现转台设备智能化旋转。

技术总结
本发明涉及教学型地转实验平台技术领域，尤其涉及一种小型科氏效应海洋模拟系统，模拟系统包括转台设备和控制器，转台设备包括相机、相机支架、水槽、水槽底板和旋转台面，相机通过相机支架固定在旋转台面上，水槽安装在旋转台面上，水槽底板铺设在水槽的底部；控制器用于控制转台设备，使得转台设备按照一定的曲线和速度旋转来模拟真实海洋流体运动。本发明通过机械结构优化，控制系统优化，使得转台可以快速、平稳旋转，转速脉动极小，完全满足各类地转实验的要求。

技术研发人员：付国峰,于宇君,李希东,杨凯旋
受保护的技术使用者：青岛南森海洋科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14