专利名称：用于产生模拟波浪的造波机的制作方法
技术领域：
本发明涉及港口及近海工程实验研究领域，特别是涉及一种用于在水槽或港池中
产生所需要的模拟波浪的造波机。
背景技术：
在港口及近海工程实验研究领域，造波机是进行物理模型试验研究的一种必备实验装置。造波机通过设置于设备前端并且置于水中的推波板的往复运动来制造满足特定需要的波浪。由于实验研究的复杂性和多样性，研究人员对所产生波浪的要求越来越高，主要体现在模拟精度和多样性方面。按照推波板的往复运动形式分类，目前有两种造波机平推式和摇摆式，它们分别应用于不同的场合、满足不同的需要。
摇摆式造波机的结构如图l所示，驱动装置3(液压缸或电动执行机构)安装在机
座2上，推波板1的下端铰接在机座2的前端下部、上端连接驱动装置3的输出端。在驱动
装置3的带动下，推波板1的上端围绕下部铰接端在前后方向做摇摆运动。平推式造波机
的结构如图2所示，推波板1'安装在移动构架5上，移动构架5在驱动装置3'的作用下沿
机座2'上的水平导轨4做水平往复运动，从而带动推波板1'水平往复运动。 但是，上述2种造波机的运动形式单一，仅能进行摇摆式或平推式运动，不能满足
实验研究的复杂性和多样性要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有平推、摇摆及其复合运动功能的用于产生模拟波浪的造波机，以满足不同的实验要求。
为此，本发明的技术方案如下 —种用于产生模拟波浪的造波机，包括机座、用于驱动造波板运动的驱动装置、设置在机座上的直线导轨、设置在直线导轨上能够沿直线导轨移动的移动滑架、设置在机座前端的推波板以及对称设置在所述机座的两侧并在驱动装置的作用下推动造波板运动的推杆，所述的造波机还包括上端与驱动装置的输出端铰接的第1摆臂、与第1摆臂垂直并固定连接的横轴、对称设置在机座两侧的切换杆和第2摆臂，所述横轴的两侧由轴承支撑并伸出于轴承一定长度，所述第2摆臂的上端与同一侧的横轴的端部固定连接、下端与所述推杆的一端铰接，推杆的另一端铰接在推波板上，所述的切换杆的一端铰接在移动滑架上，另一端可选择地铰接在推波板上、机座上或第2摆臂上，推波板的下端两侧分别与移动滑架的两侧铰接在一起。所述的切换杆与机座的铰接点位于所述的移动滑架和横轴之间。
另外，所述的切换杆的位置高于所述的推杆的位置。 在所述的移动滑架处于初始位置时，所述的切换杆和推波板、机座、第2摆臂的铰
接点与切换杆在移动滑架上的铰接点的距离均相等。 所述的第2摆臂位于横轴的两侧并互相平行。 本发明的造波机，由于设置有一个用于改变推波板运动形式的切换杆，所以使得同一台造波机的推波板可以很方便地在平推、摇摆及其复合运动三种形式之间切换，由此 实现了一机多用，满足了港口工程物理模型实验研究中复杂工况的要求。
图1是现有的摇摆式造波机的结构示意图； 图2是现有的平推式造波机的结构示意图； 图3是本发明的造波机的立体结构示意图。 其中 6.推波板 7.推杆 8.第l铰链 10.导轨11.移动滑架 12.第2铰链 14.第4铰链15.第2摆臂 16.机座 18.第l摆臂 19.横轴 20.轴承
9.切换杆 13.第3铰链
17.驱动装置 21.第5铰链
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的用于产生模拟波浪的造波机的具体结构进行说明。
如图3所示，本发明的造波机包括机座16、用于驱动造波板运动的驱动装置17、 设置在机座16上的直线导轨10、设置在直线导轨10上能够沿直线导轨10移动的移动滑 架11、设置在机座16前端的推波板6以及对称设置在机座16的两侧并在驱动装置17的作 用下推动造波板6运动的推杆7。另外，本发明的造波机还包括上端与驱动装置17的输出 端铰接的第1摆臂18、与第1摆臂18垂直并固定连接的横轴19、对称设置在机座16两侧 的切换杆9和第2摆臂15，所述横轴19的两侧由轴承20支撑并伸出于轴承20 —定长度， 以便于连接第2摆臂15并使其摆动不受限制，第2摆臂15的上端与横轴19的两端固定连 接、第2摆臂15的下端与所述推杆7的一端铰接，推杆7的另一端铰接在推波板6上，切换 杆9的一端铰接在移动滑架11上的第2铰链12上，另一端可选择地铰接在推波板6上的 第1铰链8上、机座16上的第4铰链14上或第2摆臂15上的第3铰链13上，铰链14位 于移动滑架11和横轴19之间。推波板6的下端两侧分别与移动滑架11的两侧铰接在一 起。如图3所示，切换杆9与机座16的铰接点位于移动滑架11和横轴19之间，确切地说， 位于移动滑架11和横轴19之间的机座16的上表面上。在移动滑架11处于初始位置时， 切换杆9的3个可选择的铰接端和推波板、机座、第2摆臂的铰接点与切换杆在移动滑架上 的铰接点的距离均相等，即第1铰链8、第4铰链14和第3铰链13与第2铰链12之间的 距离均相等。 另外，切换杆9的位置高于推杆7的位置，这样便于在试验过程中实施运动切换； 第2摆臂位于横轴的两侧并互相平行，保证了对推波板的施力均匀，从而可以改善波浪的 模拟精度。 上述的驱动装置17可以是液压缸或电动执行机构。 推波板6的宽度大于机座16和移动滑架11的宽度，从而可以使位于两侧的推杆 7在位于图3中A位置、B位置和C位置时可以保持相互平行，并且使得推波板后面的所有 机构对推波板前的波浪不产生影响。另外，两个推杆7、两个第2摆臂15也是相互平行的。
造波机通过运动形式切换杆9在传动机构中所处的不同位置，实现平推、摇摆及其平推_摇摆复合运动的切换。 造波机为对称结构，切换杆9有两根，对称分布在机座的两侧，每一根切换杆9的 一端铰接在第2铰链12上，无论造波机处于何种工作状态，切换杆9这一端的连接位置不 变；切换杆9的另一端称为可变端，可变端可以根据需要可选择地铰接在第1铰链8、第3铰 链13或第4铰链14上。 若将切换杆9的可变端铰接在第1铰链8上，即如图3中位置A所示，则运动形式 切换杆9和推波板6、移动滑架11形成一个整体。当驱动装置17做往复运动时，驱动装置 17的输出端带动第1摆臂18，使其围绕横轴19做旋转运动。由于第1摆臂18与横轴固定 连接，所以横轴19转动。同样，横轴19的两端分别与机座16两侧的第2摆臂15的上端固 定连接，从而使第2摆臂15围绕横轴19摆动。进而，摆臂15的下端带动推杆7，连同推波 板6和移动滑架11 一起沿直线导轨10做水平方向的往复平移运动，实现造波机的平推运 动。 若将切换杆9的可变端与推波板6上的第1铰链8脱开，并连接在第4铰链14上， 即如图3中位置B所示，则切换杆9限制了移动滑架11沿导轨10的移动，使移动滑架11 与机座16处于刚性连接，成为固定架，不会产生相对运动。当驱动装置17做往复运动时， 带动第2摆臂15摆动。由于移动滑架11与机座16相对固定，且推波板6的下端两侧分别 与移动滑架11的下端两侧铰接，所以推波板6在推杆7的推动下围绕第5铰链21摆动，实 现造波机的摇摆运动。 若将切换杆9置于第2铰链12和第3铰链13之间，即如图3中位置C所示，将切 换杆9的可变端连接于第3铰链13，则当驱动装置17做往复运动时，带动第2摆臂15摆 动，摆臂15的下端就会带动推杆7和切换杆9同时做水平方向的往复运动。由于第3铰链 13位置与第2摆臂15最下端位置的运动半径不同，使得推波板6既有与移动滑架11 一起 沿导轨10的往复平移运动，同时又有随着第2摆臂15的摆动，经推杆7绕移动滑架11底 端的第5铰链21摆动，实现造波机的平推_摇摆复合运动。
权利要求
一种用于产生模拟波浪的造波机，包括机座、用于驱动造波板运动的驱动装置、设置在机座上的直线导轨、设置在直线导轨上能够沿直线导轨移动的移动滑架、设置在机座前端的推波板以及对称设置在所述机座的两侧并在驱动装置的作用下推动造波板运动的推杆，其特征在于所述的造波机还包括上端与驱动装置的输出端铰接的第1摆臂、与第1摆臂垂直并固定连接的横轴、对称设置在机座两侧的切换杆和第2摆臂，所述横轴的两侧由轴承支撑并伸出于轴承一定长度，所述第2摆臂的上端与横轴的端部固定连接、下端与所述推杆的一端铰接，推杆的另一端铰接在推波板上，所述的切换杆的一端铰接在移动滑架上，另一端可选择地铰接在推波板上、机座上或第2摆臂上，推波板的下端两侧分别与移动滑架的两侧铰接在一起。
2. 根据权利要求1所述的造波机，其特征在于所述的切换杆与机座的铰接点位于所 述的移动滑架和横轴之间。
3. 根据权利要求2所述的造波机，其特征在于所述的切换杆的位置高于所述的推杆 的位置。
4. 根据权利要求2所述的造波机，其特征在于在所述的移动滑架处于初始位置时，所 述的切换杆和推波板、机座、第2摆臂的铰接点与切换杆在移动滑架上的铰接点的距离均 相等。
5. 根据权利要求1 4中任一项所述的造波机，其特征在于所述的第2摆臂位于横轴的两侧并互相平行。
全文摘要
本发明公开了一种用于产生模拟波浪的造波机，包括机座、驱动装置、设置在机座上的直线导轨、设置在直线导轨上的移动滑架、设置在机座前端的推波板以及对称设置在机座的两侧并在驱动装置的作用下推动造波板运动的推杆，所述的造波机还包括上端与驱动装置的输出端铰接的第1摆臂、与第1摆臂垂直并固定连接的横轴、对称设置在机座两侧的切换杆和第2摆臂，横轴的两侧由轴承支撑并伸出于轴承一定长度，第2摆臂的上端与横轴的端部固定连接、下端与所述推杆的一端铰接，推杆的另一端铰接在推波板上，切换杆的一端铰接在移动滑架上，另一端可选择地铰接在推波板上、机座上或第2摆臂上，推波板的下端两侧分别与移动滑架的两侧铰接在一起。
文档编号G01M10/00GK101713177SQ20091022871
公开日2010年5月26日 申请日期2009年11月25日 优先权日2009年11月25日
发明者宋荣生, 李俊义, 王收军 申请人:天津理工大学