跟随式造浪系统的制作方法

本申请涉及造浪装置，特别是涉及一种跟随式造浪系统。

背景技术：

人类对海洋开发利用的需求以及海岸和近海工程的发展带来了前所未有的机遇和挑战。海岸和近海工程科学，对海洋空间利用、海洋环境保护及海洋工程防灾减灾方面进行定性和量化的科学技术,具有重要的现实意义。对海岸和近海工程进行科学研究的重要实验条件是造波或造浪水池，模拟海洋环境下的各种波浪：正弦波和椭圆余弦波及自定义频谱所描述的不规则波、斜向波和多向不规则波。

目前的造浪手段有摇板式、推板式、活塞式、冲箱式、气压式等，这些造浪系统不但结构复杂、价格昂贵、操作繁琐。

技术实现要素：

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

本申请提供了一种跟随式造浪系统，包括：

导轨，用于安装在深水区，为所述造浪系统提供运动导向；

造浪器，用于安装在所述导轨处且至少部分浸入水中，包括：

造浪板，为可拆卸结构，其具有类水翼的结构，用于造浪，

固定件，与所述造浪板固定连接，用于支撑所述造浪板并将所述造浪板安装在所述导轨处，且所述固定件可相对所述导轨滑动；

牵引装置，用于与所述造浪器相连，以牵引所述造浪器沿所述导轨运动；

控制器，用于与所述牵引装置连接，以控制所述牵引装置；和

动力装置，用于与所述牵引装置相连，以为所述牵引装置提供动力；

其中，所述造浪板配置成单侧单向、单侧双向、双侧单向或双侧双向的造浪板，并跟随其制造的波浪一起运动。

可选地，所述造浪板配置成单侧单向造浪板，其包括一顶板及沿其任一侧边向下延伸而成的类水翼的结构，或

所述造浪板配置成单侧双向造浪板，其包括一顶板及对应其侧边并沿该侧边向下延伸而成的类水翼的结构，或

所述造浪板配置成双侧单向造浪板，其包括垂直叠加布置的两顶板，以及沿所述两顶板的同一侧延伸并相交而成的类水翼的结构，或

所述造浪板配置成双侧双向造浪板，其包括垂直叠加布置的两顶板，以及对应沿所述两顶板的同一侧延伸并相交而成的类水翼的结构。

可选地，所述牵引装置包括：

驱动轮，用于与所述动力装置连接，以在动力装置的带动下旋转；

滑轮，用于与驱动轮相对设置；和

牵引绳，用于环绕在所述驱动轮与所述滑轮处并与所述造浪器固定连接，所述牵引绳可相对所述驱动轮及所述滑轮滑动，以带动所述造浪器运动。

可选地，所述动力装置为两个，所述牵引装置为两套，对应设置在所述导轨的两侧，所述两个动力装置与所述两套牵引装置相对应，其中，每套牵引装置包括：

驱动轮，用于与对应的动力装置相连，以在所述动力装置的带动下旋转；

卷扬机，用于与所述驱动轮相连；和

牵引绳，其端部与对应的卷扬机相连并与所述造浪器固定连接，在所述卷扬机的收卷下，所述牵引绳可相对所述驱动轮滑动，以带动所述造浪器运动。

可选地，所述控制器为嵌入式控制器，用于安装在牵引装置处，以实现就地控制；或

所述控制器为可编程控制器或工控机，以实现远程控制。

可选地，所述动力装置为柴油发动机、汽油发动机、斯特林发动机或电动机。

可选地，所述的造浪系统，还包括水池，其包括底面及沿底面边缘垂直向上而形成的周壁，以围合成内部空腔，用于容纳水，所述水池具有浅水区和深水区。

可选地，所述水池的底面具有坡度并自浅水区向深水区过渡，所述坡度是均匀的或不均匀的。

可选地，所述水池的底面处布置有暗礁。

可选地，所述的造浪系统，还包括消波装置和回流沟槽，均设置在所述水池远离所述造浪器的造浪侧。

本申请的跟随式造浪系统，采用由导轨、造浪器、牵引装置及动力装置组成的结构，造浪板为可拆卸结构，因此本申请结构简单、操作简便，故而造价低。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的跟随式造浪系统的示意性结构图；

图2是图1的的俯视图；

图3是沿图2中的剖切线A-A截取的示意性剖视图；

图4是根据本申请一个实施例的造浪器的示意性俯视图；

图5是根据本申请一个实施例的跟随式造浪系统的实际造浪效果的示意性等高线图；

图6是图5中的造浪系统产生的波形图；

图7是根据本申请另一个实施例的跟随式造浪系统的示意性结构图；

图8是图7所示造浪系统的实际造浪效果的示意性等高线图；

图9是图8中的造浪系统产生的波形图；

图10是根据本申请另一个实施例的跟随式造浪系统的示意性结构图；

图11是图10所示造浪系统的实际造浪效果的示意性等高线图；

图12是图11中的造浪系统产生的波形图；

图13是根据本申请一个实施例的牵引装置的示意性结构图；

图14是根据本申请一个实施例的牵引装置的示意性结构图。

图中各符号表示含义如下：

100造浪系统，

10动力装置，

20控制器，

30牵引装置，31驱动轮，32滑轮，33牵引绳，34卷扬机，

40造浪器，41造浪板，411顶板，412类水翼的结构，42固定件，

50导轨，51侧向导轨，52底部导轨，

60水池，61底面，62周壁，

70消波装置，

80回流沟槽。

具体实施方式

“孤立波”是指以一定速度前行并且不变形的水波，既可以发生在河流，又可以发生在海中。严格意义上的孤立波是对称结构的。“类孤立波”是指波形非常接近孤立波的水波。

“造浪器”指直接产生波浪的设备。

“滚破波”是一种破碎波。这种破碎波出现在有一定坡度的海滩上，波前逐渐变陡，从上部开始破碎，继而整个波前呈水滚状态。

“翼型”用平行于飞机两机翼的对称面的平面截机翼，所得的机翼截面，通常也称为翼型。水翼，指水中运动的机翼。类水翼结构，是指形状与水翼结构相似的形状。

图1是根据本申请一个实施例的跟随式造浪系统的示意性结构图。图2是图1的的俯视图。图3是沿图1中的剖切线A-A截取的示意性剖视图。图4是根据本申请一个实施例的造浪器的示意性俯视图。图5是根据本申请一个实施例的跟随式造浪系统的实际造浪效果的示意性等高线图。图6是图5中的造浪系统产生的波形图。图7是根据本申请另一个实施例的跟随式造浪系统的示意性结构图。图8是图7所示造浪系统的实际造浪效果的示意性等高线图。图9是图8中的造浪系统产生的波形图。图10是根据本申请另一个实施例的跟随式造浪系统的示意性结构图。图11是图10所示造浪系统的实际造浪效果的示意性等高线图。图12是图11中的造浪系统产生的波形图。

如图1所示，还可参见图2-图12，一种跟随式造浪系统100，一般性可以包括：导轨50、造浪器40、牵引装置30及动力装置10。导轨50用于安装在深水区，为所述造浪系统100提供运动导向。造浪器40用于安装在所述导轨50处且至少部分浸入水中，包括：造浪板41和固定件42。造浪板41为可拆卸结构，其具有类水翼的结构412，用于造浪。固定件42与所述造浪板41固定连接，用于支撑所述造浪板41并将所述造浪板41安装在所述导轨50处，且所述固定件42可相对所述导轨50滑动。牵引装置30用于与所述造浪器40相连，以牵引所述造浪器40沿所述导轨50运动。控制器20用于与所述牵引装置30连接，以控制所述牵引装置30。动力装置10用于与所述牵引装置30相连，以为所述牵引装置30提供动力。其中，所述造浪板41配置成单侧单向、单侧双向、双侧单向或双侧双向造浪板，并跟随其制造的波浪一起运动。

其中，造浪器40由导轨50进行约束。本申请通过动力装置10带动牵引装置30，进而带动造浪器40沿导轨50的做直线运动，推动水产生波浪，波浪跟随造浪器40一起运动。波浪跟随造浪器40运动的同时，在水内传播，供船舶、海岸和近海工程科学科相关工程实验或者体育娱乐需要。

本申请的造浪系统100采用由导轨50、造浪器40、牵引装置30及动力装置10组成的结构，结构简单可靠，造浪板41为可拆卸结构，通过更换不同的造浪板41形状，改变造浪器40运动的速度，再结合水底形状的变化，可以产生不同形状的波浪，满足不同情况的要求。对于不同尺度的造浪要求，可以根据几何相似原则和弗劳德准则数对造浪器40、水池60、牵引速度进行缩放。因此，本申请不但可以产生不同形状要求的波，而且可以模拟波浪在近岸区域内的传播、变形及破碎，分析波浪和水流对船舶、海洋结构、建筑物的作用规律，研究波浪和水流作用下近岸区域内泥沙运动及岸滩演变等科学规律，还可以根据需求产生适合水上运动的波浪。

由此可见，本申请结构简单，故而操作简便、造价低。

此外，现有技术的造浪器40还存在所造的单一水波持续时间短，存在衰减现象。本申请跟随式造浪系统100，产生的波浪跟随造浪器40运动，波浪形状可在一段时间内可保持恒定状态，波长、波高、波速无衰减。保持恒定的时间与造浪池的长度和造浪器40的运动速度有关。比如，50米的水池60，造浪器40以2m/s速度运动时，可产生持续约20秒时间内形状不变的波浪。

更具体地，本实施中，导轨50包括底部导轨52和侧向导轨51。

参见图4，本实施例中，所述造浪板41配置成单侧单向造浪板，造浪板41可类似“A1+B1”结构。造浪板41包括一顶板411及沿其任一侧边向下延伸而成的类水翼的结构412。参见图5及图6，为单侧单向的造浪板41产生的类孤立波水波。

具体实施时，参见图1所示，造浪器40外形尺寸长1.5米、高0.5米和宽0.35米。水池60长40米宽4米，水池60在安装造浪器40的区域为深水区。深水区水深0.35米、宽0.8米。可供实验的波浪区域水深约0.18米、宽3.2米，水池60底部为平的。固定造浪器40由底部导轨52和侧向导轨51限制位置，由牵引绳33拉动。

造浪器40在牵引绳33的牵引下，以2.5m/s的速度在水里做直线运动。产生如图5及图6所示的类孤立波水波。波浪浪高0.2米。

当然在其他实施例中，造浪板41可类似“A2+B2”结构、造浪板41可类似“C1+B1”结构、造浪板41可类似“C2+B2”结构。

参见图4，本实施例中，所述造浪板41配置成单侧双向造浪板，类似“A1+B1+C1”结构。造浪板41包括一顶板411及对应其侧边并沿该侧边向下延伸而成的类水翼的结构412。当然在其他实施例中，造浪板41可类似“A2+B2+C2”结构。

参见图4，本实施例中，所述造浪板41配置成双侧单向造浪板，类似“A1+A2+B1+B2”结构。造浪板41包括垂直叠加布置的两顶板411，以及沿所述两顶板411的同一侧延伸并相交而成的类水翼的结构412。当然在其他实施例中，造浪板41可类似“C1+C2+B1+B2”结构。

参见图4，本实施例中，所述造浪板41配置成双侧双向造浪板，类似“A1+B1+C1+A2+B2+C2”结构。造浪板41包括垂直叠加布置的两顶板411，以及对应沿所述两顶板411的同一侧延伸并相交而成的类水翼的结构412。

参见图10、图11及图12所示，双侧类孤立波造浪：造浪器40外形尺寸长1.7米、高0.5米和宽0.8米。水池60长30米宽6米，水池60在安装造浪器40的区域为深水区，深水区水深0.35米、宽1.2米，可供实验的波浪区域单侧宽2.0米，水池60底部为斜坡，坡度为1：25。固定造浪器40由底部导轨52和侧向导轨51限制位置，由牵引绳33拉动。

造浪器40在牵引绳33的牵引下，以2.8m/s的速度在水里做直线运动。产生如图11、图12所示的滚破波。波浪浪高约0.2米。

参见图4所示，本实施例中，安装在造浪器40上的造浪板41可以变形、拆卸和更换。根据对浪的不同要求，采用不同的造浪板41。造浪器40在牵引装置30拉动下，可以往返运动，运动时可以单向造浪或双向造浪，单侧造浪或双侧造浪。

需要说明的是：本申请中的“单侧”、“双侧”、“单向”和“双向”造浪，其中，“侧”指造浪板41运动方向的侧面，“向”指运动方向。单侧造浪，指造浪板41随牵引车在水里运动时，只在造波板一侧产生波浪。双侧造浪，指造浪板41随牵引车在水里运动时，在造波板双侧同时产生波浪。单向造浪，指造浪板41随牵引装置30从水池60的一端运动到另一端时造浪，返回起始端的过程中不产生波浪。双向造浪，指造浪板41随牵引装置30在水池60里往返运动时，每次都产生波浪。

图13是根据本申请一个实施例的牵引装置的示意性结构图。本实施例中，所述牵引装置30包括：驱动轮31、滑轮32和牵引绳33。驱动轮31用于与所述动力装置10连接，以在动力装置10的带动下旋转。滑轮32用于与驱动轮31相对设置。牵引绳33用于环绕在所述驱动轮31与所述滑轮32处并与所述造浪器40固定连接，所述牵引绳33可相对所述驱动轮31及所述滑轮32滑动，以带动所述造浪器40运动。更具体地，造浪器40处设有车钩，通过车钩与牵引绳33连接。牵引绳33可以是钢缆，还可以是钢丝绳。

图14是根据本申请一个实施例的牵引装置的示意性结构图。可选地，所述动力装置10为两个，所述牵引装置30为两套，对应设置在所述导轨50的两侧，所述两个动力装置10与所述两套牵引装置30相对应，其中，每套牵引装置30包括：驱动轮31、卷扬机34和牵引绳33。驱动轮31用于与对应的动力装置10相连，以在所述动力装置10的带动下旋转。卷扬机34用于与所述驱动轮31相连。牵引绳33的端部与对应的卷扬机34相连并与所述造浪器40固定连接，在所述卷扬机34的收卷下，所述牵引绳33可相对所述驱动轮31滑动，以带动所述造浪器40运动。

参见图1，本实施例中，所述控制器20可为嵌入式控制器，用于安装在牵引装置30处，以实现就地控制。在其他实施例中，所述控制器20还可为可编程控制器或工控机，以实现远程控制，可以人工对控制系统进行操作，也可以编程后实现无人遥控、遥控等。通过控制器20控制牵引装置30，进而控制造浪器40的起停、运动方向、运动的速度和加速度，以满足各种造浪需求。

参见图1，本实施例中，所述动力装置10为柴油发动机、汽油发动机、斯特林发动机或电动机。

如图1所示，还可参见图7、图10，本实施例中，所述的造浪系统100还包括水池60。水池60包括底面61及沿底面61边缘垂直向上而形成的周壁62，以围合成内部空腔，用于容纳水。所述水池60具有浅水区和深水区。深水区用于安装导轨50及造浪器40。

如图7所示，所述水池60的底面61具有坡度并自浅水区向深水区过渡，所述坡度是均匀。当然，在其他实施例中，坡度也可以是不均匀的。

如图7所示，在本实施例中，造浪器40外形尺寸长1.5米、高0.5米和宽0.35米。水池60长40米宽4米，水池60在安装造浪器40的区域为深水区，深水区水深0.35米、宽0.8米，可供实验的波浪区域宽1.8米，水池60底部为斜坡，坡度为1：10。固定造浪器40由底部导轨52和侧向导轨51限制位置，由牵引绳33拉动。

造浪器40在牵引绳33的牵引下，以3m/s的速度在水里做直线运动。产生如图8、图9所示的滚破波。波浪浪高约0.25米。

参见图7，本实施例中，所述水池60的底面61处布置有暗礁。

本申请通过改变池底的形状，可以是平的，也可以是土坡，土坡的坡度可以说均匀的也可以说不均匀的，还可以有暗礁。波浪经过土坡或暗礁时，波浪会演变成各种破碎波浪，满足不同需求。本实施例特别适用于持续产生无衰减的类孤立波和破碎波。

如图1所示，还可参见图7及图10，所述的造浪系统100还包括消波装置70和回流沟槽80，均设置在所述水池60远离所述造浪器40的造浪侧。其中，消波装置70由碎石堆砌成斜坡构成，也可以由网、条栅、混凝土块等构成直立式且具有多孔形状的墙体。

如图1及图7所示，水池60在安装造浪器40的对面一侧，设置有消波装置70和回流沟槽80。当造浪器40在牵引装置30牵引下，从水池60的一端移动到另一端的过程中，水池60中的部分水会在造浪器40的推动下运动，使得水池60一端的水位上升。水的回流，会平衡水池60两端的水位高度。使造浪器40运动过程中产生的波浪随时间不变(当水池60底形状沿运动方向不变的情况下)。如图10所示，在双侧造浪的情况下，那么与导轨50平行的水池60侧，都布置消波装置70。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。