一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置的制作方法

本发明涉及海洋工程实验装置，具体涉及一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置。

背景技术：

1、孤立波是存在于自然界中的一种独特的波动现象，既可以发生在河流，又可以发生在海洋。它的波面全部在静水面以上，以一定速度前行并且保持波形不变，波长很长。孤立波作为一种具有强非线性特征的波浪，可以用来描述海啸或地震等造成的水体巨大位移引起的表面波。

2、现有技术中，例如公告号为cn110567679b的中国专利，提出了一种实验室孤立波自动生成装置，包括:实验室水槽及孤立波生成装置，孤立波生成装置包括:蓄水水箱、水箱密封挡板及其升降装置、反射挡板及其升降装置、水位控制器及注水装置；通过水体塌陷形式在试验水槽中实现模拟波高水深比较大的孤立波的产生和传播。

3、上述技术方案，一方面是通过升高密封挡板实现两处空间连通，从而模拟出因水体塌陷形成较大波高水深比的孤立波，难以模拟出因推板造波方法形成较小波高水深比的孤立波；另一方面，高水位密封空间内结构无法调整，仅能调整该空间内的水体体积无法调整水体形状，因此难以生成多模态的孤立波。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，以解决现有技术中的仅能模拟因水体塌陷形成的较大波高水深比的孤立波，以及难以模拟出较大波高水深比的多模态孤立波的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

3、一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，包括透明水槽、注水装置和液位控制器，所述透明水槽的内侧设有用于分隔所述透明水槽内部空间的第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述透明水槽的顶端设有两个沿所述透明水槽长度方向分布的传动轨道，两个所述传动轨道上共同连接有转动连接组件、复合连接组件和升降连接组件，所述转动连接组件用于连接所述第一隔板，所述复合连接组件用于连接所述第二隔板，所述升降连接组件用于连接所述第三隔板；

4、所述转动连接组件能够调整所述第一隔板的倾斜角度，所述升降连接组件能够调整连接的所述第三隔板的垂直高度，所述复合连接组件能够调整所述第二隔板的倾斜角度，并且所述复合连接组件能够使处于任意倾斜角度的所述第二隔板沿倾斜角度的方向上升高度，所述复合连接组件和所述升降连接组件均能在所述传动轨道上沿所述透明水槽的长度方向移动。

5、作为本发明的一种优选方案，所述透明水槽内位于所述第一隔板和所述第二隔板之间设有第一注水管和第二注水管，所述透明水槽内位于所述第二隔板和所述第三隔板之间设有第一液位传感器和第二液位传感器，所述第一注水管和所述第一液位传感器与所述注水装置连接，所述第二注水管和所述第二液位传感器与所述液位控制器连接。

6、作为本发明的一种优选方案，所述转动连接组件包括分别固定在两个所述传动轨道上的两个固定座，两个所述固定座的相对面均连接有压块，两个所述压块之间连接有连框，所述压块上设有用于固定所述连框当前角度的卡合组件；

7、所述连框的两端均通过设有连轴与两个所述压块转动连接，所述连框上开设有用于穿过所述第一隔板的第一板槽，所述连框上通过螺纹连接有第一螺栓，所述第一螺栓的端部延伸至所述第一板槽内侧并连接有用于抵接所述第一隔板的压板。

8、作为本发明的一种优选方案，所述固定座上开设有竖直分布的竖滑槽，所述固定座的内部设有开设有横向分布的横滑槽，所述横滑槽的一端通过开设端口延伸至所述竖滑槽内侧，所述横滑槽的另一端通过开设端口延伸出所述固定座的外侧，所述横滑槽的内部设有穿过所述横滑槽两端端口的限位滑杆，所述限位滑杆的外侧设有凸环，所述限位滑杆位于所述横滑槽的部分套接有用于弹性支撑所述凸环的第一弹簧。

9、作为本发明的一种优选方案，所述压块靠近所述连框的一端开设有用于连接所述连轴的轴孔，所述压块靠近所述固定座的一端设有能够在所述竖滑槽内侧纵向滑动的滑块，所述滑块的顶端设有弹性支撑所述竖滑槽的第二弹簧，当所述滑块在所述竖滑槽内处于最高位置时所述滑块位于所述横滑槽的上方。

10、作为本发明的一种优选方案，所述卡合组件包括通过螺纹连接在所述压块上的第二螺栓，以及固定连接在所述连框对应端面的卡合环，所述卡合环环绕所述连轴的外侧分布，并且所述卡合环上设有均匀分布的齿纹，所述第二螺栓的端部设有弧形卡块，所述弧形卡块靠近所述卡合环的端面上设有均匀分布的卡齿。

11、作为本发明的一种优选方案，所述复合连接组件包括分别滑动连接在两个所述传动轨道上的两个第一滑座，两个所述第一滑座之间转动连接有轨道板，一所述第一滑座上通过设有第一电机与对应的所述传动轨道传动连接，同一所述第一滑座上通过设有第二电机与所述轨道板转动连接，所述轨道板的侧面滑动连接有用于连接所述第二隔板的滑板，所述轨道板上安装有与所述滑板连接的第一气缸。

12、作为本发明的一种优选方案，所述轨道板的两端通过设有转筒分别与两个所述第一滑座转动连接，一所述转筒内通过设有传动轴套与所述第二电机的输出端传动连接，所述轨道板的侧面设有纵向分布的滑槽，所述滑槽上滑动连接有滑框，所述滑框固定连接在所述滑板的背面。

13、作为本发明的一种优选方案，所述升降连接组件包括滑动连接在两个所述传动轨道上的第二滑座，所述第二滑座上通过设有第三电机与一所述传动轨道传动连接，所述第二滑座上设有支架，所述支架的顶端安装有第二气缸，所述第二气缸的输出端穿过所述支架并与所述第三隔板连接；

14、所述第二滑座上开设有用于穿过所述第三隔板的第二板槽。

15、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

16、（1）本发明通过转动连接组件连同第二隔板在透明水槽内移动，模拟推板造波方法即可生成较小波高水深比的孤立波；通过第一隔板、第二隔板与透明水槽共同形成一个相对透明水槽其余空间的密封空间，之后升高第二隔板使得两处空间从底端开始连通，即可模拟出水体在重力塌陷波的基础上生成较大波高水深比的孤立波。

17、（2）本发明通过调整第二隔板相对第一隔板的间距、第二隔板的角度、第二隔板升高过程中的角度变化以及第一隔板与第二隔板角度形成各种形状空间的作用下，生成较大波高水深比的多模态孤立波。

技术特征：

1.一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，包括透明水槽（1）、注水装置和液位控制器，其特征在于：所述透明水槽（1）的内侧设有用于分隔所述透明水槽（1）内部空间的第一隔板（2）、第二隔板（3）和第三隔板（4），所述透明水槽（1）的顶端设有两个沿所述透明水槽（1）长度方向分布的传动轨道（5），两个所述传动轨道（5）上共同连接有转动连接组件（6）、复合连接组件（7）和升降连接组件（8），所述转动连接组件（6）用于连接所述第一隔板（2），所述复合连接组件（7）用于连接所述第二隔板（3），所述升降连接组件（8）用于连接所述第三隔板（4）；

2.根据权利要求1所述的一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，其特征在于，所述透明水槽（1）内位于所述第一隔板（2）和所述第二隔板（3）之间设有第一注水管（11）和第二注水管（12），所述透明水槽（1）内位于所述第二隔板（3）和所述第三隔板（4）之间设有第一液位传感器（13）和第二液位传感器（14），所述第一注水管（11）和所述第一液位传感器（13）与所述注水装置连接，所述第二注水管（12）和所述第二液位传感器（14）与所述液位控制器连接。

3.根据权利要求1所述的一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，其特征在于，所述转动连接组件（6）包括分别固定在两个所述传动轨道（5）上的两个固定座（61），两个所述固定座（61）的相对面均连接有压块（62），两个所述压块（62）之间连接有连框（63），所述压块（62）上设有用于固定所述连框（63）当前角度的卡合组件（64）；

4.根据权利要求3所述的一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，其特征在于，所述固定座（61）上开设有竖直分布的竖滑槽（611），所述固定座（61）的内部设有开设有横向分布的横滑槽（612），所述横滑槽（612）的一端通过开设端口延伸至所述竖滑槽（611）内侧，所述横滑槽（612）的另一端通过开设端口延伸出所述固定座（61）的外侧，所述横滑槽（612）的内部设有穿过所述横滑槽（612）两端端口的限位滑杆（613），所述限位滑杆（613）的外侧设有凸环（614），所述限位滑杆（613）位于所述横滑槽（612）的部分套接有用于弹性支撑所述凸环（614）的第一弹簧（615）。

5.根据权利要求4所述的一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，其特征在于，所述压块（62）靠近所述连框（63）的一端开设有用于连接所述连轴（631）的轴孔（621），所述压块（62）靠近所述固定座（61）的一端设有能够在所述竖滑槽（611）内侧纵向滑动的滑块（622），所述滑块（622）的顶端设有弹性支撑所述竖滑槽（611）的第二弹簧（623），当所述滑块（622）在所述竖滑槽（611）内处于最高位置时所述滑块（622）位于所述横滑槽（612）的上方。

6.根据权利要求3所述的一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，其特征在于，所述卡合组件（64）包括通过螺纹连接在所述压块（62）上的第二螺栓（641），以及固定连接在所述连框（63）对应端面的卡合环（642），所述卡合环（642）环绕所述连轴（631）的外侧分布，并且所述卡合环（642）上设有均匀分布的齿纹，所述第二螺栓（641）的端部设有弧形卡块（643），所述弧形卡块（643）靠近所述卡合环（642）的端面上设有均匀分布的卡齿。

7.根据权利要求1所述的一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，其特征在于，所述复合连接组件（7）包括分别滑动连接在两个所述传动轨道（5）上的两个第一滑座（71），两个所述第一滑座（71）之间转动连接有轨道板（72），一所述第一滑座（71）上通过设有第一电机（73）与对应的所述传动轨道（5）传动连接，同一所述第一滑座（71）上通过设有第二电机（74）与所述轨道板（72）转动连接，所述轨道板（72）的侧面滑动连接有用于连接所述第二隔板（3）的滑板（75），所述轨道板（72）上安装有与所述滑板（75）连接的第一气缸（76）。

8.根据权利要求7所述的一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，其特征在于，所述轨道板（72）的两端通过设有转筒（721）分别与两个所述第一滑座（71）转动连接，一所述转筒（721）内通过设有传动轴套（722）与所述第二电机（74）的输出端传动连接，所述轨道板（72）的侧面设有纵向分布的滑槽（723），所述滑槽（723）上滑动连接有滑框（724），所述滑框（724）固定连接在所述滑板（75）的背面。

9.根据权利要求1所述的一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，其特征在于，所述升降连接组件（8）包括滑动连接在两个所述传动轨道（5）上的第二滑座（81），所述第二滑座（81）上通过设有第三电机（82）与一所述传动轨道（5）传动连接，所述第二滑座（81）上设有支架（83），所述支架（83）的顶端安装有第二气缸（84），所述第二气缸（84）的输出端穿过所述支架（83）并与所述第三隔板（4）连接；

技术总结
本发明涉及海洋工程实验装置技术领域，公开了一种能模拟多模态海洋内孤立波的实验装置，包括透明水槽、注水装置和液位控制器，所述透明水槽的内侧设有用于分隔所述透明水槽内部空间的第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述透明水槽的顶端设有两个沿所述透明水槽长度方向分布的传动轨道，两个所述传动轨道上共同连接有转动连接组件、复合连接组件和升降连接组件。本发明通过第二隔板在透明水槽内移动，模拟推板造波方法即可生成较小波高水深比的孤立波；通过升高第二隔板使得两处空间从底端开始连通，即可模拟出水体在重力塌陷波的基础上生成较大波高水深比的孤立波。

技术研发人员：张静华,严冰,王程浩,潘文博,温春鹏,王恒,何占元,谢琳
受保护的技术使用者：交通运输部天津水运工程科学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16