一種淺水波浪水池造流系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船舶與海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的裝置，尤其涉及一種淺水波浪水池造流系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]模型試驗(yàn)是船舶與海洋工程水動(dòng)力學(xué)研宄的重要手段。當(dāng)前所實(shí)施的實(shí)際船舶或海洋平臺，都要在設(shè)計(jì)前后對其做模型試驗(yàn)研宄，在海洋工程水池中模擬真實(shí)的風(fēng)、浪、流等海洋環(huán)境條件，以預(yù)報(bào)其在真實(shí)海洋環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)性能和力學(xué)特性。
[0003]海洋工程波浪水槽是海洋工程研宄的重要設(shè)備，主要擔(dān)負(fù)著波浪機(jī)理性研宄和波浪與人工海洋結(jié)構(gòu)物作用研宄的任務(wù)，在波浪理論研宄中發(fā)揮著舉足輕重的作用。為了模擬不同參數(shù)的海洋波浪，造波機(jī)的搖板需要做周期往返運(yùn)動(dòng)。然而，對于大部分水槽來說，無法實(shí)現(xiàn)波浪和流的共同模擬，是因?yàn)樗垡话爿^小，尺寸收到限制，如果在大型水池中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，尤其是探宄機(jī)理性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)施過大，對于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不好觀察，實(shí)驗(yàn)設(shè)施不好安裝。所以在小型水槽內(nèi)安裝造流系統(tǒng)是非常有必要的。
[0004]隨著海洋工程技術(shù)的發(fā)展，工程研宄人員對船舶與海洋平臺的模型試驗(yàn)提出了更高的要求。尤其是在近海岸上的海洋平臺，同時(shí)受到多種因素影響，比如淺水波浪和洋流，所以淺水波浪水池造流系統(tǒng)對于近海岸的實(shí)驗(yàn)工況的進(jìn)行十分有幫助。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種淺水波浪水池造流系統(tǒng)，該造流系統(tǒng)能夠在模擬近海岸上的模擬試驗(yàn)中準(zhǔn)確地模擬洋流，并能模擬不同的洋流方向。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種淺水波浪水池造流系統(tǒng)，包括:
[0007]造流泵，所述造流泵用于驅(qū)動(dòng)水流；
[0008]流管，所述流管用于引導(dǎo)水流；
[0009]噴頭，所述噴頭通過所述流管與所述造流泵相連，所述噴頭用于發(fā)射水流，以形成流；所述噴頭設(shè)置有多個(gè)；
[0010]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于操縱所述噴頭的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以調(diào)整水流的方向；
[0011]第一伺服電機(jī)，所述第一伺服電機(jī)用于操縱所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；
[0012]造流控制系統(tǒng)，所述造流控制系統(tǒng)用于控制所述造流泵，以控制水流的速率；所述造流控制系統(tǒng)還用于控制所述第一伺服電機(jī)，以使所述第一伺服電機(jī)操縱所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0013]進(jìn)一步地，所述淺水波浪水池造流系統(tǒng)安裝在造波機(jī)的造波板上；所述造波機(jī)還包括機(jī)架、第二伺服電機(jī)、變速箱、傳動(dòng)系統(tǒng)、皮帶系統(tǒng)和造波控制系統(tǒng)。所述機(jī)架焊接于水槽內(nèi)，用于支承所述造波機(jī)的其他構(gòu)件；所述第二伺服電機(jī)固定在所述機(jī)架的外側(cè)，用于驅(qū)動(dòng)所述造波機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；所述變速箱固定在所述第二伺服電機(jī)上，用于轉(zhuǎn)換所述第二伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩；所述傳動(dòng)系統(tǒng)安裝在所述機(jī)架內(nèi)，用于將所述第二伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳送至所述皮帶系統(tǒng)；所述皮帶系統(tǒng)用于推動(dòng)所述造波板；所述造波板包括搖板，所述搖板用于推動(dòng)水體，產(chǎn)生波浪，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和所述噴頭安裝在所述搖板上；所述造波控制系統(tǒng)用于控制所述第二伺服電機(jī)，以實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制所述第二伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使造波板的角度符合目標(biāo)值。
[0014]更進(jìn)一步地，多個(gè)所述噴頭均勻分布在所述造波板上，具體地為分布在所述搖板上，通過改變不同部位的噴頭所發(fā)射的水流大小能夠形成均勻流或剖面流。
[0015]進(jìn)一步地，所述造流控制系統(tǒng)包括電機(jī)控制器，所述電機(jī)控制器用于控制所述第一伺服電機(jī)以操縱所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0016]進(jìn)一步地，所述造流控制系統(tǒng)包括造流泵控制器，所述造流泵控制器用于控制所述造流泵。
[0017]優(yōu)選地，所述造流控制系統(tǒng)包括速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集卡、控制計(jì)算機(jī)、造流泵控制器和電機(jī)控制器；所述速度計(jì)設(shè)置在所述噴頭處，用于測量水流的速度；所述控制計(jì)算機(jī)與所述數(shù)據(jù)采集卡相連，所述數(shù)據(jù)采集卡將采集到的水流的實(shí)際速度數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿隹刂朴?jì)算機(jī)中；所述控制計(jì)算機(jī)中安裝有控制程序，所述控制程序能夠根據(jù)水流的實(shí)際速度和目標(biāo)速度作出決斷，向所述電機(jī)控制器發(fā)送信號，從而所述電機(jī)控制器控制所述第一伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)整水流的方向，或者所述控制程序向所述造流泵控制器發(fā)送信號，所述造流泵控制器控制所述造流泵的功率，以調(diào)整水流的速率。
[0018]進(jìn)一步地，所述速度計(jì)設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)。
[0019]本發(fā)明還提供了一種上述淺水波浪水池造流系統(tǒng)的造流方法，所述造流方法包括:
[0020]通過所述造流泵抽取水流，所述水流經(jīng)過所述流管后由所述噴頭發(fā)射形成流，通過速度計(jì)對水流進(jìn)行測量，得到水流的速度；通過所述造流控制系統(tǒng)監(jiān)測水流的速度，并將測得的實(shí)際速度與目標(biāo)速度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果分別控制所述造流泵和所述第一伺服電機(jī)，從而調(diào)整水流的速率和方向，最終使每一時(shí)刻的水流速度接近目標(biāo)速度。
[0021]進(jìn)一步地，如果所述造流控制系統(tǒng)測得的實(shí)際速率的大于目標(biāo)速率，則所述造流控制系統(tǒng)控制所述造流泵減小功率以減小水流；如果所述造流控制系統(tǒng)測得的實(shí)際速率小于目標(biāo)速率，則所述造流控制系統(tǒng)控制所述造流泵增大功率以增大水流。
[0022]進(jìn)一步地，如果所述造流控制系統(tǒng)測得的實(shí)際速度的方向與目標(biāo)速度的方向有偏差，則所述造流控制系統(tǒng)控制所述第一伺服電機(jī)，以使所述第一伺服電機(jī)控制所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從而調(diào)整水流的方向，最終使水流的實(shí)際速度的方向與目標(biāo)速度的方向相同；如果所述造流控制系統(tǒng)測得的實(shí)際速度的方向與目標(biāo)速度的方向相同，則所述第一伺服電機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)。
[0023]進(jìn)一步地，在整個(gè)造流過程中，所述造流控制系統(tǒng)將不停地工作，實(shí)時(shí)監(jiān)測水流的速率和方向。
[0024]本發(fā)明的淺水波浪水池造流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，在造波機(jī)的搖板運(yùn)動(dòng)的情況下，噴頭能夠向波的傳播方向噴射水流，并能實(shí)時(shí)控制噴頭的偏轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)水流方向的控制。本發(fā)明的淺水波浪水池造流系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)水流的速率和方向可以精確地模擬海洋結(jié)構(gòu)物所受流載荷時(shí)歷，從而能夠準(zhǔn)確有效地模擬模型在淺水波浪和洋流共同作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和分析，滿足當(dāng)前海洋工程模型試驗(yàn)的要求。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的淺水波浪水池造流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)流程圖；
[0026]圖2是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的淺水波浪水池造流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的流管和噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和第一伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的造流控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)流程圖；
[0030]圖6是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的造流控制系統(tǒng)中的控制程序的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如圖1?4所示，本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例提供了一種淺水波浪水池造流系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括造流泵1、流管2、噴頭3、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4、第一伺服電機(jī)5和造流控制系統(tǒng)6。其中，造流泵I用于驅(qū)動(dòng)水流；流管2用于引導(dǎo)水流；噴頭3通過流管2與造流泵I相連，噴頭3用于發(fā)射水流，以形成流8。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4用于操縱噴頭3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以調(diào)整水流的方向；第一伺服電機(jī)5用于操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4 ;造流控制系統(tǒng)6 —方面用于控制造流泵1，以控制水流的速率；造流控制系統(tǒng)6另一方面還用于控制第一伺服電機(jī)5，以使第一伺服電機(jī)5操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4。
[0032]本實(shí)施例的淺水波浪水池造流系統(tǒng)安裝在造波機(jī)7的造波板上。本實(shí)施例的造波機(jī)