一种室内潮波生成器及其使用方法技术

本发明专利技术公开一种室内潮波生成器及其使用方法，包括潮波套管系统、盐水箱、水泵、连接系统、半活动式转轮、电机和与电机相连的变压器，潮波套管系统包括外管、底座以及安装于外管内部的套管，套管内套有内溢流管，内溢流管的另一端依次连通盐水箱和水泵，水泵的另一端与外管相连通；连接系统包括支架、定滑轮以及穿过定滑轮的钢丝绳，钢丝绳的一端连接于套管顶部，另一端连接于半活动式转轮；半活动式转轮安装于转动杆的一端，转动杆另一端与电机和变压器相连接。本发明专利技术的各部件布置合理占用空间小，结构简单，造价低廉，性能可靠，可灵活设置、稳定产生不同周期、不同振幅、不同水位的潮波信号条件；还可克服套管的阻碍作用，使得潮波信号更稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模拟海洋潮汐实验装置，具体涉及一种室内潮波生成器及其使用方法。
技术介绍
随着沿海地区人口的剧烈增长、生产生活的日益频繁，以地下水作为城市发展水源供给的传统供水方式一方面引发了地下水水位过度下降，造成愈发严重的盐水入侵问题，进一步污染了水源，影响沿海地区的正常生活和社会发展；另一方面造成了大面积的土地盐碱化，对于沿海地区的生态环境造成了重要影响，土地质量受损、生态群落不复存在，原有淡水生物群落减少甚至濒临灭绝。防治盐水入侵问题已成为一个刻不容缓的问题，越来越多的研究者也在致力于这一领域的研究。鉴于海水入侵涉及的因素复杂，借助于物理模型实验进行机理研究，可获得较为直观的结果，也成为世界各国研究者的共同选择。然而以往研究者往往忽略或简化海洋的条件，尤其是海洋重要的水动力因素——潮汐作用，将海洋作为静水处理，这样无法准确描述海洋动力特征，对于海水入侵及相关的海岸带研究无法合理揭示，而在以往研究中，潮波生成器造价高，且性能不稳定。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于克服现有海岸带研究过程中，或者忽略潮汐作用或者将潮汐作用简化为线性变化、并且潮波装置可控条件少、调整及操作较为复杂等存在的不足，提供一种室内潮波生成器及其使用方法，通过传动装置带动套管做周期性正弦运动，模拟海洋潮汐作用，利用简单的物理原理，其结构简单，造价低廉，性能可靠，使用方便。技术方案：本专利技术的一种室内潮波生成器，包括潮波套管系统、盐水箱、水泵、连接系统、半活动式转轮和电机，所述潮波套管系统包括外管、安装于外管底部的底座以及安装于外管内部的套管，套管内部的底部套有内溢流管，内溢流管的另一端依次连通盐水箱和水泵，水泵的另一端与外管相连通；所述连接系统包括支撑于潮波套管系统上方的支架、安装于支架顶端的定滑轮以及穿过定滑轮的钢丝绳，所述钢丝绳的一端连接于套管顶部使套管悬于内溢流管，另一端连接于半活动式转轮；所述半活动式转轮安装于转动杆的一端，转动杆的另一端与电机相连接，电机上还连接有变压器；盐水由盐水箱泵入潮波套管系统，在套管上下移动过程中，盐水在套管的阻挡下维持相应的高度；当盐水水位超过套管水位后，多余部分从内溢流管溢出流入盐水箱，从而通过套管高度的变化调节潮波套管系统内盐水水位。为了进一步的模拟实际海洋环境，所述外管还与盐水库相连接，且外管、套管和内溢流管三者同心，套管在钢丝绳的牵引下可沿着内溢流管上下移动。进一步的，所述套管底端的外壁上套有不锈钢环，能够防止套管在下落过程中受到内溢管摩擦而无法降落。进一步的，所述转动杆的一端设有机芯孔，该机芯孔与电机的机芯孔重叠，所述转动杆的另一端设有凹槽，凹槽中安装有半活动式转轮，所述半活动式转轮以电机为中心作圆周运动以此改变套管的振幅。内溢流管的底部设有第一控制阀门，第一控制阀门上设有导管与盐水箱相连通，由此便可形成一个溢流循环和水位控制系统，即：盐水由盐水箱泵入套管系统，在套管的上下移动过程中，盐水在套管的阻挡下维持相应的高度，当超过套管水位后，多余部分从内溢流管溢出流入盐水箱，最终潮波套管系统内盐水水位可由套管高度控制。所述外管与盐水库之间设有第二控制阀门，进而可形成连通器，使得盐水库中的水位与潮波套管系统中盐水的水位保持同步，即，只要控制好潮波套管系统的水位即可控制试验中模拟真实海洋环境的盐水可的水位。现有电机(市场上一般为2级电机)转速为3000转每分钟，转速极快，从而导致潮波水位的极速升降，无法产生模拟正弦潮波信号；本专利技术中，电机与变速器连接，通过变速器将电机的转速由3000转每分钟降低至0.2～10转每分钟，实现周期的大幅调整(即粗调)；再通过变压器调整电压，实现周期的小幅调整(即微调)，以适合实验的需求。本专利技术还公开了一种室内潮波生成器的使用方法，包括以下步骤：A、按实验所需，在盐水箱中配好盐水，按设定的潮汐振幅来移动半活动式转轮，然后固定于在转动杆的凹槽中，拉紧钢丝绳一端并系紧与半活动转轮上；B、确定实验所需设定的周期、振幅和平衡位置，关闭与盐水库相连的第二控制阀门，打开水泵、电机和变压器及相应的进出水阀门，随套管升降观察潮波套管系统中的盐水水位，刻画初始最高、最低以及平衡潮波水位，并区分划出实验设定的最高、最低和平衡潮波水位，依此进行比较调整直至满足实验设定要求；C、待周期、振幅和平衡位置满足预定要求后，打开与盐水箱连接的第一控制阀门，潮波生成器中的盐水即可进入盐水区，形成有潮波条件的海洋边界。进一步的，所述步骤B中调整实验预定的最高、最低和平衡潮波水位的具体调整方法为：在潮波水位处于刻画的平均位置时，关闭电机；然后通过拉动钢丝绳的方式重新调整套管的高度，在实验所要设定的平均位置处将钢丝绳的另一端固定在半活动式转轮上，即可获得所需潮波平衡位置，平衡位置和振幅确定后，即相应的确定出最高、最低潮波水位，即获得实验设定的潮波条件。有益效果：本专利技术，与现有技术相比具有以下优点：(1)本专利技术利用简单的物理原理，精巧的设计了造价低廉且高效的潮波生成器，结构简单，造价低廉，性能可靠。(2)本专利技术充分利用潮波套管系统及连通器原理、合理布置各部件、占用空间小、结构简单容易操作。(3)本专利技术充分利用几何原理设计转动杆及半活动式转轮，可以达到灵活设置、稳定产生不同周期、不同振幅、不同水位的潮波信号条件的效果，为解决海岸带问题提供可靠的技术支撑。(4)本专利技术通过电机周期性的转动从而带动套管的周期性的上下移动模拟海洋的潮汐作用。(5)本专利技术还通过在套管下方设置不锈钢环，克服套管的阻碍作用，使得潮波信号更稳定。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术中连动杆的细部构造示意图；图3为本专利技术产生的实际潮波信号与标准正弦信号对比示意图；图4为有无潮汐条件下的海水入侵实验对比图；图5为本专利技术的原理分析图；图6为图5的局部放大图。具体实施方式下面对本专利技术技术方案结合附图进行详细说明。如图1和图2所示，本专利技术的一种室内潮波生成器，包括潮波套管3系统、盐水箱7、水泵6、连接系统、半活动式转轮14和电机12，潮波套管3系统包括外管1、安装于外管1底部的底座5以及安装于外管1内部的套管3，套管3内部的底部套有内溢流管2，内溢流管2的另一端依次连通盐水箱7和水泵6，水泵6的另一端与外管1相连通，外管1的另一端还有用以模拟真实海洋环境的盐水库8相连通；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内潮波生成器，其特征在于：包括潮波套管系统、盐水箱、水泵、连接系统、半活动式转轮和电机，所述潮波套管系统包括外管、安装于外管底部的底座以及安装于外管内部的套管，套管内部的底部套有内溢流管，内溢流管的另一端依次连通盐水箱和水泵，水泵的另一端与外管相连通；所述连接系统包括支撑于潮波套管系统上方的支架、安装于支架顶端的定滑轮以及穿过定滑轮的钢丝绳，所述钢丝绳的一端连接于套管顶部使套管悬于内溢流管，另一端连接于半活动式转轮；所述半活动式转轮安装于转动杆的一端，转动杆的另一端与电机相连接，电机上还连接有变压器；盐水由盐水箱泵入潮波套管系统，在套管上下移动过程中，盐水在套管的阻挡下维持相应的高度；当盐水水位超过套管水位后，多余部分从内溢流管溢出流入盐水箱，从而通过套管高度的变化调节潮波套管系统内盐水水位。

【技术特征摘要】
1.一种室内潮波生成器，其特征在于：包括潮波套管系统、盐水箱、水
泵、连接系统、半活动式转轮和电机，所述潮波套管系统包括外管、安装于外
管底部的底座以及安装于外管内部的套管，套管内部的底部套有内溢流管，内
溢流管的另一端依次连通盐水箱和水泵，水泵的另一端与外管相连通；所述连
接系统包括支撑于潮波套管系统上方的支架、安装于支架顶端的定滑轮以及穿
过定滑轮的钢丝绳，所述钢丝绳的一端连接于套管顶部使套管悬于内溢流管，
另一端连接于半活动式转轮；所述半活动式转轮安装于转动杆的一端，转动杆
的另一端与电机相连接，电机上还连接有变压器；盐水由盐水箱泵入潮波套管系
统，在套管上下移动过程中，盐水在套管的阻挡下维持相应的高度；当盐水水位
超过套管水位后，多余部分从内溢流管溢出流入盐水箱，从而通过套管高度的变
化调节潮波套管系统内盐水水位。
2.根据权利要求1所述的室内潮波生成器，其特征在于：所述外管还与盐
水库相连接，且外管、套管和内溢流管三者同心，套管在钢丝绳的牵引下可沿
着内溢流管上下移动，控制潮波水位。
3.根据权利要求1所述的室内潮波生成器，其特征在于：所述套管底端的
外壁上套有能够使套管自由下落的不锈钢环。
4.根据权利要求1所述的室内潮波生成器，其特征在于：所述转动杆的一
端设有机芯孔，该机芯孔与电机的机芯孔重叠，所述转动杆的另一端设有凹
槽，凹槽中安装有半活动式转轮，所述半活动式转轮以电机为中心作圆周运动
进而改变套管的振幅。
5.根据权利要求1所述的室内潮波生成器，其特征在于：所述内溢流管的
底部设有第一控制阀门，第一控制阀门上设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：金光球，关伟强，沈城吉，谢天云，唐洪武，王钢钢，姜启豪，李凌，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32