一种水池三维流场流速测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及模拟水池领域，尤其涉及一种水池三维流场流速测量装置。


背景技术：

2.目前在研究船舶或者设计船舶过程中需要模拟海洋的动力环境，现在采用的模拟海洋运动的条件是通过建造水池。为了模拟海洋环境的波浪和水流，在水池表面设置造波机，造波机能周期性的在水池表面形成波浪，水流则是通过循环水泵进行水循环的过程中造成的水流湍动形成。目前的模拟水池分为深水池和浅水池，均采用在地面深挖的方式建造而成。深水池的深度一般在2.5m以上，浅水池一般在1.2m以下。为设置模拟水池内水流的循环通道，一般在水池侧面在挖一条回水廊道，在采用抽水装置形成水循环。采用这种方式建造模拟水池工程量大，不仅需要挖掘土壤，还需要打通回水廊道，建造耗时耗力，且成本高。另一方面，回廊内的水从直径窄的廊道中涌入宽度大的模拟水池中，会造成水流不均匀的状况，以回水廊道出水口和入水口为中心的部位水流湍动大，越向外扩散水流的湍动程度越小，且水流只延出水口和入水口的轴向湍动，并不能在纵向上形成涌动，形成的海洋模拟条件不能满足实验要求。其次，目前所采用的模拟水池只有深水和浅水两种类型，深水池的深度一般在2.5m以上，浅水池一般在1.2m以下，但在深度为1.2-2.5 之间的中深度水池，尚处于研究空白。
3.为了设计中深度水池，不可避免的要测量水池内的流速，且需要实时监测水池内的流速，由于水池的波段不同，不同波段内的造流装置分布不同，需要涉及一种适于实用的流速测量装置。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种水池三维流场流速测量装置。
5.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种水池三维流场流速测量装置,其特征在于，包括：
6.水池，所述水池设置在地面上，所述水池由外墙围成；
7.流速测量装置，设置在外墙上，包括滑动架和滑动探头；
8.其中，所述水池起始端到末尾端分别为：消能段、整流段以及实验段，上述所述工段之间相互连通；其中，所述消能段内设置消能装置，所述整流段内设置整流装置，所述实验段的末尾端设置消波装置；所述滑动架的两端架设在外墙相对的一组墙壁顶端，与外墙滑动连接，滑动探头与滑动架滑动连接。
9.进一步，所述滑动架由第一电机和第一丝杠驱动，所述外墙相对的两条墙壁顶部分别安装第一丝杠，所述第一丝杠通过第一轴承连接在支撑座上，所述第一丝杠上设置第一滑块，所述第一滑块与所述第一丝杠螺纹连接。
10.进一步，所述滑动架固定连接在第一滑块之间，所述滑动架的两端向下弯折，弯折板之间设置第二丝杠，所述第二丝杠与所述滑动架通过第二轴承连接，所述第二丝杠的一
端连接第二电机的输出端，所述第二丝杠上设置滑动探头，所述滑动探头包括第二滑块、气缸、超声波传感器以及流速传感器，所述第二滑块与第二丝杠螺纹连接，所述第二滑块的侧面连接超声波传感器，所述第二滑块的底部连接气缸，所述气缸底部连接流速传感器。
11.进一步，所述消能装置包括消能柱，所述消能柱包括两类，分别为一类消能柱和二类消能柱；所述一类消能柱的横截面为圆形；所述二类消能柱为流线型柱体，其横截面的前端为宽端，后端为窄端；所述一类消能柱呈阵列分布在所述消能段的前端；所述二类消能柱均匀分布在所述消能段后端。
12.进一步，所述整流装置包括导流板,所述导流板的带有向水池本体上方倾斜的斜面，所述导流板固定连接在水池本体底部。
13.进一步，所述消波装置为带有层叠结构的消波板，所述消波板倾斜设置在水池本体末尾端的内壁上；所述消波装置包括三层，从上到下依次为上孔板、滤水板、下孔板；所述上孔板和下孔板上均开设若干通孔；所述滤水板内开设滤水通道，所述滤水通道为弯曲通道。
14.本实用新型的优点在于：
15.本实用新型中针对中深度水池设计了一种流速测量装置，由于水池分为消能段、整流段以及实验段所以需要测量各个工段的水流速度，本实用新型设计了能横跨水池的滑动架，滑动架能够在各个不同工段之间滑动，测量范围大。滑动探头能够在滑动架上滑动，当滑动架滑到要测量的工段后，滑动探头在超声波传感器的作用下能够规避消能段的消能柱和整流段水下的导流板，准确地测量流速。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型一种水池三维流场流速测量装置的俯视图。
18.图2为本实用新型一种水池三维流场流速测量装置的立体结构示意图。
19.其中：
20.1、外墙；2、水池；3、第一电机；4、第一轴承；
21.5、第一丝杠；6、第一滑块；7、滑动架；8、第二电机；
22.9、第二轴承；10、第二丝杠；11、滑动探头；12、超声波传感器；
23.13、气缸；14、流速传感器；21、消能段；22、整流段；23、造波段；
24.211、一类消能柱；212、二类消能柱；221、导流板；231、消波装置；
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.如图1-2所示，一种水池2三维流场流速测量装置,其特征在于，包括：
28.水池2，所述水池2设置在地面上，所述水池2由外墙1围成；
29.流速测量装置，设置在外墙1上，包括滑动架7和滑动探头11；
30.其中，所述水池2起始端到末尾端分别为：消能段21、整流段22以及实验段，上述所述工段之间相互连通；其中，所述消能段21内设置消能装置，所述整流段22内设置整流装置，所述实验段的末尾端设置消波装置231；所述滑动架7的两端架设在外墙1相对的一组墙壁顶端，与外墙1滑动连接，滑动探头11与滑动架7滑动连接。
31.如图1所示，滑动架7由第一电机3和第一丝杠5驱动，所述外墙1相对的两条墙壁顶部分别安装第一丝杠5，所述第一丝杠5通过第一轴承4连接在支撑座上，所述第一丝杠上设置第一滑块6，所述第一滑块6与所述第一丝杠5螺纹连接。
32.如图2所示，滑动架7固定连接在第一滑块6之间，所述滑动架7的两端向下弯折，弯折板之间设置第二丝杠10，所述第二丝杠10与所述滑动架7 通过第二轴承9连接，所述第二丝杠10的一端连接第二电机8的输出端，所述第二丝杠10上设置滑动探头11，所述滑动探头11包括第二滑块、气缸13、超声波传感器12以及流速传感器14，所述第二滑块与第二丝杠10螺纹连接，所述第二滑块的侧面连接超声波传感器12，所述第二滑块的底部连接气缸 13，所述气缸13底部连接流速传感器14。
33.消能装置包括消能柱，所述消能柱包括两类，分别为一类消能柱211和二类消能柱212；所述一类消能柱211的横截面为圆形；所述二类消能柱212 为流线型柱体，其横截面的前端为宽端，后端为窄端；所述一类消能柱211 呈阵列分布在所述消能段21的前端；所述二类消能柱212均匀分布在所述消能段21后端。
34.整流装置包括导流板221,所述导流板221的带有向水池2本体上方倾斜的斜面，所述导流板221固定连接在水池2本体底部。
35.消波装置231为带有层叠结构的消波板，所述消波板倾斜设置在水池2 本体末尾端的内壁上；所述消波装置231包括三层，从上到下依次为上孔板、滤水板、下孔板；所述上孔板和下孔板上均开设若干通孔；所述滤水板内开设滤水通道，所述滤水通道为弯曲通道。
36.工作方式:
37.本实用新型中针对中深度水池2设计了一种流速测量装置，由于水池2 分为消能段21、整流段22以及实验段所以需要测量各个工段的水流速度，本实用新型设计了能横跨水池2的滑动架7，滑动架7能够在各个不同工段之间滑动，测量范围大。滑动探头11能够在滑动架7上滑动，当滑动架7滑到要测量的工段后，滑动探头11在超声波传感器12的作用下能够规避消能段21的消能柱和整流段22水下的导流板221，准确地测量流速。
38.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部
技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种水池三维流场流速测量装置,其特征在于，包括：水池，所述水池设置在地面上，所述水池由外墙围成；流速测量装置，设置在外墙上，包括滑动架和滑动探头；其中，所述水池起始端到末尾端分别为：消能段、整流段以及实验段，上述所述消能段、整流段以及实验段之间相互连通；其中，所述消能段内设置消能装置，所述整流段内设置整流装置，所述实验段的末尾端设置消波装置；所述滑动架的两端架设在外墙相对的一组墙壁顶端，与外墙滑动连接，滑动探头与滑动架滑动连接。2.如权利要求1所述的一种水池三维流场流速测量装置，其特征在于：所述滑动架由第一电机和第一丝杠驱动，所述外墙相对的两条墙壁顶部分别安装第一丝杠，所述第一丝杠通过第一轴承连接在支撑座上，所述第一丝杠上设置第一滑块，所述第一滑块与所述第一丝杠螺纹连接。3.如权利要求2所述的一种水池三维流场流速测量装置，其特征在于：所述滑动架固定连接在第一滑块之间，所述滑动架的两端向下弯折，弯折板之间设置第二丝杠，所述第二丝杠与所述滑动架通过第二轴承连接，所述第二丝杠的一端连接第二电机的输出端，所述第二丝杠上设置滑动探头，所述滑动探头包括第二滑块、气缸、超声波传感器以及流速传感器，所述第二滑块与第二丝杠螺纹连接，所述第二滑块的侧面连接超声波传感器，所述第二滑块的底部连接气缸，所述气缸底部连接流速传感器。4.如权利要求1所述的一种水池三维流场流速测量装置，其特征在于：所述消能装置包括消能柱，所述消能柱包括两类，分别为一类消能柱和二类消能柱；所述一类消能柱的横截面为圆形；所述二类消能柱为流线型柱体，其横截面的前端为宽端，后端为窄端；所述一类消能柱呈阵列分布在所述消能段的前端；所述二类消能柱均匀分布在所述消能段后端。5.如权利要求1所述的一种水池三维流场流速测量装置，其特征在于：所述整流装置包括导流板,所述导流板的带有向水池本体上方倾斜的斜面，所述导流板固定连接在水池本体底部。6.如权利要求1所述的一种水池三维流场流速测量装置，其特征在于：所述消波装置为带有层叠结构的消波板，所述消波板倾斜设置在水池本体末尾端的内壁上；所述消波装置包括三层，从上到下依次为上孔板、滤水板、下孔板；所述上孔板和下孔板上均开设若干通孔；所述滤水板内开设滤水通道，所述滤水通道为弯曲通道。

技术总结
一种水池三维流场流速测量装置,其特征在于，包括：水池，所述水池设置在地面上，所述水池由外墙围成；流速测量装置，设置在外墙上，包括滑动架和滑动探头；本实用新型中针对中深度水池设计了一种流速测量装置，由于水池分为消能段、整流段以及实验段所以需要测量各个工段的水流速度，本实用新型设计了能横跨水池的滑动架，滑动架能够在各个不同工段之间滑动，测量范围大。滑动探头能够在滑动架上滑动，当滑动架滑到要测量的工段后，滑动探头在超声波传感器的作用下能够规避消能段的消能柱和整流段水下的导流板，准确地测量流速。准确地测量流速。准确地测量流速。


技术研发人员：阳志文 欧阳群安 崔永刚 潘文博 袁春光
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：2021.10.21
技术公布日：2022/5/25