造波机在水上乐园的应用
王秋旺
一、前言
水上乐园作为一个综合性的戏水乐园，深受人们的欢迎和喜爱，尤其是在炎热的夏季。水上乐园是由多种功能不同的娱乐项目加上配套的服务设施，环境艺术等组合而成。而在众多的水上娱乐项目中，戏水造波是最受人们喜爱的项目之一。
游客之所以喜爱戏水造波，是因为在人工造波池中也能够体验得到置身于大海中的感受，你可与浪搏击，在浪尖上追逐嬉戏，体验战胜大风大浪后的喜悦，使你整个身心都可以得到放松。同时在这里游玩，还不用担心安全问题，因为每个水上乐园里都有严格的管理制度和防范措施，这些是在大海中游泳所不能做到的，戏水造波可适合不同年龄不同层次的游客。
对于水上乐园的经营者来说，戏水造波的客容量又是诸多戏水项目之最，可带来丰厚的经济效益；同时，还是乐园的一道风景，为整个乐园起装点和衬托作用。也正是因为如此，在国内外众多水上乐园中几乎都有她的身影，我相信每一位从事水上乐园工作的同志，都会有同样的感受。
既然造波机（又称造浪机）在水上乐园中这么重要，作为水上乐园的经营者定会提出一系列问题，国内外造波机的发展状况怎样？可供我们选择的造波机有哪些种类？根据它们的优缺点应如何有针对性地进行选择？造波机目前的发展方向如何？等等。下面就这些问题作一简单的论述，以期与同行们共同探讨。
二、造波机的发展历史
造波机及造波技术，是随着海洋工程的发展而发展起来的。当初为了解决沿海船舶工程的问题，世界上主要的工业国家，对造波技术早有研究。在历次国际船模水池会议和海岸工程会上，陆续发表了有关造波系统的某些研究论文，并解决了许多实际问题，但那时大部用规则波进行研究。后来随着工业技术的发展，把电液伺服控制系统和微机应用到造波机，并在试验室水池中采用随机波模拟技术进行模型试验，使人们对造波机的研究工作更进了一步。但把造波机应用到娱乐行业中来，作为一种水上娱乐项目，应该是在六十年代未、七十年代初。据有关资料介绍，把造波机应用到水上乐园比较早一点的国家有瑞士的因塔明公司，美国“水上发展集团（ADG）”等。美国的WaveTek公司作为“水上发展集团”的一员，自1968年以来在世界各地已安装了170多个造波池，实际上美国95％的人到海浪池都装有WaveTek
公司的造波设备，WaveTek依靠ADG的强大工程技术力量，造波设备无疑称得上是世界上最优秀的。
在我们国家，从事海洋和船舶工作的科学家们对造波技术早有研究，而造波机在我们国内水上乐园里出现还是在80年代末。广州市旺明水之乐设计咨询有限公司正是乘着这股时代的东风，高起点地对WaveTek公司的尖端造波技术进行吸收、消化，并在适合我国国情的基础上进行了有意义的探索与改进。
三、有关造波机的种类及工作原理
目前应用在国内水上乐园的造波机归纳起来有三种形式，一种是摇板式造波机，一种是冲箱式造波机，再一种是气动造波机。
㈠摇板式造波机
它由电机（或液压伺服转动装置）、曲柄连杆机构、摆板等几个主要部分构成。摆板式造波机所产生的波可分二段：稳定段和不稳定段，即在远离摇板处为稳定段，离造波机约20米以外存在单一的规则波；在摆板附近除规则波外有扰动驻波存在，这里通常为不稳段。因此，为减少扰动，应该合理选择摇板形状、结构和接连的位置，这样可缩短不稳定段长度。（如图1）
在设计摆板式造波机时应注意以下参数和问题：
⑴摇板摆幅和波高的关系；
⑵摆板高度的选择；
⑶板面压力的计算（静水压力、规则波动压力、惯性波动压力）；
⑷摇板造波机的功率计算。
㈡冲箱式造波机（如图2）
冲箱式造波机的波长是由冲箱上下振动的周期T决定的，在深水情况下，波长和周期的关系式为
λ＝gT2／2π
如果这种冲箱式造波机在技术上有新突破，它会非常受人们欢迎的，因为它能节省大量土建费用，而且不要配置机房，但目前我国水上乐园还很少使用此类造波机，所以关于这种形式的造波机在这里我就不多谈了。
㈢气动造波机
这种形式的造波机被水上乐园普遍接受也是最受欢迎的一种造波机。目前，国内许多水上乐园生产厂家都在生产这种类型的造波机，虽然各种结构方式有所不同，但其工作原理都是一样的。
⑴气动造波机的基本部件包括造波风罩、空气供给系统和配气阀门控制系统。（如图3）
⑵其工作原理是依靠附加在风罩所限制的水域上，并随时间作周期性变化。鼓风机作为造波机的气源，鼓风机通过管路与风罩相连接，风罩内的空气靠配气阀门来实现周期性变化。配气阀门每一个工作周期均分为二个半周期，在前半周期空气自大气压入风罩，而水便从风罩内排出，在风罩前形成波峰；而后半周期空气返回大气，水被吸入风罩，即在风罩前形成波谷。因此，波浪的周期与阀门的摆动周期相等，而波长与阀门的工作周期T和水深H有关。（如图4）
当波长和水深均为一定时，波幅根据鼓风机的转速N，空气阻尼开关大小S和风罩浸深H K来决定。
⑶针对造波机的工作原理，我们在设计造波机时就应注意以下参数及问题：
①风罩的几何尺寸和下降深度；
②鼓风机的全压，流量及鼓风机驱动电机的功率；
③空气主管道及配气阀门装置的截面大小；
④配气阀门的运动性能。
⑷下面给出有关技术参数的参考计算公式：
①在以上所示参数中风罩的宽度ａ是最重要的几何尺寸，该值应该按下式确定：
λ／6≥ａ最大值≥λ／7 公式（1）
但值得注意的是，风罩宽度ａ必须小于最小波长λ的一半，因为试验证明此时的波浪不稳定。
②浸深H K是另一重要参数
从提高造波机效率看，风罩浸深越小越好，但H K大水上会产生付波而使波形破坏。合理的浸深是由波长和波高来决定的。
H K＝（0.05～0.07）λ公式（2）
③风罩顶部从理论上说做成R＝0.5ａ的圆顶最相宜，但实际上为了施工方便，造波机的风罩（顶部）一般做成平顶。这部分空间是为了保证其上部有足够大的平稳空气压力的
空间。
④风罩长度由水深宽度来决定，为防止产生横波，风罩内装置横向隔板。
⑤鼓风机压头
ρ＝ρmax＋Δρ公式（3）
其中，Δρ——管路损耗量值
ρmax ——风罩下空气压力的最大幅
⑥鼓风机流量（可参照下式确定）
Q＝1.1Q max公式（4）
＝1.1×7200L·S K(g／2πλmax)1/2米3
／h
＝7920 L·S K(g／2πλmax)1/2米3／h
其中，L ——风罩长度（米）
S K ——风罩横截面面积（米2）
⑦鼓风机的功率可根据鼓风机的性能按下式计算
W＝ρQ／（102×3600）千瓦公式（5）
四、水上乐园造波机的选择及相关设计
目前，在国内造波设备中主要采用空气式造波机和摇板式造波机，在水上乐园中采用空气造波机的尤多，这是由空气造波机的特点决定的。
空气式造波机的优缺点：
⑴可以产生多种波形的波，浪形好；
⑵其设备结构简单，便于维修；
⑶功率较高，噪音较大。
既然我们知道了空气式造波机的特点，那么在选择时就要有针对性。首先根据场地大小（造浪面积的大小）来选择造波机的数量，这对用户来说相当重要，一般来说750～800
米2水域面积要想达到800～1000mm高的浪可选择一台45kw 的造波机，由此可推算出需要购买的造浪机的台数；其次，就是造波池的形状和结构，它直接关系到客容量的大小，土建成本的高低；第三，就要看此设备产生的波形如何，其波形种类多少，效果如何；第四，看此设备结构如何，是否便于操作和维修；第五，要考虑噪音问题；第六，就是考虑其通风性能如何；第七，所有造波设备必须有相应保护措施。
其中噪音问题是气动造波机存在的一个大问题，根据游艺机安全规范GB8408-87中2.18之要求，游艺机产生的噪音对区域环境的影响，必须符合国家标准GB3096-82《城市区域环境噪声标准》的规定，一般要求游乐场对区域的影响不大于65dB(A)。
造波机噪音主要来源于鼓风机壳体、管路、风门的振动，鼓风机、闸门，机架等一般都可能在工作中发生弹性变形。变形力与反变形刚度的相互作用，以及随着机械运转时的作用力而产生周期性的交变运动，就形成这些部件的振动。具有弹性的机械部件又是各种形式的振动的良性传导体，将振动沿相接触件往外传播而不断将周围空气激振，在空气中付出声波。
目前人们在控制机械噪声方面常用的材料有四种，对于空气噪声有吸声材料及隔声材料。对于结构发生的噪音有阻尼材料及隔振材料。
对于结构发生的噪声每个生产厂家在生产和安装时都已采取了相应措施，但是还不能达到规范要求，所以还要对空气发生噪音加以控制。即采用吸声材料及隔声材料，常用的吸声材料及隔声材料。常用的吸声材料有矿棉、玻璃棉、泡沫、胶合板、硬（软）纤维板、石棉水泥板等，它们的吸声效果都很好，最高吸声指数可高达0.98～0.99。另外，我们一般机房多为砖墙结构或混凝土墙，在机房设计时把其设计成为封闭式隔声单元。隔声间的空间尺寸以满足造浪设备的安装和维修需要的最小空间为宜，声间应选用密封性好的隔音门，窗户玻璃的隔声量按“等传声量”原理计算选用，封闭式隔音间完整的设施应具有良好的通风性能。
砖墙、混凝土墙是很好的廉价的隔音材料，其构件隔音量如下：
12cm砖平均隔音量为44.75dB
24cm中空砖墙平均隔音量为45.50dB
单层混凝土墙平均隔音量为39.50dB
双层混凝土墙平均隔音量为49.33dB
两面嵌0.7mm铁皮的10mm木板墙平均隔音量为45.20dB
双层玻璃窗平均隔音量为44.33dB
五、学习国外先进技术，赶超世界先进水平
通过上面的介绍我们知道，气动造浪机有噪音大和能耗高的缺点，为了攻破这一难关，广州市旺明水之乐设计咨询有限公司组织科技人员到国外考察，对WaveTek公司等国外造浪技术进行消化研究，对原有造浪设备进行改造，终于研制了成功了一种新型式气动造浪机，现已在济南东方夏威夷乐园投入运营，反馈效果非常好，改进后的造浪机，由于其结构和工作原理与原来造浪机有所不同，其结构简图职改进后结构图㈠、㈡所示。
图㈠所示为半地下式，这种结构可以充分利用机房顶部，例如做表演舞台，游客在水中追逐戏浪的同时，还可以观看舞台表演。
图㈡所示可以以减少机房占地，提高土地利用，同时还可以减少土建造价。它们的工作原理是依靠附加在混凝土风罩所限制的水域上，依靠鼓风机通过气体分配室（器）、管路、阀门和风罩相连接，风罩内的空气靠阀门来实现周期性变化。同样，配气阀门的每一个周期也分为二个半周期。在前半周期，高压大流量的气体从鼓风机通过配气阀门进气口（此时排气口关闭）压入风罩，水便从风罩内排出，在风罩前形成波峰，而后半周期，配气阀门进气口关闭，排气口打开，这时风罩内和大气压瞬间形成一定压差，水被压入风罩，风罩内气体通过排口排入大气，在风罩前形成波谷。
我们通过对改进前后的造浪机进行对比实验，结果发现产生同等波形的波时，改进后的造浪机能节约1／4能量。实验还证明，由于结构变化，使鼓风机工况也得到了较大改善，电机不会出现过载发热现象，同时噪音也降低了20dB。这种形式的造浪设备由于用了PCL微机操作可产生多种波形的浪，如排浪、交叉浪、钻石浪，并且由于采用了新型闸门控制机构，使其起动性能进一步提高，在此基础上，广州市旺明水之乐设计咨询有限公司又开发了环流造浪，同时根据用户的需求，可以为多种形状浪池、泳池配套，提供令你满意的造波设备。
参考文献：
⒈杨森华：“造波机的理论计算”，国外舰船技术-船舶力学类，1979.9
⒉《游艺机和游乐设施安全标准》
作者：广州市旺明水之乐设计咨询有限公司·王秋旺
推板式造波机的机械结构设计
摘要 二十一世纪是海洋的世纪，世界上各个国家越来越重视对海洋资源的开发，对船舶工程、海洋工程的研究也越来越多。在实验室相对稳定的情况下通过造波机对波浪进行模拟实验是目前最行之有效的研究海洋波浪的方法。通过在实验室的水池中模拟自然界中各种波形的波浪，然后对这些数据进行深入分析和研究，可以为工程建设提供可靠的理论依据。在众多的波浪模拟设备中，推板式造波机是当前最主流的一种，在很多的海洋工程实验室中发挥着非常重要的作用。本文通过对几种传动方式的比较，选定了滚珠丝杠作为传动装置，滚珠丝杠作为传动装置，运行平稳，可靠性高，非常适合用于推板式造波机。根据造波要求设计出整体的机械结构，对主要部件进行了校核及有限元分析，最终设计出完整的推板式造波机。 关键词：造波机；推板式；滚珠丝杠
Abstract The 21st century is the century of ocean, many country pay more and more attention to the development of marine resources , as well as the study of marine engineering, marine engineering allover the world. Use the wave-making machine to simulate wave experiment in the laboratory relatively stablecondition is the most effective way to study the marine environment. Analog nature of various waveforms in a laboratory wave pool, and then conduct in-depth analysis of these data and research, can provide a reliable theoretical basis for the construction through. Among the wave simulation device, push-type wave machine is the most mainstream of a current, it plays a very important role in many of the marine engineering laboratory. This paper compares several transmission modes, selected as a ball screw drives, ball screw as gearing, smooth operation, high reliability, is well suited for push plate wave machine. According to design a whole wave-making machine structure, the main components of the check and finite element analysis, the final design of a complete push plate wave machine. Key words: wave maker ; push-type; ball screw
Advances in Marine Sciences 海洋科学前沿, 2019, 6(4), 117-127 Published Online December 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/f315661900.html,/journal/ams https://https://www.doczj.com/doc/f315661900.html,/10.12677/ams.2019.64013 Current Situation and Development Trend of Active Absorption Wave-Making System for Wavemaker Yiping Ni1,2, Yugang Li1,2 1Deepwater Engineering Research Center, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning 2State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning Received: Oct. 28th, 2019; accepted: Nov. 13th, 2019; published: Nov. 20th, 2019 Abstract In the field of marine engineering, people often use the method of physical model test to research in basin or tank. In the experiments, wavemaker is the core of the realization of wave simulation based equipment, but the wave-making system tends to produce secondary reflection that is ad-verse for experiments. So the reflected wave needs to be absorbed. There are two kinds of wave absorption methods—passive and active wave absorption. At present active wave absorption be-comes the mainstream in the wave absorption technique. On the basis of comprehensive analysis of the present situation of domestic and international test basin and wave-making technology, combined with the needs of engineering practice, this paper points out the existing problems of active wave absorption method, and summarizes the wave absorption technique of wavemaker. Keywords Wavemaker, Active Wave Absorption, Irregular Wave 造波机主动消波系统现状与 发展趋势 倪艺萍1,2，李玉刚1,2 1大连理工大学，深海工程研究中心，辽宁大连 2大连理工大学，海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连 收稿日期：2019年10月28日；录用日期：2019年11月13日；发布日期：2019年11月20日
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920623762.5 (22)申请日 2019.04.30 (73)专利权人 无锡东方海洋测试设备有限公司 地址 214000 江苏省无锡市滨湖区锦溪路 100号 (72)发明人 吴晓生 (74)专利代理机构 无锡睿升知识产权代理事务 所(普通合伙) 32376 代理人 姬颖敏 (51)Int.Cl. G01M 10/00(2006.01) (54)实用新型名称 一种推板造波机 (57)摘要 本实用新型涉及一种推板造波机，包括安装 架、升降架和推板，所述安装架连接升降驱动电 机，升降驱动电机与安装架上转动连接的丝杆连 接，所述升降架通过丝母座连接在丝杆上，所述 升降架上端连接导向支架，所述导向支架上连接 推板驱动机构，推板驱动机构包括移动设置在导 向支架上的移动座，所述移动座上设置若干移动 驱动电机，所述移动驱动电机连接同步轮，所述 同步轮上绕有同步带，且移动座上转动连接张紧 同步带的张紧轮，所述移动座下端通过连接板连 接连接架，所述连接架连接推板，所述推板造波 机，解决了传统推板造波机润滑难、传动精度低、 噪音大的问题。权利要求书1页 说明书2页 附图2页CN 209707064 U 2019.11.29 C N 209707064 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209707064 U 1.一种推板造波机，其特征在于：包括安装架(1)、升降架(2)和推板(6)，所述安装架(1)连接升降驱动电机(11)，升降驱动电机(11)与安装架(1)上转动连接的丝杆(12)连接，所述升降架(2)通过丝母座连接在丝杆(12)上，所述升降架(2)上端连接导向支架(3)，所述导向支架(3)上连接推板驱动机构(4)，推板驱动机构(4)包括移动设置在导向支架(3)上的移动座(41)，所述移动座(41)上设置若干移动驱动电机(42)，所述移动驱动电机(42)均连接同步轮(43)，所述同步轮(43)上绕有同步带(44)，且移动座(41)上转动连接张紧同步带(44)的张紧轮(45)，所述移动座(41)下端通过连接板(46)连接连接架(5)，所述连接架(5)连接推板(6)。 2.根据权利要求1所述的推板造波机，其特征在于：所述升降架(2)还通过导向座连接在安装架(1)的竖直导轨(13)上。 3.根据权利要求1所述的推板造波机，其特征在于：所述移动座(41)通过导向座与导向支架(3)下侧的横移导轨(31)连接，且导向支架(3)上连接用于限位移动座(41)的定位板(32)。 4.根据权利要求1所述的推板造波机，其特征在于：安装架(1)由低碳合金钢制成，且安装架(1)外侧涂有防腐涂层。 5.根据权利要求1所述的推板造波机，其特征在于：所述升降驱动电机(11)和移动驱动电机(42)均采用交流伺服电机。 6.根据权利要求1所述的推板造波机，其特征在于：所述推板(6)由不锈钢材料制成。 7.根据权利要求1所述的推板造波机，其特征在于：所述推板(6)之间的间隙距离不大于4mm。 2
摇板式造波机液压驱动控制系统设计 开题报告 一、课题来源、目的、意义、国内外基本研究概况 1.1课题来源： 课题为实验室的改造项目，目的是通过本次设计工作，获得必要的理论依据，为以后的工作奠定基础。 1.2 课题目的、意义 在实验水池中实现海上环境的模拟是随着海洋开发工程而兴起的一门试验研究技术，除风、流的模拟之外，波浪的模拟是极为重要的。波浪对船舶、水利、海工建筑、海上石油开采等许多领域的研究都具有重要的意义。 在船舶设计领域，研究船舶在波浪中的航行及运动性能;在码头、堤坝等水利工程中，研究其测试及抗波浪能力;在海上石油开采中，分析海上钻采设备对海浪的抗疲劳性能，以及在休闲娱乐业供游客参与波浪戏水游乐活动等，都需要进行波浪相关的试验。造波机是一种与船舶试验水池配套的基础设施，它的作用是在船池中激起不同波长和波高的波浪，模拟实际波浪对船舶的影响，以测定各种技术数据，为船舶设计提供依据。近年来大型水上娱乐场也大量使用造波机造出人工海浪，使内地人们也享受到在大海中游泳的乐趣，因此这又开拓了造波机的新用途。 国内船舶研究单位拥有几十座各种造波装置，海岸工程研究单位拥有一百多座大小不同的造波装置。为了提高造波精度和模拟不规则波，其中大部分造波机面临改造的任务。新的研究项目使新的大型造波项目不断出现，其中不乏重金从国外引进。国内对造波机做过许多的研究，已有相当的水平，积累了相当的经验，但在新技术日新月异的今天，与国外造波水平仍有明显的差距，这种差距主要表现在对造波机的系统控制上。 造波是一门综合科学技术。它涉及到波浪理论、自动控制理论、海洋学、机械原理、电力电子技术、传感器技术等多种学科。现在，高新技术的快速发展，为造波技术的进一步提高提供可能。 因此，本文的研究具有十分现实的意义。
摇板造波机规则波模拟性能测试 随着港口工程的不断发展，物理模型试验对造波机的功能和性能提出了越来越高的要求。摇板造波机采用伺服电机和丝杠导轨驱动，通过摇板式设计有效缩小了造波机的体积，使其安装方便、灵活，从很大程度上提高了物理模型试验的效率。新建造波机投入使用前必须对其性能进行测试，以检验造波机的性能，为物理模型试验的设计和比尺选择提供参考。本文对摇板造波机的规则波模拟性能进行测试。 1 造波机系统简介[1] 本文测试的造波机采用计算机无线远程控制，通过运动控制器实现对伺服电机的控制，并由伺服电机驱动滑块导轨系统[2] ，从而实现推波机构的运动以模拟出要求的波浪，推波板总宽度 18m高度0.45m，最大试验水深40cm最大摆角范围-28°?28°。造波机采用380V 三相交流电供电，输出功率大，运动平滑，响应快，维护简单方便。试验时，通过上位计算机上的控制软件界面进行控制，操作简单方便。 该造波机的工作原理如下：造波机工作时，在控制计算机上输入所需的造波参数，完成造波控制信号的计算[3] ，经无线网传输到运动控制器中，运动控制器将造波控制信号传输到伺服驱动器中，由伺服驱动器控制伺服电动机的转动，电动缸将伺服电动机输出轴的转动转换为电动缸推杆的直线运动，并经过杠杆机构将运动传递到推
波板使其产生摇摆运动，推波板推水而产生波浪[4] 。同时，伺服驱动器的编码器经接口电路实时反馈至运动控制器以对推波机构的运动实时监控，如有异常，伺服驱动器将使伺服电机停止运动并发送报警信号至运动控制器，再由运动控制器将报警信号发送至控制计算机上的控制软件界面。 2 试验水池及仪器布置 试验水池长25m宽25m深0.6m。港池摇摆可移动式造波机安装在水池的一端。造波机后布置消波框，能有效防止波浪二次反射，水池末端设有1： 5 的块石斜坡，以吸收多余波浪能量⑸。如图3所示，从造波机前6m处开始布置共12台浪高仪，用于采集水池不同位置处的波浪数据，浪高仪的编号和间距如图所示。 3 试验内容及结果分析 结合水池深度和造波板高度，试验水深选用有效水深38cm。试验波浪分为规则波。 3.1波浪时间序列的波峰线平直性 图 2 给出了在水池中传播的典型规则波列[6] ，图中，横坐标为时间（s），纵坐标为波高（cm）。由图中可以看出，波浪时间序列的波峰线是一条直线。本次测试试验结果均在保证规则波形的情况下取得的。 3.2不同周期的波高最大值分布 通过系列实验，造波机在本实验水池可生成的规则波范围如 图3。图中横坐标为规则波周期T,纵坐标为对应周期下可生成的最大
造波机技术指标 一、普通造波机技术指标 1. 规则波 距造波板约15m水池轴线处设置波高传感器，记录波高变化曲线，检验造波机的性能。1）造波能力 波高：0-0.3m 周期：0.5s-2s 波形：正弦波 造波时间：可根据需要设置。 2）波高稳定性 按如下公式计算的波高稳定性，（规定≤4％）： H ( - H/) H max 式中，H为波高平均值，Hmax为最大波高。 3）波高重复性 按如下公式计算的波高稳定重复性，（规定≤2％）： H/) - ( H H max 式中，H为两次造波波高平均值，Hmax为两次造波最大波高。 4）周期稳定性 同3）相同的方法，按下式计算周期的稳定性（规定≤2％）： ( T/) - T T max 式中，T为周期的平均值，Tmax为周期的最大值。 5）周期重复性 同4）相同的方法，按下式计算周期的稳定性（规定≤2％）： ( - T T/) T max 式中，T为两次造波周期的平均值，Tmax为两次造波周期的最大值。 2. 不规则波 距造波板约15m水池轴线处设置波高传感器，记录波高变化曲线，检验造波机的性能。
（1）造波能力 常用谱：PM 谱，B 谱、自定义风浪谱 有义波高：0-0.2m 谱峰周期：0.5s -2s 造波时间：可根据需要设置。 （2）有义波高误差（规定≤4％）： Hs Hs /? （3）谱峰周期误差（规定≤4％）： Tp Tp /? （4）总能量误差（规定≤6％）： 00/M M ? （5）波高重复性误差（规定≤3％）： H H /? 二、吸收式造波机技术指标 1. 规则波 距造波板约1m 、10m 、25m 水池轴线处设置波高传感器，记录波高变化曲线，检验造波机吸收一次反射波的能力。 （1）实现造波机输出波为目标波，包括波高、周期、波形。 （2）在距离造波板1m 处，检测在4个波周期内，波高、周期稳定，并达到目标波的参数，保持时间不少于20min 。 （3）满足普通造波机规则波技术指标。 2. 不规则波 距造波板约1m 、10m 、25m 水池轴线处设置波高传感器，记录波高变化曲线，检验造波机吸收一次反射波的能力。 （1）造波机输出波的波谱有义波高、谱峰周期与目标波谱始终保持一致。 （2）造波机的波谱曲线与目标波谱重合率达到80%。 （3）满足普通造波机不规则波技术指标。
２００８年８月 第４期总第１８２期 港工技术 ＰｏｒｔＥｎ舀ｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｕｇ．２００８ ７ＩＩｏｔａｌ１８２Ｎｏ．４ 基于ＬａｂＶＩＥＷ的水槽造波机控制系统的开发 白志刚，张志显，路宽 （天津大学建筑工程学院。天津３０００７２） 摘要：以天津大学海岸工程实验室长×宽×高＝９０ｍ×２ｍ×１．８ｍ的双轴推板式波浪水槽为对象，开发基于【ａｂＶＩＥＷ的造波机控制系统。该系统包括造波计算、运动控制、状态监视以及数据采集等部分，实现在水槽造波机上的多轴同步控制。该系统可以实现多种规则波和不规则波的模拟，具有友好直观的人机界面。操作方便。对于虚拟仪器技术及ｈｂＶＩＥＷ在造波机控制领域的应用具有重要意义。 关键词：虚拟仪器；ＬａｂＶＩＥＷ；造波机；运动控制 中图分类号：Ｐ７４２：０２４２．１文献标志码：Ａ文章编号：１００４．９５９２（２００８）０４加００１。０４ ＤｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＦｌｕｍｅＷａＶｅｍａｌ【ｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＬａｂＶⅢＷ ＢａｉＺｈｉｇａｎｇ，ＺｈａｎｇＺｈｉｘｉａｎ，ＬｕＫｕａｎ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉ词Ｅｎ函ｎ∞一Ｉｌｇ。ＴｉａｎｊｉｎＵＩｌｉＶｅｒｓ时，Ｔｉａｎｊｉｎ３０∞７２。Ｃｌｌｉ衄） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎＬａｂＶＩＥＷ，ａ脚ｏａｘｉｓｅｓｗａｖｅ眦ｋｉｎｇｃｏｎ咖ｌｓｙｓｔｅｍｈ鹊ｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎａ９０ｍｌｏｎｇ，２ｍｗｉｄｅ觚ｄ１．８ｍｈｉｇｈｗａｖｅｎｕｍｅｅｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈｔｗ－ｏｗａｖｅｍａｋｅ瑙ｄｒｉＶｅｄｂｙＡＣｓｅｎ，ｏ咖ｔｏｌｌｓ．７Ｉｈｉｓｃｏｎｔｍｌ ｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔａｉｎｄａｔａｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｍｏｄｕｌｅ，ｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｍｏｄｕｌｅ，ｍｏｔｉｏｎｗａｔｃｈｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ粕ｄｗａｖｅｄａｔａｃｏＵｅｃ?ｔｉｏｎＩｎｏｄｕｌｅ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃ柚ｂｅｕｓｅｄｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｓｏｍｅｒｅｇｕｌａｒｗａｖｅｓｏｆｄｉ丑．ｅｒｅｍｐｅｒｉｏｄｓａｎｄｓｏｍｅｉｎ－ｅｇｕｌａｒ ｗａｖｅｓ，ｈａｖｅａｓｉｍｐｌｅ，ｉｎｔｕｉｔｉｏｎｉｓｔｉｃａｎｄ衔ｅｎｄｌｙｕｓｅｒ’ｓｉｎｔｅ—‰ｅ趴ｄｉｓｃｏｎＶｅＩＩｉｅｎｔｔｏ ｏｐｅｒａｔｅ．Ａｗａｙｏｆ印ｐｌｙｉｎｇ ＬｌｂＶＩＥＷｉｎｗａｖｅｍａｋｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗ蹈ｃｒｅａｔｉｖｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｎｕａｌｉｎｓｔｍｍｅｎｔ；ＬａｂＶＩＥＷ；ｗａｖｅ眦ｋｅｒ；ｍｏｔｉｏｎｃｏｎ咖ｌ 模型试验是研究港口、船舶、海岸及海洋工程结构物在波浪作用下的运动、受力和安全性等问题的重要方法．要进行这种试验，就必须在水槽或水池中模拟海洋环境条件。其中海浪的模拟是最主要的因素【１１。因此，能够在水槽或水池中模拟实际海浪的造波系统是与试验水槽或水池相配套的大型基础设备。完整的造波系统不仅包括完备的硬件设施，还包括完善的控制系统软件。控制系统软件是整个造波系统的灵魂，它直接决定了造波类型、造波精度、造波控制的人性化程度。 传统的造波机控制系统常常采用ＦＯＲＴＲＡＮ和ＶＣ、Ｄｅｌｐｈｉ等语言混合编程来实现嘲。这种方法利 收稿日期：２００ｒ７ｍ１．３０修回日期：２００８－０５?３０ 作者简介：白志刚（１９６６．），男，副教授，主要从事海岸水动力学数学模型研究。用了ＦＯＲＴＲＡＮ在数据计算方面的强大优势进行造波计算，并生成动态链接库或可执行文件；然后用ＶＣ或Ｄｅｌｐｈｉ编程调用这些动态链接库或可执行文件。并编制运动控制程序以及用户界面。这种方法存在以下不足：１）用户界面不够友好，操作性差；２）至少需用２种语言，存在语言交接问题，编程较麻烦；３）可实现的控制和测量功能偏少。采用基于ＬａｂＶＩＥＷ的造波机控制系统则克服了以上问题。 【ａｂＶＩＥＷ是１９８６年美国国家仪器公司（ＮＩ公司）。随同虚拟仪器技术一起推出的一种图形化的编程语言。在数据采集控制方面。协ＶＩＥＷ是一个功能强大的工具，它不仅具备强大的计算能力，可以方便地编制测控程序，而且可以生成友好直观、操作简便的用户界面。ｍＶＩＥＷ是一种语言。具有既可胜任造波控制系统所有程序的编制。而且还可实现其 万方数据
造波机技术要求 一、简述用途（项目建设或仪器设备使用的总体描述） 水动力学实验的一种设备，是用船舶模型试验方法来了解船舶及海洋建筑物的运动、航速、推进功率及其他性能的试验水池，船模试验水池实验室是我校教育部航运仿真工程研究中心的重要组成部分，它的建成不但将大大提升我们的科研实力，对航运仿真工程研究中心的建设将起到非常大的促进作用，而且可以满足教学实验, 为学生教学、科研实验创造条件。 水池长22m，宽11m，深 2.0m 的试验基坑；其中地面以下深1m，地面以上高1m；坑内四周砌墙，坑底面浇注0.3m 钢筋混凝土；在墙壁的各面涂抹防水涂料防止渗漏。海洋工程水池可模拟风浪流等各种海洋环境条件，是中国技术功能比较完备的水池。水池主尺度为20m ×10m×2m，主要装备的试验设施和仪器设备有造波系统、消波系统、造流系统、造风系统、水深调节系统、拖车系统及海洋工程实验研究的各种仪器设备。可以模拟风，浪，流等各种海洋环境。可进行水上水下运载器受力分析和计算以及六自由度数学模型的研究。可以在现有试验系统上添加各类测量传感器，投放至无线信号覆盖范围内的任意位置进行物理量的测量，满足未来复杂多变的测量需求。 二、设备清单
三、拟定的技术要求及技术方案及功能要求 湿背铰链拍打规则波、不规则波、随机长纹波或短纹波波造机，可调消波装置。造波系统需提供波浪发生控制软件，控制软件与现有的拖车系统、消波系统、造风系统、造流系统和水深调节系统相关联和匹配，使测试最佳化。 （1）造波系统 配有一套多推板组合大功率液压造波机，能产生规则波或不规则波的长峰波，最大波高可达0.5m。 （2）消波系统 在造波机的对岸设置消波滩，借以吸收波能而防止产生反射波。造波系统采用双边布置的蛇形摇板式多单元造波机，可在水池中产生各种规则波和长峰或短峰不规则波；在造波机对岸设消波滩。 造风系统安装在水池拖车底部能360度旋转，最大风速达7m/s，能在水池中产生任意方向的定常风或非定常风；水深调节系统由大假底和深井假底组成，大假底通过自升拉降功能，可在0～2m水深区间内任意调节，深井假底的工作水深可在0～3m间任意调节。 五、项目建设完成的时间要求 购买方可根据业务发展的实际需要，在与中标人友好协商的基础上，对设备的型号、规格和数量做合理的增减变更。 合同签署，首付完成后1个月内交货，交货地点为上海海事大学临港校区。 六、付款条件要求 需方收到货后，安装调试验收合格后，付款100%。 七、售后服务要求
造波机在水上乐园的应用 王秋旺 一、前言 水上乐园作为一个综合性的戏水乐园，深受人们的欢迎和喜爱，尤其是在炎热的夏季。水上乐园是由多种功能不同的娱乐项目加上配套的服务设施，环境艺术等组合而成。而在众多的水上娱乐项目中，戏水造波是最受人们喜爱的项目之一。 游客之所以喜爱戏水造波，是因为在人工造波池中也能够体验得到置身于大海中的感受，你可与浪搏击，在浪尖上追逐嬉戏，体验战胜大风大浪后的喜悦，使你整个身心都可以得到放松。同时在这里游玩，还不用担心安全问题，因为每个水上乐园里都有严格的管理制度和防范措施，这些是在大海中游泳所不能做到的，戏水造波可适合不同年龄不同层次的游客。 对于水上乐园的经营者来说，戏水造波的客容量又是诸多戏水项目之最，可带来丰厚的经济效益；同时，还是乐园的一道风景，为整个乐园起装点和衬托作用。也正是因为如此，在国内外众多水上乐园中几乎都有她的身影，我相信每一位从事水上乐园工作的同志，都会有同样的感受。
既然造波机（又称造浪机）在水上乐园中这么重要，作为水上乐园的经营者定会提出一系列问题，国内外造波机的发展状况怎样？可供我们选择的造波机有哪些种类？根据它们的优缺点应如何有针对性地进行选择？造波机目前的发展方向如何？等等。下面就这些问题作一简单的论述，以期与同行们共同探讨。 二、造波机的发展历史 造波机及造波技术，是随着海洋工程的发展而发展起来的。当初为了解决沿海船舶工程的问题，世界上主要的工业国家，对造波技术早有研究。在历次国际船模水池会议和海岸工程会上，陆续发表了有关造波系统的某些研究论文，并解决了许多实际问题，但那时大部用规则波进行研究。后来随着工业技术的发展，把电液伺服控制系统和微机应用到造波机，并在试验室水池中采用随机波模拟技术进行模型试验，使人们对造波机的研究工作更进了一步。但把造波机应用到娱乐行业中来，作为一种水上娱乐项目，应该是在六十年代未、七十年代初。据有关资料介绍，把造波机应用到水上乐园比较早一点的国家有瑞士的因塔明公司，美国“水上发展集团（ADG）”等。美国的WaveTek公司作为“水上发展集团”的一员，自1968年以来在世界各地已安装了170多个造波池，实际上美国95％的人到海浪池都装有WaveTek