海浪球的工作原理

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海浪球虽然外形看起来简单,但它是一个高科技的设备,采用了多个传感器组合到功能强大的软硬件中,从而实现波浪的生成和增强,实现对波浪的频率和振幅进行全面控制

造浪原理

机理

海浪球是三种物理工作原理的应用结果 :

  • 阿基米德原理:海浪球是置于池中的采用作用/反作用原理的浮球
  • 惯性原理:在海浪球壳体内部有一个重盘(移动负载)上下移动。壳体绕着重盘上下移动,重盘由于惯性原理是不移动的。
  • 共振原理:由于海浪球采用多种共振频率工作,由于有一定的超高板,所发到池中的能量得以保持在池内。每次海浪球往水中发射能量时,浪都会一次比一次更大,直至达到要求的波幅。

每个浪由于各项参数的不同而各有特色,这些参数包括振幅(或高度)、波长(波峰与波峰之间的长度) 和频率。

 
 1波浪特性
 

 

波浪的产生和控制

由于海浪球所产生的向上推力,第一波浪扩散到池中(图 2),被池壁反射回来后(图 3),反向到海浪球上,并在海浪球处得以放大  (图4)。计算机系统能够计算出加大(或降低)波浪正确的脉冲时间。

 
 :海浪球产生的小波浪
 
 
 小波浪扩散到池壁
 
 
 :波浪被反射,每次反射回球后波浪都会加大
 

通过电子设备,海浪球可以准确地计算出波浪从池壁返回的时间,从而推测出什么时间发射脉冲,然后每次波浪反射回海浪球后波浪运动被加强,然后振幅增加,直至达到要求的振幅(图4)。

其原理就和您摇摆时有人推您一下是一样的。如果推的人推的时刻恰如其分,动幅就会增加,即使推力很小。相反,如果他推的时机不当,如果有点偏离时机,运动就会停止增加并开始下降。

 

波幅控制

海浪球向水中发射的能量越多,浪高增加的就越多。所以,如果您想控制波幅,就必须控制海浪球向水中发射的能量 。

只有海浪球的运动来自波浪的运动才可能实现能量转换。为实现能量的高效转换,海浪球的运动必须是迎接一波波浪。海浪球的运动和波浪运运这间的转换称之为相差 (图5),相差用度数(°)测量。海浪球通过适应自身运动和波浪运动发出或多或少的能量。

 
图5: 波浪机理
 

驻波振幅控制

由于波浪运动是有规律的,所以海浪球可以精确确定波幅以及自身运动和一个波浪之间的相差。

于是海浪球可以适应该相差,以减少测量振幅和要求振幅之间的振幅差,从而使波浪保持确定 振幅。

 

非驻波振幅控制

由于波浪运动是不规律的,振幅和相差会迅速变化,这样,无法精确控制波浪的振幅。控制只能实现大致更大的波浪或是更小的波浪。

海浪球和电气设备介绍

该系统可分为两个基本单元,分别是池中的浮动海浪球和机械设备间中的控制和电气设备。

海浪球的结构

 
6海浪球的结构
 

 

1. 运动载荷: 此载荷的竖向运动推动海浪球运动。此载荷上与电机减速齿轮相连的连杆-曲柄系统推动。

2.电机减速器: 用于推动载荷。电机是异步12伏交流电机。

3. 同步传感器:一个主传感器和一个备用传感器,用于调节电机。

4. 水传感器:用于检测海浪球中的水。

5. CB50 :用于获取传感器信息(水和同步传感器)并传输至电控柜(调制/反调制信号)。包含用于波浪频率和振幅控制用加速度计。

6. 脐带电缆:用从电气设备出来的电缆供带。