CN110093896A - 一种沉管管节拖航模拟试验控制测量*** - Google Patents
一种沉管管节拖航模拟试验控制测量*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种沉管管节拖航模拟试验控制测量***，包括导轨支架，所述导轨支架上设置有导轨，所述导轨的数量为两条，两条所述导轨平行设置构成双线导轨，两条所述导轨之间设置有框形的沉管支架，所述沉管支架上对应每条所述导轨均连接设置有用于驱动所述沉管支架沿所述导轨移动的驱动装置，所述沉管支架通过绳索连接设置有沉管模拟单元，所述沉管模拟单元内设置有测量仪器；本发明的沉管管节拖航模拟试验控制测量***结构简单合理，模拟施工现场船舶浮运在水域中运行的状态，同时测量出管节沉箱在拖航状态下造成的各种工况受力影响以及相关数据。
Description
技术领域
本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种沉管管节拖航模拟试验控制测量***。
背景技术
伴随着城市一体化以及世界经济贸易全球化，便利的交通运输直接带动着地区的经济发展；同时，技术进步使各类海洋工程在全球获得迅猛发展，在世界各地跨海跨河的交通中，各种新型的水工建筑发挥着极其重要的作用。
沉管隧道作为一种特殊的跨海越江工程，以其独特的施工方式在世界水下隧道工程建设中发挥着越来越显著的优势。沉管隧道以沉管管节为单元，通过预制、出坞、浮运、沉放、拼接等系列施工构成水下隧道。
由于海洋环境相对恶劣，沉管管节在施工过程中受到海洋中风浪流等环境因素的影响，复杂的环境载荷极有可能导致***中系固缆绳处出现超过其承受能力的载荷而发生损伤和破断；管节的浮运过程作为沉管施工中遭遇环境条件复杂的阶段，其拖航缆绳的配置及拖缆受到的拖航缆力的研究，具有十分重要的现实意义。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种沉管管节拖航模拟试验控制测量***，在造浪池中模拟拖拽船浮运沉管管节过程，通过物理模型试验获得沉管管节静水拖曳的试验数据以及风、浪、流往复作用下的试验数据。
本发明通过以下技术方案具体实现：
本发明的沉管管节拖航模拟试验控制测量***，包括导轨支架，所述导轨支架上设置有导轨，所述导轨的数量为两条，两条所述导轨平行设置构成双线导轨，两条所述导轨之间设置有框形的沉管支架，所述沉管支架上对应每条所述导轨均连接设置有用于驱动所述沉管支架沿所述导轨移动的驱动装置，所述沉管支架通过绳索连接设置有沉管模拟单元，所述沉管支架与所述绳索之间设置有六分量仪，所述沉管模拟单元内设置有测量仪器；沉管管节拖航模拟试验控制测量***还包括控制***，所述驱动装置、六分量仪和所述测量仪器均与所述控制***连接。
进一步地，所述沉管支架的四个边角处均设置有所述驱动装置。
进一步地，所述驱动装置包括调速电机，所述调速电机与所述沉管支架连接固定，所述调速电机的输出轴上设置有齿轮，所述导轨的上表面设置有齿条，所述齿轮与所述齿条啮合。
进一步地，所述沉管支架连接设置有安装架，所述调速电机设置在所述安装架上，两条所述导轨上的所述安装架对称设置，所述安装架上设置有滚轮，所述滚轮与所述导轨滚动配合，两条所述导轨上的安装架之间还设置有支撑梁。
进一步地，所述安装架上设置有竖直的滑槽，所述沉管支架与所述滑槽滑动配合并通过螺栓锁定。
进一步地，所述导轨长度为30m～35m，相邻所述导轨支架之间的间隙为0.5m～1m。
进一步地，所述沉管模拟单元的长度为6m～8m，所述沉管模拟单元的宽度为3m～5m。
进一步地，所述沉管支架为铝型材制成的结构件。
进一步地，还包括控制***、线缆支架和设置在所述线缆支架上的导电轨道，所述导电轨道内设置有线缆，所述测量仪器包括浪高仪、流速仪、角度传感器、加速度传感器和风速仪，所述六分量仪、调速电机浪高仪、流速仪、角度传感器、加速度传感器和风速仪均与所述控制***连接。
进一步地，所述导电轨道的两端包覆有绝缘材料。
基于以上技术方案，本发明的技术效果为：
本发明的沉管管节拖航模拟试验控制测量***结构简单合理，将导轨支架架设在造浪池中，通过驱动装置驱动沉管支架沿导轨移动带动沉管模拟单元移动从而模拟海上沉管的浮运过程，在造浪池静水状态或造浪造涌状态进行相关试验数据的测量并将测量数据传输至控制***；所述六分量仪可测得沉管模拟单元在浮运过程中风、浪、涌、潮作用下的三维运动轨迹，即升沉、纵摇、横摇、纵移、横移和回转等六分量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1是本发明实施例的沉管管节拖航模拟试验控制测量***的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是本发明实施例的沉管管节拖航模拟试验控制测量***的俯视图；
图4是本发明实施例的沉管模拟单元内测量仪器的分布示意图。
图中：
1-导轨支架；2-导轨；3-沉管支架；4-绳索；5-沉管模拟单元；6-六分量仪，7-调速电机；8-齿条；9-安装架，901-滑槽；10-滚轮；11-支撑梁；12-线缆支架；13-导电轨道；14-浪高仪；15-流速仪；16-角度传感器；17-加速度传感器；18-风速仪。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例：
如图1～图4所示，本实施例提供了一种沉管管节拖航模拟试验控制测量***，包括导轨支架1，所述导轨支架1上设置有导轨2，所述导轨2的数量为两条，两条所述导轨2平行设置构成双线导轨，两条所述导轨2之间设置有框形的沉管支架3，所述沉管支架3上对应每条所述导轨2均连接设置有用于驱动所述沉管支架3沿所述导轨2移动的驱动装置，所述沉管支架3通过绳索4连接设置有沉管模拟单元5，所述沉管支架3与所述绳索4之间设置有六分量仪6，所述沉管模拟单元5内设置有测量仪器。
所述沉管管节拖航模拟试验控制测量***还包括控制***，所述驱动装置、六分量仪6和所述测量仪器均与所述控制***连接。
本实施例的沉管管节拖航模拟试验控制测量***用以模拟沉管管节在施工过程中受到海洋中复杂环境因素影响并进行相关数据的测量，在具体应用时，将导轨支架1架设在造浪池中，此时造浪池内处于静水状态；在开始进行数据测量时，造浪池开始造浪造涌，沉管支架3前进的方向上还设置有用于造风的风机，驱动装置驱动沉管支架3沿所述导轨2移动模拟沉管管节的浮运过程，六分量仪6检测到的绳索4的位移和受力情况并将监测数据传输至控制***，所述驱动装置的工作和停止可通过控制***进行控制，所述沉管模拟单元5内的测量仪器将监测到的数据传输至控制***。
作为本实施例的进一步改进，所述沉管支架3的四个边角处均设置有所述驱动装置，可以使沉管支架3平稳移动，防止因驱动装置设置在局部出现传动效果差的情况，减小测量***自身因素造成的试验误差。
具体地，所述驱动装置包括调速电机7，所述调速电机7与所述沉管支架3连接固定，所述调速电机7的输出轴上设置有齿轮，所述导轨2的上表面设置有齿条8，所述齿轮与所述齿条8啮合，驱动装置采用调速电机7和齿轮齿条传动配合可以做到沉管支架3启停及时，所述控制装置与所述调速电机7连接控沉箱支架3匀速行进。
作为本实施例的进一步改进，所述沉管支架3连接设置有安装架9，所述调速电机7设置在所述安装架9上，两条所述导轨2上的所述安装架9对称设置，所述安装架9上设置有滚轮10，所述滚轮10与所述导轨2滚动配合，两条所述导轨2上的安装架9之间还设置有支撑梁11，所述支撑梁可以防止所述滚轮10负载较大脱离导轨2。
作为本实施例的进一步改进，所述安装架9上设置有竖直的滑槽901，所述沉管支架3与所述滑槽901滑动配合并通过螺栓锁定，基于上述结构，可通过螺栓的松紧实现沉管支架3竖直高度的调节，调节高度根据造浪池水位的变化进行设置。
作为本实施例的进一步改进，所述导轨2长度为30m～35m，所述沉管模拟单元5的长度为6m～8m，所述沉管模拟单元5的宽度为3m～5m，为防止导轨2出现变形，相邻所述导轨支架1之间的间隙为0.5m～1m。
作为本实施例的进一步改进，所述沉管支架3为铝型材制成的结构件。
作为本实施例的进一步改进，还包括线缆支架12和设置在所述线缆支架12上的导电轨道13，所述导电轨道13内设置有线缆，所述导电轨道13在安装时安装高度始终高于造浪池的水位，防止导电轨道13内进水，作为较优的选择，所述导电轨道13的两端有绝缘材料包覆。
所述测量仪器包括浪高仪14、流速仪15、角度传感器16、加速度传感器17和风速仪18，所述六分量仪6、调速电机7、浪高仪14、流速仪15、角度传感器16、加速度传感器17和所述风速仪18均与所述控制***连接。
所述浪高仪14和所述流速仪15均安装在所述沉管模拟单元5内，所述浪高仪14的探头位于所述沉管模拟单元5内用于监测浪高并将监测数据传输至控制***，所述流速仪15的探头位于所述沉管模拟单元5外用于监测流速并将监测数据传输至控制***；所述角度传感器16位于所述沉管模拟单元5内用于监测沉管模拟单元5的转动角度；所述加速度传感器17用于测量沉管模拟单元5在行进过程中的加速度；在试验时，所述沉箱支架3行进的正前方还设置有风机进行造风，风速仪18用于监测风速并将监测数据传输至控制***。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种沉管管节拖航模拟试验控制测量***，其特征在于：包括导轨支架(1)，所述导轨支架(1)上设置有导轨(2)，所述导轨(2)的数量为两条，两条所述导轨(2)平行设置构成双线导轨，两条所述导轨(2)之间设置有框形的沉管支架(3)，所述沉管支架(3)上对应每条所述导轨(2)均连接设置有用于驱动所述沉管支架(3)沿所述导轨(2)移动的驱动装置，所述沉管支架(3)通过绳索(4)连接设置有沉管模拟单元(5)，所述沉管支架(3)与所述绳索(4)之间设置有六分量仪(6)，所述沉管模拟单元(5)内设置有测量仪器；
还包括控制***，所述驱动装置、六分量仪(6)和所述测量仪器均与所述控制***连接。
2.根据权利要求1所述的沉管管节拖航模拟试验控制测量***，其特征在于：所述沉管支架(3)的四个边角处均设置有所述驱动装置。
3.根据权利要求2所述的沉管管节拖航模拟试验控制测量***，其特征在于：所述驱动装置包括调速电机(7)，所述调速电机(7)与所述沉管支架(3)连接固定，所述调速电机(7)的输出轴上设置有齿轮，所述导轨(2)的上表面设置有齿条(8)，所述齿轮与所述齿条(8)啮合。
4.根据权利要求3所述的沉管管节拖航模拟试验控制测量***，其特征在于：所述沉管支架(3)连接设置有安装架(9)，所述调速电机(7)设置在所述安装架(9)上，两条所述导轨(2)上的所述安装架(9)对称设置，所述安装架(9)上设置有滚轮(10)，所述滚轮(10)与所述导轨(2)滚动配合，两条所述导轨(2)上的安装架(9)之间还设置有支撑梁(11)。
5.根据权利要求4所述的沉管管节拖航模拟试验控制测量***，其特征在于：所述安装架(9)上设置有竖直的滑槽(901)，所述沉管支架(3)与所述滑槽(901)滑动配合并通过螺栓锁定。
6.根据权利要求5所述的沉管管节拖航模拟试验控制测量***，其特征在于：所述导轨(2)长度为30m～35m，相邻所述导轨支架(1)之间的间隙为0.5m～1m。
7.根据权利要求6所述的沉管管节拖航模拟试验控制测量***，其特征在于：所述沉管模拟单元(5)的长度为6m～8m，所述沉管模拟单元(5)的宽度为3m～5m。
8.根据权利要求7所述的沉管管节拖航模拟试验控制测量***，其特征在于：所述沉管支架(3)为铝型材制成的结构件。
9.根据权利要求3～8任一所述的沉管管节拖航模拟试验控制测量***，其特征在于：还包括线缆支架(12)和设置在所述线缆支架(12)上的导电轨道(13)，所述导电轨道(13)内设置有线缆；
所述测量仪器包括浪高仪(14)、流速仪(15)、角度传感器(16)、加速度传感器(17)和风速仪(18)，所述六分量仪(6)、调速电机(7)、浪高仪(14)、流速仪(15)、角度传感器(16)、加速度传感器(17)和风速仪(18)均与所述控制***连接。
10.根据权利要求9所述的沉管管节拖航模拟试验控制测量***，其特征在于：所述导电轨道(13)的两端包覆有绝缘材料。
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