CN114894509A - 吸力桶基础测试离心机试验模型 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了吸力桶基础测试离心机试验模型，其包括：吸力桶基础和测试结构，所述吸力桶基础的顶部设有进水口和出水口；所述测试结构包括：过渡架和固定架，所述过渡架设在所述吸力桶基础的顶部；所述固定架设在所述过渡架的上方，所述固定架内限定有容纳空间；提升轴，所述提升轴设在所述过渡架上，并伸入所述容纳空间中，所述提升轴的顶部设有力传感器；提放电机和配重块，所述提放电机和所述配重块通过设在所述容纳空间顶部的定滑轮分别与所述力传感器相连；旋转电机和旋转轴，所述旋转电机设在所述容纳空间的顶部，所述旋转轴的第一端与所述旋转电机相连，所述旋转轴的第二端伸入所述吸力桶基础内，所述旋转轴的第二端设有搅拌结构。
Description
技术领域
本发明涉及海洋基础结构领域，具体而言，本发明涉及吸力桶基础测试离心机试验模型。
背景技术
随着全球能源需求持续增长，陆域和浅海油气资源开发渐趋饱和，世界范围的油气资源开发已从陆域和浅海转向深海，使得深海工程活动日益频繁，深海也正成为各国综合科技实力角逐的热门领域。而吸力桶基础是深海工程中广泛使用的一种基础结构，吸力桶安装步骤如下，首先通过在吸力桶的顶部进行抽水，在其内部形成负压，受桶体内外压差的影响，基础贯入海床，直至桶内土体达到吸力桶顶部。正是由于这种安装方式，使得吸力桶基础内部土体产生的土塞效应，导致吸力桶基础不能安装至其预设深度，影响其最终的承载性能。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出吸力桶基础测试离心机试验模型。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种吸力桶基础测试离心机试验模型。根据本发明的实施例，该吸力桶基础测试离心机试验模型包括吸力桶基础和测试结构，所述吸力桶基础的顶部设有进水口和出水口；所述测试结构包括：
过渡架和固定架，所述过渡架设在所述吸力桶基础的顶部；所述固定架设在所述过渡架的上方，所述固定架内限定有容纳空间；
提升轴，所述提升轴设在所述过渡架上，并伸入所述容纳空间中，所述提升轴的顶部设有力传感器；
提放电机和配重块，所述提放电机和所述配重块通过设在所述容纳空间顶部的定滑轮分别与所述力传感器相连；
旋转电机和旋转轴，所述旋转电机设在所述容纳空间的顶部，所述旋转轴的第一端与所述旋转电机相连，所述旋转轴的第二端伸入所述吸力桶基础内，所述旋转轴的第二端设有搅拌结构。
该吸力桶基础测试离心机试验模型用于清除吸力桶基础土塞效应，并通过提升***测试采用土塞清除与未采用土塞清除安装完成后的吸力桶基础承载性能，验证该设备的有效应和可靠性，而离心机模型试验与现场试验相比，其具有成本低、效率高的优点，因此，研制吸力桶基础土塞清除及测试离心机试验模型结构，可以进一步通过超重力场真实的反映设备结构的有效性。
另外，根据本发明上述实施例的吸力桶基础测试离心机试验模型还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述吸力桶基础测试离心机试验模型进一步包括：第一储水桶、第二储水桶和真空泵，所述真空泵通过所述第一储水桶与所述出水口相连，所述第二储水桶与所述进水口相连。
在本发明的一些实施例中，所述提放电机设在所述容纳空间的底部。
在本发明的一些实施例中，所述定滑轮设在所述容纳空间的顶部。
在本发明的一些实施例中，所述提放电机通过一个所述定滑轮与所述力传感器相连，所述配重块通过两个所述定滑轮与所述力传感器相连。
在本发明的一些实施例中，所述提升轴、所述力传感器、所述提放电机、所述配重块均包括两个。
在本发明的一些实施例中，所述旋转轴与所述过渡架和所述吸力桶基础的连接处设有滚珠轴承和密封圈。
在本发明的一些实施例中，所述搅拌结构选自杆状结构、片状结构的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述进水口的入口端设有电磁阀。
另外，需要说明的是，在本发明的吸力桶基础测试离心机试验模型中，提放电机、定滑轮、提升轴、过渡架、力传感器、配重块等构件也称为“提升***”，旋转电机、旋转轴、搅拌结构等构件也称为“旋转***”，第一储水桶、第二储水桶、真空泵等构件也称为“吸力***”。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的吸力桶基础测试离心机试验模型；
图2是根据本发明一个实施例的吸力桶基础测试离心机试验模型中提升***的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的吸力桶基础测试离心机试验模型中旋转***的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的吸力桶基础测试离心机试验模型中吸力转***的结构示意图；
图5是根据本发明另一个实施例的吸力桶基础测试离心机试验模型的结构示意图。
附图标记：
10-吸力桶基础，11-进水口，12-电磁阀，13-出水口，14-第一储水桶，15-真空泵，16，第二储水桶，
20-固定架，21-提放电机，22-旋转电机，23-定滑轮，
30-旋转轴，31-搅拌结构，32-滚珠轴承，33-密封圈，
40-提升轴，41-过渡架，42-力传感器，43-缆线，44-配重块，
50-模型箱，51-上部水体，52-下部土体。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种吸力桶基础测试离心机试验模型。参考图1～3，根据本发明的实施例，该吸力桶基础测试离心机试验模型包括吸力桶基础10和测试结构。其中，吸力桶基础10的顶部设有进水口11和出水口13；测试结构包括：过渡架41、固定架20、提升轴40、提放电机21、配重块44、旋转电机22和旋转轴30，过渡架41设在吸力桶基础10的顶部；固定架20设在过渡架41的上方，固定架20内限定有容纳空间；提升轴40设在过渡架41上，并伸入，固定架20内的容纳空间中，提升轴40的顶部设有力传感器42；提放电机21和配重块44通过设在固定架20内容纳空间顶部的定滑轮23分别与力传感器42相连；旋转电机22设在固定架20内容纳空间的顶部，旋转轴30的第一端与旋转电机22相连，旋转轴30的第二端伸入吸力桶基础10内，旋转轴30的第二端设有搅拌结构31。
参考图4，根据本发明的实施例，本发明的吸力桶基础测试离心机试验模型还进一步包括：第一储水桶14、第二储水桶16和真空泵15，真空泵15通过第一储水桶14与出水口13相连，第二储水桶16与进水口11相连。
根据本发明的一些实施例，提放电机21设在固定架20内容纳空间的底部。
根据本发明的一些实施例，定滑轮23设在固定架20内容纳空间的顶部。
根据本发明的一些实施例，提放电机21通过一个定滑轮23与力传感器42相连，配重块44通过两个定滑轮23与力传感器42相连。
具体地，提放电机21、定滑轮23、力传感器42、配重块44之间可通过线缆43相连。
根据本发明的一些实施例，提升轴40、力传感器42、提放电机21、配重块44均包括两个。
根据本发明的一些实施例，旋转轴30与过渡架41和吸力桶基础10的连接处设有滚珠轴承32和密封圈33。
根据本发明的一些实施例，搅拌结构31选自杆状结构、片状结构的至少之一。
根据本发明的一些实施例，进水口11的入口端设有电磁阀12。
另外，参考图5，根据本发明的一些实施例，本发明的吸力桶基础测试离心机试验模型还进一步包括：模型箱50。模型箱50内限定有容纳空间，容纳空间内设有用于测试离心机试验的上部水体51和下部土体52。试验模型中的吸力桶基础10和测试结构通过固定架20架设在模型箱50上，并使吸力桶基础10位于下部土体52的上方。
为便于理解，下面对采用本发明的吸力桶基础测试离心机试验模型的吸力桶基础测试离心机试验方法进行描述：
(a)自重贯入过程：依靠吸力桶基础10自身重力，使吸力桶基础20贯入测试用土体；
(b)吸力贯入阶段：吸力桶基础20自重贯入完成后，打开真空泵15，将负压施加在吸力桶基础20内部，使得吸力桶基础20进一步向下贯入土体，此时打开旋转***，通过旋转轴30带动搅拌结构31将吸力桶基础20内部土塞搅散形成土塞，此时打开进水口12处电磁阀，为吸力桶基础20内部提供足够的水源，使得桶内土塞可以被充分搅散；
(c)单调拉拔阶段：在吸力桶基础20安装完成后，停止旋转***、吸力***，并停止向桶内注水，打开提升***，将吸力桶基础20匀速向上提起，并通过力传感器42测量吸力桶基础20在单调拉拔阶段时竖向承载力的变化。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明中，除非另有。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种吸力桶基础测试离心机试验模型，其特征在于，包括吸力桶基础和测试结构，所述吸力桶基础的顶部设有进水口和出水口；所述测试结构包括：
过渡架和固定架，所述过渡架设在所述吸力桶基础的顶部；所述固定架设在所述过渡架的上方，所述固定架内限定有容纳空间；
提升轴，所述提升轴设在所述过渡架上，并伸入所述容纳空间中，所述提升轴的顶部设有力传感器；
提放电机和配重块，所述提放电机和所述配重块通过设在所述容纳空间顶部的定滑轮分别与所述力传感器相连；
旋转电机和旋转轴，所述旋转电机设在所述容纳空间的顶部，所述旋转轴的第一端与所述旋转电机相连，所述旋转轴的第二端伸入所述吸力桶基础内，所述旋转轴的第二端设有搅拌结构。
2.根据权利要求1所述的吸力桶基础测试离心机试验模型，其特征在于，进一步包括：第一储水桶、第二储水桶和真空泵，所述真空泵通过所述第一储水桶与所述出水口相连，所述第二储水桶与所述进水口相连。
3.根据权利要求1所述的吸力桶基础测试离心机试验模型，其特征在于，所述提放电机设在所述容纳空间的底部。
4.根据权利要求1所述的吸力桶基础测试离心机试验模型，其特征在于，所述定滑轮设在所述容纳空间的顶部。
5.根据权利要求1所述的吸力桶基础测试离心机试验模型，其特征在于，所述提放电机通过一个所述定滑轮与所述力传感器相连，所述配重块通过两个所述定滑轮与所述力传感器相连。
6.根据权利要求1所述的吸力桶基础测试离心机试验模型，其特征在于，所述提升轴、所述力传感器、所述提放电机、所述配重块均包括两个。
7.根据权利要求1所述的吸力桶基础测试离心机试验模型，其特征在于，所述旋转轴与所述过渡架和所述吸力桶基础的连接处设有滚珠轴承和密封圈。
8.根据权利要求1所述的吸力桶基础测试离心机试验模型，其特征在于，所述搅拌结构选自杆状结构、片状结构的至少之一。
9.根据权利要求1所述的吸力桶基础测试离心机试验模型，其特征在于，所述进水口的入口端设有电磁阀。
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