[發明專利]一種用于測量漁用網線水動力的裝置和方法

有效

• 申請號: 201210427550.2
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN103018004A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 黃六一;趙芬芳;劉長東;姜昭陽;梁振林;萬榮;唐衍力;宋偉華;張琳;董天威
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 張中南

技術領域

本發明涉及一種用于測量漁用網線水動力的裝置和方法，屬于海洋漁業技術領域。

背景技術

漁具水動力性能是衡量漁具作業性能優劣的主要指標之一。構成網漁具、網箱等漁業設施主體部分的是由網線編織而成的網衣。與其他海洋工程結構物相比，網線的顯著特點是其柔軟性，由此導致漁具(網衣)和水流間的作用相當復雜，其形狀變化與受到的水動力相互影響、相互依賴，即漁具(網衣)上的水動力和其受力后的形狀是緊密相關的，這是漁具(網衣)的水動力性能研究上面臨的難點。

研究漁具水動力的方法主要有模型試驗、海上實測和理論計算(近年來主要發展為數值模擬)。傳統漁具力學主要以網片作為整體結構來研究，通過試驗確定經驗公式，以此作為理論計算的基礎。由于實驗條件測量設備等的不同，經驗公式的使用一般局限性較大。隨著計算機技術的不斷發展，結合模型試驗和理論計算的漁具數值模擬仿真技術也得到快速發展。數值模擬計算漁具(網衣)、網箱等漁業設施水動力和形狀一般將網目目腳(一小段網線)作為基本構件，通過計算每個目腳上的受力，來獲取整體受力情況。計算目腳上的水動力時，涉及網線的阻力系數、升力系數和側向力系數(相比光滑柱體，網線具有捻紋，因而除了阻力和升外，還具有側向力)，當存在非定常流(如波浪)時，還要涉及慣性力系數。由于網線柔軟、直徑小和結構的特殊性，其水動力系數的研究需要精確地試驗設計和測量設備，這方面研究還未見報道。目前這些參數通常參考圓柱體、綱索方面的有關研究成果，選取經驗值或者根據圓柱體、綱索的水動力系數與雷諾數的關系進行計算或者根據綱索與沖角間的關系進行計算。這被認為是迄今為止進行漁具力學數值模擬難以達到理想效果的主要原因之一。

因此，為了提高以網線(網衣)為主體的漁業設施水動力性能研究結果的精度，有必要開展細小網線水動力的測量方法開發，獲得網線水動力阻力系數、升力系數和側向力系數參數，為網漁具、網箱等漁業設施理論計算和設計制作提供支撐。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于測量網線水動力的裝置和方法，為網漁具、網箱等漁業設施理論計算和設計制作提供基礎參數，以克服現有技術的不足。

一種用于測量網線水動力的裝置，包括四個水下測力裝置，以及分別由兩根前(先受流為前)側柱、前橫向底柱、前橫向頂柱，兩根后側柱、后橫向底柱、后向頂柱組成的兩個方框，其特征在于所述的兩個方框經由兩個縱向頂柱連接而構成長方體形狀的固定框架；所述的兩個縱向頂柱的下表面中間各開有一道縱向的卡槽；其中前橫向底柱的上表面兩端各固定有一個水下測力裝置，且所述的兩個水下測力裝置之間連接有下橫向固定索；另外兩個水下測力裝置分別滑動固定于兩個縱向頂柱各自的卡槽中，或者分別固定于后橫向底柱的上表面兩端，且所述的后橫向底柱沿后側柱上下移動，該所述的另外兩個水下測力裝置之間還連接有與下橫向固定索平行的上橫向固定索；所述的上、下橫向固定索之間固定有多根相互平行的縱向網線。

上述縱向頂柱的卡槽的截面形狀是燕尾槽。

為了取得更好的效果，上述的前、后側柱，前、后橫向底柱，前、后橫向頂柱和縱向頂柱的四個側面均開有燕尾槽；且所述的前、后側柱與前、后橫向底柱和前、后橫向頂柱之間，以及縱向頂柱與兩個方形框架之間是通過連接件相互連接，所述的連接件包括一個截面為L形的拐角，拐角兩面插有螺栓，并通過嵌入卡槽的螺栓栓頭而將各柱體相互固定。

上述兩根橫向固定索和和多根縱向網線構成網線柵格，網線柵格和水下測力裝置組成測量系統。顯然可通過調整上述后端底柱的高度即可輕易地實現調整來流與網線柵格的沖角，也可通過調整水下測力裝置在縱向頂柱的卡槽中的位置來調整來流與網線柵格的沖角。

上述水下測力裝置可通過現有的測力裝置來實現，如水下六分力儀，或者對陸上測力裝置進行改造在水中使用，測量網線柵格在水中三個方向的受力(X/Y/Z方向)。

上、下橫向固定索使用鋼絲繩等剛性較大的索狀物，容易固定縱向網線，且在兩水下測力裝置之間保持水平。

上述裝置用于測量網線水動力的方法，其特征在于包括以下步驟：

首先，將水下測力裝置調整至所需的來流與網線柵格的沖角；

其次，在上、下橫向固定索之間固定有多根相互平行的縱向網線；

再將網線柵格四角裝配在固定于框架上的四個水下測力裝置上；

然后，將框架放置在試驗水槽中，通過調整框架頂部兩個水下測力裝置的位置、縱向網線長度和試驗波流大小，測量網線柵格在沖角為0度到90度和不同波流作用下的水動力，從而獲得單根網線的水動力大小以及網線水動力參數。