[發明專利]一種快速鋪平水槽床沙的裝置與方法

有效

• 申請號: 201710240502.5
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107084831B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 唐洪武;劉全帥;王浩;史常樂;陳紅;王世昭;劉杰卿
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉

本發明提供一種快速鋪平水槽床沙的裝置與方法，該裝置包括鋪沙板組件、鋪沙導軌和測車；其中鋪沙板組件主體為鋪沙平板，垂直于水槽邊壁橫放在鋪沙導軌和床沙上，兩端安裝導向輪，端部與水槽邊壁之間的空隙用密封導沙軟套密封，上部安裝兩根加筋橫桿，保證鋪沙平板的剛性和平整度，并通過轉接桿、鋪沙臂和固定橫桿與測車連接；測車放置于水槽邊壁上方測車導軌上；鋪沙導軌緊貼水槽邊壁內側。該方法是將床沙及鋪沙平板淹沒于水下，調整好各部件后緩慢移動測車，帶動鋪沙平板在鋪沙導軌上滑動，將床沙鋪平。本發明可大大提高鋪沙精度，可重復性高，為獲取優質實驗數據奠定了基礎；并且裝置操作簡單，相比手動鋪沙，可節約時間一倍以上。

技術領域

本發明屬于泥沙運動力學研究領域，對推移質水槽實驗方法做出了改進，具體涉及一種快速鋪平水槽床沙的裝置與方法。

背景技術

水槽實驗是泥沙運動力學研究的重要基礎手段，在謝爾茲曲線、推移質輸沙率等許多經典成果的建立過程中，都發揮了不可替代的作用。

在利用水槽實驗進行泥沙運動力學研究時，往往需要以平整床面為實驗的初始狀態。在早期的研究中，鋪平床面大都利用平板手工刮制，由于早期的水槽尺寸一般較小，操作較為簡單且鋪平精度也容易保證。然而隨著學科的發展，新的課題不斷涌現，對水槽尺寸規格的要求也不斷提高。尤其是進行涉河工程泥沙問題研究時，需要加入工程模型，為避免水槽邊壁效應的影響，就要求水槽具有足夠的寬度。在大寬度水槽中進行床沙整平，原有方法的操作難度大大增加，導致費時費力，更重要的是鋪平精度極難保證。具體而言存在如下困難，如果以淺水水面為基準利用平板刮平，由于平板尺寸增大，很難控制其在刮平過程中不發生傾斜，而輕微的傾斜就會造成水中局部床面的嚴重破壞，造成大量重復工作；如果在無水條件下進行鋪平，則無法控制床面高度，且床沙孔隙的存在會導致加水后發生不均勻沉降，進一步影響床面平整度。

鑒于以上原因，床沙鋪平操作對實驗可靠性具有重要影響，有時甚至成為實驗成敗的決定因素。很多研究者都有因床沙鋪平效果不好而重新進行實驗的經歷，這給研究者的工作和本學科的進展帶來諸多不便。以上困難的存在，對床沙鋪平裝置和方法的改進提出了要求。

發明內容

發明目的：為了解決上述現存的困難，提高推移質水槽實驗過程中鋪平床沙的精度和效率，以利于優質實驗數據的獲取。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供的一種快速鋪平水槽床沙的裝置，包括鋪沙板組件、鋪沙導軌和測車，

所述鋪沙導軌緊貼水槽邊壁內側設置。

所述測車放置于水槽邊壁上方測車導軌上；

所述鋪沙板組件包括鋪沙平板、導向輪、密封導沙軟套、加筋橫桿、轉接桿、鋪沙臂和固定橫桿，所述鋪沙平板垂直于水槽邊壁橫放在鋪沙導軌和床沙上，所述導向輪安裝在鋪沙平板的兩端，所述密封導沙軟套安裝于鋪沙平板端部與水槽邊壁之間，所述加筋橫桿、轉接桿、鋪沙臂和固定橫桿依次連接于鋪沙平板頂部與測車之間。

具體地，所述鋪沙平板長度L、鋪沙導軌厚度d與水槽有效寬度B的關系為：L=B-d/2，d取10mm，該式保證裝置運行時，鋪沙平板不從鋪沙導軌上掉落。

具體地，所述鋪沙平板上方對稱設置導沙齒條，由雙向電機帶動，與密封導沙軟套一起，用于調整鋪沙平板刮起的余沙在橫向的分布；鋪沙平板兩端安裝導向輪，便于鋪沙平板平順移動；在貼緊水槽邊壁及鋪沙導軌的位置，所述密封導沙軟套的正常尺寸稍微超出玻璃邊壁，從而在安裝后可以利用擠壓實現密封作用，避免沙粒進入空隙造成卡死，并且在壓緊后，密封導沙軟套的邊緣與水槽邊壁及鋪沙導軌上表面保持貼緊。

具體地，所述鋪沙導軌為矩形平板，其高度與床沙厚度相同，兩側鋪沙導軌頂部平行且高程相同。當水槽鋪沙段較長時，可用多塊矩形平板對接，并保證鋪沙導軌接縫頂部平整。