[發明專利]測試拖錨過程中錨運動形態及錨抓力的試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201710402020.5
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107121139A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 任宇曉;閆澍旺;李亞奇;王彥頔
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01B5/00;G01B5/24;G01L1/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種測試拖錨過程中錨運動形態及錨抓力的試驗裝置，包括有裝載底質土體(6)、槽壁頂標有水平刻度的試驗槽(1)和埋在所述底質土體(6)中的模型錨(5)，其特征在于，還設置有門型架(3)，所述門型架(3)兩側的側板(23)安裝在所述試驗槽(1)兩側的側壁(8)上，且能夠沿所述的側壁(8)滑動，埋在底質土體(6)中的模型錨(5)通過1根以上的繩(4)與所述門型架(3)的橫梁(24)相連接，所述模型錨(5)的前端還通過拖曳鋼絲繩(7)連接位于試驗槽(1)外部的能夠帶動所述模型錨(5)在底質土體(6)中沿所述試驗槽(1)的長度方向移動的拖曳機構，所述的拖曳機構上連接有用于采集拖曳力的數據采集系統。

2.根據權利要求1所述的測試拖錨過程中錨運動形態及錨抓力的試驗裝置，其特征在于，所述試驗槽(1)的兩個側壁(8)的上端面沿長度方向分別各設置有導軌(2)，所述門型架(3)兩側的側板(23)結構相同，均在底部一體形成有滑塊(25)，所述滑塊(25)底端面向內凹進的形成有能夠套在所述導軌(2)上并在外力的推動下使滑塊(25)沿所述導軌(2)移動的凹槽(26)。

3.根據權利要求1所述的測試拖錨過程中錨運動形態及錨抓力的試驗裝置，其特征在于，所述拖曳機構包括有：位于所述試驗槽(1)后端的能夠通過連接拖曳鋼絲繩(7)來拖曳模型錨(5)移動的主動拖曳機構和位于所述試驗槽(1)前端的用于滑動的支撐所述拖曳鋼絲繩(7)的滑動支撐機構，所述拖曳鋼絲繩(7)的另一端貫穿所述試驗槽(1)前端的槽壁連接位于底質土體(6)內的模型錨(5)。

4.根據權利要求3所述的測試拖錨過程中錨運動形態及錨抓力的試驗裝置，其特征在于，所述主動拖曳機構包括有用于滑動的支撐所述拖曳鋼絲繩(7)的后端定滑輪(10)，以及位于所述后端定滑輪(10)下方并與所述拖曳鋼絲繩(7)一端相連的変速卷揚機(11)，所述拖曳鋼絲繩(7)通過所述后端定滑輪(10)的支撐連接所述滑動支撐機構，其中，所述的后端定滑輪(10)的高度為使所支撐的拖曳鋼絲繩(7)位于所述試驗槽(1)上端口的上方。

5.根據權利要求3所述的測試拖錨過程中錨運動形態及錨抓力的試驗裝置，其特征在于，所述的滑動支撐機構包括有：下端固定在地面(9)內的支撐板(12)，固定在所述支撐板(12)臨近試驗槽(1)的側面上的前端定滑輪(13)，以及能夠通過調節而上下滑動的安裝在所述支撐板(12)臨近試驗槽(1)的側面上的動滑輪(14)，所述的動滑輪(14)位于所述前端定滑輪(13)下方，其中，所述的前端定滑輪(13)的高度與主動拖曳機構中的后端定滑輪(10)的高度相同。

6.根據權利要求1所述的測試拖錨過程中錨運動形態及錨抓力的試驗裝置，其特征在于，所述的支撐板(12)遠離試驗槽(1)的側面上連接有2道以上的鋼架斜撐(15)的一端，所述鋼架斜撐(15)的另一端通過螺栓(16)固定在地面(9)上。

7.根據權利要求1所述的一種用于測試拖錨過程中錨運動形態及錨抓力的試驗裝置，其特征在于，所述的支撐板(12)上位于所述前端定滑輪(13)的下面設置有滑軌(17)，所述的動滑輪(14)位于所述的滑軌(17)上，并在外力的作用下能夠沿所述滑軌(17)移動，在位于滑軌(17)內側邊的支撐板(12)上開有用于定位動滑輪(14)的螺絲孔(18)，當所述的動滑輪(14)調整到滑軌(17)的設定位置后，通過固定螺絲(19)和螺絲孔(18)進行定位。

8.根據權利要求1所述的測試拖錨過程中錨運動形態及錨抓力的試驗裝置，其特征在于，所述的數據采集系統包括有依次串聯連接的力傳感器(20)、數據采集裝置(21)和計算機(22)，所述的力傳感器(20)連接在拖曳機構中的位于底質土體(6)外面的拖曳鋼絲繩(7)上，用于采集拖曳鋼絲繩(7)的拖曳力。

9.一種權利要求1－8中任一項所述的測試拖錨過程中錨運動形態及錨抓力的試驗裝置的使用方法，其特征在于，通過在模型錨上兩個以上結構點上綁繩，在拖曳模型錨的過程中輕拽繩，讀取繩在試驗槽槽壁頂水平刻度的位置、測量繩頭超過門型架頂的高度，根據分別得到的模型錨上兩個以上結構點的水平和豎向位置計算得到錨的翻轉角度。

10.根據權利要求9所述的一種測試拖錨過程中錨運動形態及錨抓力的試驗裝置的使用方法，其特征在于，所述的錨的翻轉角度包括錨柄的翻轉角度α和錨爪的翻轉角度β，其中：

錨柄(27)的翻轉角度α的計算公式如下：

α=arctan(yB-yAxA-xB)]]>

錨爪(28)的翻轉角度β的計算公式如下：

β=arctan(yC-yBxC-xB)]]>

式中，x_A，y_A分別是錨柄前端A的水平位置和豎向位置；x_C，y_C分別是錨爪前端C的水平位置和豎向位置；x_B，y_B分別是錨柄后端與錨爪后端相交點B的水平位置和豎向位置。