[發明專利]一種移動式水體表面漂浮物質受力測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202210738385.6
• 申請日: 2022-06-28
• 公開（公告）號: CN114812906B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 白一冰;丁偉;路川藤;張功瑾;劉凱;羅小峰;韓玉芳;劉星璐;丁佩
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01L11/00;G01M10/00;F16M11/42
• 代理公司: 南京鑫之航知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32410
• 代理人: 姚蘭蘭

本發明公開了一種移動式水體表面漂浮物質受力測量裝置及方法，屬于漂浮物質受力測量技術領域，包括水槽；漂浮物，所述漂浮物具有配重功能；牽引力測量裝置，所述牽引力測量裝置與所述漂浮物相連接，用于牽引漂浮物運動獲取總牽引力的數據；切應力測量裝置，所述切應力測量裝置用于獲取所述漂浮物移動過程中接觸水面的水流切應力數據；移動平臺，所述移動平臺沿水槽驅動所述牽引力測量裝置、切應力測量裝置移動；該移動式水體表面漂浮物質受力測量裝置及方法，使用方便，通過導軌與導軌卡扣的配合，實現了運行的穩定性，通過對變頻控制電機的調節，適合多種場合的測量；通過固定件的調節，使漂浮物與水面的接觸，減少測試過程中測量誤差。

技術領域

本發明屬于漂浮物質受力測量技術領域，具體涉及移動式水體表面漂浮物質受力測量裝置及方法。

背景技術

近年來，海洋環境中的赤潮及綠潮現象越來越受到科學家、公眾和政策制定者的關注，赤潮及綠潮現象主要來源于海岸附近，近年來多次爆發，為我國海岸帶環境治理帶來很大的挑戰，赤潮或綠潮爆發過程中，其會隨著海流遠距離輸運形成二次傷害，如何精準的預測其漂移過程是亟需解決的問題，然而，目前我們對成型大片的藻類運動規律了解甚少，故需要相關實驗進行探討；

漂浮物在水中運動主要收到水流的拖曳力和風的阻力的作用，水流的拖曳力主要是由于表層水流速度和漂浮物漂移速度不同步所致，由于近岸海流主要受到潮汐動力較強使得水流的流速一直處在不斷變化過程中，故水流和漂浮物的速度差也在不斷變化，探討不同速度差下漂浮物所受的拖曳力對漂浮物的運動軌跡預測有至關重要的作用，現有的研究多是通過遙感衛星影像反演，來探討海洋中漂浮物的漂移規律，但存在著諸多問題，例如很難收集到同時期的風場及海流數據，獲取數據成本較大，反演精度不高，操作復雜等。為探討漂浮物的漂移特性，需借助相應的物理模型實驗進行機理分析；漂浮物漂移過程中，受水流的總拖曳力分為壓強阻力和粘滯阻力兩種，壓強阻力的大小主要和漂浮物的平面形狀，厚度以及密度有關，粘滯應力和其面積及底面粗糙程度和面積有關；目前傳統的實驗過程無法高精確測量漂浮物在漂移過程中的壓強阻力和粘滯阻力，只能測得一個總體拖曳力，然后再根據一些經驗公式將其分離開來，這在后續研究計算中會產生較大誤差，因此需要研發一種移動式水體表面漂浮物質受力測量裝置及方法來解決現有的問題，以探討漂浮物漂移過程中的受力機理。

發明內容

本發明的目的在于提供一種移動式水體表面漂浮物質受力測量裝置及方法，以解決無法高精確測量漂浮物在漂移過程中的壓強阻力和粘滯阻力的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種移動式水體表面漂浮物質受力測量裝置，包括：

水槽；

漂浮物，所述漂浮物具有配重功能；

牽引力測量裝置，所述牽引力測量裝置與所述漂浮物相連接，用于牽引漂浮物運動獲取總牽引力的數據；

切應力測量裝置，所述切應力測量裝置用于獲取所述漂浮物移動過程中接觸水面的水流切應力數據；

移動平臺，所述移動平臺沿水槽驅動所述牽引力測量裝置、切應力測量裝置移動。

優選的，所述水槽腔體內設置有導軌。

優選的，所述移動平臺包括：

作業平臺，所述作業平臺用于承載牽引力測量裝置、切應力測量裝置；

滾動輪，所述滾動輪包括兩個從動輪以及兩個用于驅動作業平臺沿著水槽導軌移動的驅動輪；

變頻控制電機，所述變頻控制電機與兩個驅動輪相連接，并設置電機功率控制所述作業平臺運動速度；

導軌卡扣，所述導軌卡扣固定于作業平臺，用于限制作業平臺前進方向；

移動滑輪，所述移動滑輪連接于導軌卡扣，用于抵觸導軌。