[实用新型]测试拖锚过程中锚运动形态及锚抓力的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测试锚的抓力和形态变化的装置。特别是涉及一种测试拖锚过程中锚运动形态及锚抓力的试验装置。

背景技术

近年来随着经济全球化的发展以及海洋资源的大力开发利用，越来越多的适用于不同工程背景(大型油轮、大中型货轮、海上浮式平台及其他海上建筑)的锚被研发出来，从早期的有杆锚(海军锚、Trotmann锚(英国)、Martin锚(法国))，到无杆锚(霍尔锚(英国)、JIS无杆锚(日本)、斯贝克锚(荷兰)、尾翼式锚(中国))，再到20世纪中叶前后出现的大抓力锚(Wishbone锚(英国)、AC-14型锚(英国)、波尔锚(荷兰)、德宏锚(丹麦)、DA-1型锚(日本))，以及其他的特种锚(鱼雷锚、桩锚等)。不同设计形式的锚在底质中的运动形态各有特点，这直接决定着锚的抓力大小及稳定性、啮土性能等各项关键性能的发挥。

对于各类型锚的研究大多集中在采用模型试验或实船试验测试锚抓力上，例如：Neubecker和Randolph在砂土中拖曳锚的离心模型试验中，通过在模型锚上表面安装垂直探针的方法来测试锚的位置、埋深和翻转角度，但该离心模型试验中所用模型锚的自重较小，探针的重量会对锚的受力和重心分布产生较大的影响。Lee等人和Shin等人通过模型试验研究了不同底质中不同锚型的锚抓力大小，但对于直接关系到锚性能的锚在底质中的运动形态，没有做进一步研究。中村技研工业有限会社、Kuniaki、Hinata、佐藤治夫、戎嘉隆、中国船舶及海洋工程设计院试验室、泸东造船集团等采用实船试验或模型试验研究了锚的抓住性能和入土性能等，为锚的实际使用提供了极为可靠的实际数据，不过，在锚在底质中的实际运动形态的发展变化规律上还有待深入的研究，而这一规律直接关系着锚的姿态发展，从而影响着锚的抓驻性、稳定性及其他各项性能。Bruce公司的试验利用合成锂皂石模拟海底基床，观测锚在底质中的运动轨迹和形态，但该方法与实际情况差异较大。李林安、王世斌等发明了模拟海底管道抗锚害的试验装置，可分析抛锚和拖锚过程，但试验中不能直接测量锚的位置、形态变化等重要参数。刘军、韩聪聪等人等提出了测量锚运动轨迹和承载力的简易方法，该方法通过加速度传感器和力传感器测试锚的承载力和运动轨迹，不过对船用锚由于锚链卧底段传递的水平或角度较小的拖曳力无法很好的模拟。另外，还有提出采用红外线、X光、CT扫描成像、雷达等技术测量的，但上述方法花费巨大且操作复杂不易使用。

综上所述，现有方法集中于利用模型试验、实船试验研究锚的抓力性能和抓住性能等，以及在试验基础上提出的理论分析，但对直接关系着锚工作性能的锚与海床土体的相互作用、在拖动过程中的姿态变化(平动、插入与翻转等)等，目前还没有较直观可靠的研究手段。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种可模拟不同底质、不同初始埋深、不同锚型、不同拖曳角度和速度的测试拖锚过程中锚运动形态及锚抓力的试验装置。

本实用新型所采用的技术方案是：一种测试拖锚过程中锚运动形态及锚抓力的试验装置，包括有装载底质土体、槽壁顶标有水平刻度的试验槽和埋在所述底质土体中的模型锚，还设置有门型架，所述门型架两侧的侧板安装在所述试验槽两侧的侧壁上，且能够沿所述的侧壁滑动，埋在底质土体中的模型锚通过1根以上的绳与所述门型架的横梁相连接，所述模型锚的前端还通过拖曳钢丝绳连接位于试验槽外部的能够带动所述模型锚在底质土体中沿所述试验槽的长度方向移动的拖曳机构，所述的拖曳机构上连接有用于采集拖曳力的数据采集系统。

所述试验槽的两个侧壁的上端面沿长度方向分别各设置有导轨，所述门型架两侧的侧板结构相同，均在底部一体形成有滑块，所述滑块底端面向内凹进的形成有能够套在所述导轨上并在外力的推动下使滑块沿所述导轨移动的凹槽。

所述拖曳机构包括有：位于所述试验槽后端的能够通过连接拖曳钢丝绳来拖曳模型锚移动的主动拖曳机构和位于所述试验槽前端的用于滑动的支撑所述拖曳钢丝绳的滑动支撑机构，所述拖曳钢丝绳的另一端贯穿所述试验槽前端的槽壁连接位于底质土体内的模型锚。

所述主动拖曳机构包括有用于滑动的支撑所述拖曳钢丝绳的后端定滑轮，以及位于所述后端定滑轮下方并与所述拖曳钢丝绳一端相连的変速卷扬机，所述拖曳钢丝绳通过所述后端定滑轮的支撑连接所述滑动支撑机构，其中，所述的后端定滑轮的高度为使所支撑的拖曳钢丝绳位于所述试验槽上端口的上方。