[发明专利]船基便携式深远海海床土临场强度测试装置

摘要

本发明公开了一种船基便携式深远海海床土临场强度测试装置，属于海洋工程、岩土工程和地质工程领域的一种针对深远海海床土力学性质测试技术及装置的发明成果，由于试验场地位于现场实验或工程船上，并且该技术装置克服了深远海在时空上的阻碍，能够获得具有一定时效性的现场测试结果。本发明将传感器置于探杆顶部，避免传感器因温差或湿差造成的失真；采用伸缩式夹臂固定样品，使得样品在试验过程中不受船体晃动的影响；采用计算机编程实现了一次贯入或循环贯入的自动控制，更加高效和准确；采用优化的数据采集系统，保证了所采集数据的稳定、可靠；采用优化的计算机数据分析软件，保证了数据的完整，实现了数据处理的快捷、精确和高效。

主权项

1.一种船基便携式深远海海床土临场强度测试装置，其特征在于，所述的船基便携式深远海海床土临场强度测试装置包括便携式可折叠加载架I、探测系统II，电机控制系统Ⅲ与实时数据采集、分析和处理系统Ⅳ四部分；所述的便携式可折叠加载架I包括样品平台(1)、导轨式滑动龙门架(2)、挡风遮光板(3)、T形直线模组平台(4)和伸缩式固定夹臂(5)；所述的样品平台(1)为样品测试平台和临时物品放置平台；所述的导轨式滑动龙门架(2)通过左右两个滑动导轨，实现在样品平台(1)上前后自由滑动，加载范围扩展至整个样品平台(1)中部；所述的挡风遮光板(3)为样品平台(1)遮挡自然风和自然光，减小外部环境影响；所述的T形直线模组平台(4)安装于导轨式滑动龙门架(2)的上表面，用于安装固定不同贯入深度的电机模组，根据样品的长度选择合适的电机模组；所述的伸缩式固定夹臂(5)固定在导轨式滑动龙门架(2)侧表面，通过4只伸缩式固定夹臂(5)固定样品，使得样品在试验过程中不受船体晃动的影响，贯入方向始终与样品横截面垂直，稳定可靠；所述的探测系统II包括”T”字型探头(6)、高刚性细杆(7)、外部探杆(8)、柱式高精度拉压传感器(9)和底座(10)；所述的”T”字型探头(6)包含各种尺寸和粗糙度，可修正由截面或粗糙度造成的误差；所述的高刚性细杆(7)是高刚度不挠曲材料，用于连接”T”字型探头(6)和柱式高精度拉压传感器(9)，将”T”字型探头(6)受到的阻力完全的传递给顶部的柱式高精度拉压传感器(9)；所述的光滑的外部探杆(8)起到保护内置的高刚性细杆(7)，并隔绝周围土体，避免侧摩阻力的产生；所述的柱式高精度拉压传感器(9)分别与高刚性细杆(7)的端部和底座(10)相连接，外部用不锈钢材料保护，用于采集”T”字型探头(6)受到的实时拉压力信号值；所述的底座(10)用于固定整个探测系统，并与电机控制的直线模组相连接，实现加载贯入与拔出的垂直与稳定；所述的电机控制系统Ⅲ包括集成化电机直线模组(11)、控制位移传感器(12)、控制器(13)、电机驱动系统(14)、电机(15)、电机驱动器(16)和稳定24V直流电源(17)；所述的集成化电机直线模组(11)安装于T形直线模组平台(4)，并固定探测系统II，实现加载贯入与拔出的垂直与稳定；所述的控制位移传感器(12)固定在集成化电机直线模组(11)上，用于控制加载位移的区间，避免外部探杆(8)的超范围运动，保护探测系统II的安全；所述的控制器(13)固定在集成化电机直线模组(11)上，是按照事先确定的顺序改变控制电路中的电阻值来控制电机的启动、调速、制动、反向指令，手动控制或采用计算机编程控制；所述的电机驱动系统(14)由电机(15)和电机驱动器(16)构成，固定在集成化电机直线模组(11)上部，通过控制脉冲个数来控制角位移量实现定位，同时通过控制脉冲频率控制电机(15)转动的速度和加速度来实现调速；所述的稳定24V直流电源(17)固定在集成化电机直线模组(11)上，实现对整个电机控制系统Ⅲ的供电；所述的实时数据采集、分析和处理系统Ⅳ包括多通道数据采集器(18)、信号放大器(19)和计算机(20)；所述的多通道数据采集器(18)实现多个通道的实时数据信号采集，稳定可靠；信号放大器(19)，将柱式高精度拉压传感器(9)采集的低信号值放大到可视化的稳定界面，实时监控电压信号的变化，稳定精确；计算机(20)实现数据的分析和采集信号的处理，处理并得出试验全过程强度值的精确变化。