超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置。在充有液体的模型箱左、右侧内壁分别装有造波单元和消波单元，造波液压缸和消波液压缸分别位于模型箱左、右侧外壁；造波单元底部挡块和消波单元底部挡块之间形成的凹槽内置有海床模型，海床模型中埋设海工结构物模型；模型箱外的两套液压驱动系统经离心机旋转接头分别向造波液压缸和消波液压缸提供液压动力。本发明专利技术适用于超重力条件下高频大幅造波；采用推板式造波，液压驱动系统至造波板的力转换系统相较伺服电机驱动所惯用的轮盘式力转换系统形式更为简单、可靠；在试验过程中，消波板距模型箱壁距离及其开孔率均可调节，可满足对不同工况波浪的模拟，提高消波效率。

Hydraulic Driven Push Plate Wave-making Test Device under High Gravity Conditions

The invention discloses a hydraulic driving pusher wave-making test device under the condition of high gravity. The left and right inner walls of the model box filled with liquid are respectively equipped with wave-making units and wave-absorbing units. The wave-making hydraulic cylinders and wave-absorbing hydraulic cylinders are located on the left and right outer walls of the model box. The seabed model is built in the groove formed between the bottom block of the wave-making unit and the bottom block of the wave-absorbing unit, and the seabed model is embedded in the seabed model. The two sets of hydraulic drive systems outside the model box are separated. The rotary joint of the heart machine provides hydraulic power to the wave-making hydraulic cylinder and the wave-absorbing hydraulic cylinder respectively. The invention is suitable for high frequency and large amplitude wave-making under high gravity conditions; the force conversion system from hydraulic drive system to wave-making plate is simpler and more reliable than the wheel-disc force conversion system commonly used in servo motor drive; the distance between wave-absorbing plate and model box wall and its opening ratio can be adjusted during the test process, which can satisfy the simulation of wave under different working conditions and improve the efficiency of wave-making. Elimination efficiency.

【技术实现步骤摘要】
超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置
本专利技术涉及土工离心模拟试验装置，尤其是涉及一种超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置。
技术介绍
波浪是海洋工程及海岸工程等领域中需考虑的主要环境荷载之一。为研究波浪作用下海床地基土层及海工结构物的相互作用，试验中需要造波装置来实现波浪的模拟。近年来土工离心模拟技术的发展使得超重力条件下的波浪试验成为可能，土工离心机的缩尺缩时效应能够还原原型海床应力场，相较于常重力条件下的波浪试验能够反映现场尺寸的波浪-海床地基-海工结构物相互作用问题。然而，随着世界各国的海洋开发不断向深海拓展，海工结构物将面临更大水深、更极端的波浪等更为严酷的服役环境。现有超重力条件下的造波装置一般采用伺服电机驱动摇板造波，由于电机输出力矩较小，仅适用于较低加速度和较低水深的工况；同时，一般采用离心机转机前预先安装并固定于模型箱另一侧的消波板进行消波，如若试验中波浪工况变化，由于无法调节消波板的位置及开孔率，导致消波效果不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置，能够实现高离心加速度下的高频大幅造波，以开展极端波浪-海工结构物-土质海床地基相互作用研究；同时采用可调节的消波板进行高效消波，在试验中波浪工况变化时，仍能够较大限度地减少发射波对原始波浪的干扰。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术包括造波单元、消波单元、模型箱、海床模型、海工结构物模型和两套液压驱动系统；在充有液体的模型箱左侧内壁装有造波单元，造波单元的造波液压缸装在模型箱的左侧外壁；模型箱右侧内壁装有消波单元，消波单元的消波液压缸装在模型箱右侧外壁；造波单元底部挡块和消波单元底部挡块之间形成的凹槽内置有海床模型，海床模型中埋设海工结构物模型；安装在模型箱外的两套液压驱动系统分别向造波液压缸和消波液压缸提供液压动力。所述造波单元，包括造波液压缸、造波液压缸活塞杆、造波固联装置、造波板、两块造波板滑块、两条造波板导轨和造波单元底部挡块；造波液压缸的造波液压缸活塞杆伸入模型箱左侧内壁，通过造波固联装置与造波板连接，造波板底部前后两侧分别装有造波板滑块，造波单元底部挡块固定在模型箱底面，造波单元底部挡块顶面前后两侧分别装有造波板导轨，两块造波板滑块和两条造波板导轨分别构成导轨副，造波板在造波液压缸活塞杆带动下能沿各自导轨副作直线往复运动，生成模拟波浪。所述消波单元，包括消波液压缸、消波液压缸多级活塞杆、消波固联装置、消波板、消波板连接件、两条消波板导轨和消波单元底部挡块；消波液压缸的消波液压缸多级活塞杆伸入模型箱右侧内壁，消波固联装置与消波板连接件连接，消波板连接件下部与消波板连接，消波板连接件上部前后两侧分别装有消波板滑块，消波单元底部挡块固定在模型箱底面，模型箱右侧顶面前后两侧分别装有消波板导轨，两块消波板滑块和两条消波板导轨分别构成导轨副，消波板能通过消波液压缸多级活塞杆带动沿各自导轨副作直线往复运动，调整消波板距模型箱箱壁距离，调节设定的模拟波浪。所述两套液压驱动系统结构相同，均包括第一单向阀、第一液压站、增压器、离心机旋转接头、液压缸、第一过滤器、第二过滤器、第一流量监控计、第二流量监控计、第一压力监测计、第二压力监测计、第一回油箱、第一液压泵、第三过滤器、伺服阀、第二回油箱、第二液压泵、第四过滤器、第二液压站和第二单向阀；第一液压站出口经第一单向阀和增压器接离心机旋转接头一个入口，离心机旋转接头出口有两条油路：第一油路经第一过滤器、第一流量监控计、第一压力监测计、液压缸上的伺服阀、第二回油箱、第二液压泵、第四过滤器、第二液压站、第二单向阀接离心机旋转接头另一个入口；第二油路经第二过滤器、第二流量监控计、第二压力监测计、液压缸、第一回油箱、第一液压泵、第三过滤器接第一液压站入口；两套液压驱动系统中的液压缸分别为造波液压缸和消波液压缸。所述模型箱为铝合金的长方体，在模型箱的前面开有有机玻璃窗。伺服电机固定在消波板连接件中部，丝杠-螺母结构与伺服电机相连，消波板由两块贴合的格栅式铝合金板组成，一块格栅式铝合金板顶端与消波板连接件下部固定，另一块格栅式铝合金板顶端固定在丝杠-螺母结构上；消波液压缸多级活塞杆带动消波板连接件沿设于模型箱顶部的消波板导轨水平向运动以调节消波板到模型箱箱壁的距离；通过伺服电机驱动，带动固定于丝杠-螺母结构的格栅式铝合金板位置发生偏移，使得两块格栅式铝合金板之间相对位置发生错动，从而调整消波板的开孔率。与
技术介绍
相比，本专利技术具有的有益效果是：1)本专利技术适用于超重力条件下高频大幅造波。2)采用推板式造波，液压驱动系统至造波板的力-转换系统相较伺服电机驱动所惯用的轮盘式力转换系统形式更为简单，可靠性加强。3)在试验过程中，造波频率和幅值均可调节，以满足对不同工况波浪的模拟。4)在试验过程中，消波板距模型箱壁距离及其开孔率均可调节，可满足对不同工况波浪的模拟，提高消波效率。附图说明图1是本专利技术的结构原理剖视图。图2是图1的俯视图。图3是图1主视图。图4是液压驱动系统图。图5是消波单元局部结构放大图。图中：1、造波单元，1-1、造波液压缸，1-2、造波液压缸活塞杆，1-3、造波固联装置，1-4、造波板，1-5、两块造波板滑块，1-6、两条造波板导轨，1-7、造波单元底部挡块，2、消波单元，2-1、消波液压缸，2-2、消波液压缸多级活塞杆，2-3、消波固联装置，2-4、消波板，2-5、消波板连接件，2-6、两条消波板导轨，2-7、伺服电机，2-8、丝杠-螺母结构，2-9、消波单元底部挡块，3、模型箱，3-1、有机玻璃窗，4、海床模型，5、海工结构物模型，6、第一单向阀，7、第一液压站，8、增压器，9、离心机旋转接头，10、液压缸，11、第一过滤器，12、第二过滤器，13、第一流量监控计，14、第二流量监控计，15、第一压力监测计，16、第二压力监测计，17、第一回油箱，18、第一液压泵，19、第三过滤器，20、伺服阀，21、第二回油箱，22、第二液压泵，23、第四过滤器，24、第二液压站，25、第二单向阀。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。如图1、图2所示，本专利技术的装置包括造波单元1、消波单元2、模型箱3、海床模型4、海工结构物模型5和两套液压驱动系统；在充有液体的模型箱3左侧内壁装有造波单元1，造波单元1的造波液压缸1-1装在模型箱3的左侧外壁；模型箱3右侧内壁装有消波单元2，消波单元2的消波液压缸2-1装在模型箱3右侧外壁；造波单元底部挡块1-7和消波单元底部挡块2-9之间形成的凹槽内置有海床模型4，海床模型4中埋设海工结构物模型5；安装在模型箱3外的两套液压驱动系统分别向造波液压缸1-1和消波液压缸2-1提供液压动力。试验中采用的液体一般是具有一定粘度的硅油，使得在相应超重力条件下可同时满足波浪传播和土体固结的相似率。海床模型通常为砂土海床或软土海床，海工结构物模型包括海上风机和油气平台等。所述造波单元1，包括造波液压缸1-1、造波液压缸活塞杆1-2、造波固联装置1-3、造波板1-4、两块造波板滑块1-5、两条造波板导轨1-6和造波单元底部挡块1-7；造波液压缸1-1的造波液压缸活塞杆1-2伸入模型箱3左侧内壁，通过造波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置，其特征在于：包括造波单元(1)、消波单元(2)、模型箱(3)、海床模型(4)、海工结构物模型(5)和两套液压驱动系统；在充有液体的模型箱(3)左侧内壁装有造波单元(1)，造波单元(1)的造波液压缸(1‑1)装在模型箱(3)的左侧外壁；模型箱(3)右侧内壁装有消波单元(2)，消波单元(2)的消波液压缸(2‑1)装在模型箱(3)右侧外壁；造波单元底部挡块 (1‑7)和消波单元底部挡块 (2‑9)之间形成的凹槽内置有海床模型(4)，海床模型(4)中埋设海工结构物模型(5)；安装在模型箱(3)外的两套液压驱动系统分别向造波液压缸(1‑1)和消波液压缸(2‑1)提供液压动力。

【技术特征摘要】
1.一种超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置，其特征在于：包括造波单元(1)、消波单元(2)、模型箱(3)、海床模型(4)、海工结构物模型(5)和两套液压驱动系统；在充有液体的模型箱(3)左侧内壁装有造波单元(1)，造波单元(1)的造波液压缸(1-1)装在模型箱(3)的左侧外壁；模型箱(3)右侧内壁装有消波单元(2)，消波单元(2)的消波液压缸(2-1)装在模型箱(3)右侧外壁；造波单元底部挡块(1-7)和消波单元底部挡块(2-9)之间形成的凹槽内置有海床模型(4)，海床模型(4)中埋设海工结构物模型(5)；安装在模型箱(3)外的两套液压驱动系统分别向造波液压缸(1-1)和消波液压缸(2-1)提供液压动力。2.根据权利要求1所述的一种超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置，其特征在于：所述造波单元(1)，包括造波液压缸(1-1)、造波液压缸活塞杆(1-2)、造波固联装置(1-3)、造波板(1-4)、两块造波板滑块(1-5)、两条造波板导轨(1-6)和造波单元底部挡块(1-7)；造波液压缸(1-1)的造波液压缸活塞杆(1-2)伸入模型箱(3)左侧内壁，通过造波固联装置(1-3)与造波板(1-4)连接，造波板(1-4)底部前后两侧分别装有造波板滑块(1-5)，造波单元底部挡块(1-7)固定在模型箱(3)底面，造波单元底部挡块(1-7)顶面前后两侧分别装有造波板导轨(1-6)，两块造波板滑块(1-5)和两条造波板导轨(1-6)分别构成导轨副，造波板(1-4)在造波液压缸活塞杆(1-2)带动下能沿各自导轨副作直线往复运动，生成模拟波浪。3.根据权利要求1所述的一种超重力条件下的液压驱动式推板造波试验装置，其特征在于：所述消波单元(2)，包括消波液压缸(2-1)、消波液压缸多级活塞杆(2-2)、消波固联装置(2-3)、消波板(2-4)、消波板连接件(2-5)、两条消波板导轨(2-6)和消波单元底部挡块(2-9)；消波液压缸(2-1)的消波液压缸多级活塞杆(2-2)伸入模型箱(3)右侧内壁，消波固联装置(2-3)与消波板连接件(2-5)连接，消波板连接件(2-5)下部与消波板(2-4)连接，消波板连接件(2-5)上部前后两侧分别装有消波板滑块，消波单元底部挡块(2-9)固定在模型箱(3)底面，模型箱(3)右侧顶面前后两侧分别装有消波板导轨(2-6)，两块消波板滑块和两条消波板导轨(2-6)分别构成导轨副，消波板(2-4)能通过消波液压缸多级活塞杆(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱斌，李俊超，孔德琼，任杰，吴雷晔，陈云敏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33