一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置及方法，它包括用于模拟大风环境的风模拟装置，所述风模拟装置设置在摆动装置的侧面，所述摆动装置用于模拟缆机吊罐并与风模拟装置相配合，模拟缆机吊罐在不同风速等级下的摆动情况；所述摆动装置与用于记录模拟试验结果的试验记录仪器相配合，所述试验记录仪器记录试验结果。此装置能够模拟在大风条件下的缆机吊罐摆动情况，进而为后续的研究提供数据支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置及方法
本专利技术属于缆机施工研究领域，具体涉及一种研究缆机吊罐在大风影响下摆动的风洞试验装置及方法。
技术介绍
缆机作为高山峡谷地区拱坝建设中主要的混凝土运输和浇筑机械，具有一次搭建，全施工期受益的特点。从其自身结构分析，缆机的柔性缆绳是吊罐运输过程中的主要部件，同时考虑缆机的浇筑高度，缆绳的长度能够达到数百米；再者，从缆机的施工环境考虑，缆机吊罐往返于供料平台和坝体间，与大坝浇筑仓内的施工机械和人员易产生冲突；另外，缆机布置在河谷两岸，受到顺河向风荷载的作用，缆机吊罐会产生较大幅度的摆动，这种情况对缆机的施工安全不利。对于像我国西南的某些高山峡谷地区，顺河谷向的风力可达九级，全年中达七级风的时间占比较大，因此，在这种大风环境下缆机吊罐大幅度摆动的现象值得被关注。然而自然风是一种随机激励，及时在某一固定风级条件下，其风速大小也是在某一范围内随机变化的，因而利用力学模型进行近似计算不能够反映吊罐摆动的真实特点。因此，采用模型试验方法，制作缆机结构模型，并在人工模拟的大风环境下记录吊罐摆动的过程，进而形成了一种研究大风作用下缆机吊罐摆动规律的风洞试验装置。
技术实现思路
本专利技术根据对缆机受风摆动研究的需求公开了一种简单而又精细的大风影响下缆机吊罐摆动研究的风洞试验装置及方法，此装置能够模拟在大风条件下的缆机吊罐摆动情况，进而为后续的研究提供数据支撑。为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置，它包括用于模拟大风环境的风模拟装置，所述风模拟装置设置在摆动装置的侧面，所述摆动装置用于模拟缆机吊罐并与风模拟装置相配合，模拟缆机吊罐在不同风速等级下的摆动情况；所述摆动装置与用于记录模拟试验结果的试验记录仪器相配合，所述试验记录仪器记录试验结果。所述风模拟装置包括风箱支架，所述风箱支架的顶部安装有风箱，所述风箱内部安装有交流多档风扇，所述风箱由渐变段、分孔段和平直段构成，在风箱的出风口位置设置有风速风向仪，所述风速风向仪安装在风向仪支架上。所述渐变段内部安装有滤风网，所述分孔段内部设置有矩形多孔风道。所述摆动装置包括摆动支架，所述摆动支架的顶部支撑安装有横杆，所述横杆之间安装有横梁，所述横梁的中间部位吊装有摆绳，所述摆绳的一端连接有吊罐，另一端绕过摆绳引导孔，并与手动绕线轮相连，所述摆绳引导孔固定安装在横杆的底部。所述吊罐由轻质铝合金制成，表面涂有荧光漆，形状为圆桶状内部容纳一定质量的砝码。所述摆动支架由四根可升降的三脚架支撑，每根可升降的三脚架支撑都包含多节伸缩杆，在每节伸缩杆上均标有从上至下和从下至上的两个长度尺寸。所述试验记录仪器由角度标识板组件和高清摄像机组合而成，所述高清摄像机与角度标识板组件相对布置，并与风速方向垂直。所述高清摄像机固定安装在摄像机支架上。所述角度标识板组件包括角度标识板，所述角度标识板固定安装在角度标识板框架体上，所述角度标识板框架体支撑安装在伸缩滑槽上，所述伸缩滑槽安装在角度标识板三脚架上，所述角度标识板上设置有角度标识线，所述角度标识线与角度刻度线相配合指示角度值；所述角度刻度线采用荧光漆标记，且正负方向上用不同颜色区分；所述摆绳的初始位置与角度标识板组件的角度标识线重合。采用任意一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置的试验方法，它包括以下步骤：Step1：安装上述的摆动装置，在摆动装置的侧面安装风模拟装置，并架设风速风向仪，在摆动装置另一侧面安装试验记录仪器，在试验记录仪器的相对面安装高清摄像机；Step2：在摆动装置上安装摆绳，并将摆绳的另一端与手动绕线轮相连；Step3：调节摆动支架、角度标识板三脚架以及摆绳高度，并保证摆线与角度标识板上的角度标识线相重合；Step4：根据试验要求在吊罐内部放置适当重量的砝码；Step5：启动风模拟装置，调节交流多档风扇的风速，吹动吊罐；Step6：通过高清摄像机记录摆绳以及吊罐在摆动过程中的摆动角变化情况；Step7：将高清摄像机所记录的视频进行后期处理，并对数据进行分析。本专利技术有如下有益效果：1、通过采用上述的风洞试验研究装置，能够模拟大风条件下的缆机吊罐摆动情况，进而为后续研究提供数据支撑。2、通过所述的风模拟装置的风箱由截面均为正方形的渐变段、分孔段、平直段依次连接而成，其中，渐变段将所述交流多档风扇产生的风汇聚并平顺引入分孔段，由于分孔段增设有纵横隔板因此风能够被均匀分布，最后通过平直段的引导，风的速度波动进一步被平稳。所述平直段包括许多段，试验中根据需要进行增减从而使模拟的风满足模型试验等比缩放后在某个风级下风速在一定范围内波动的自然风特点。3、通过所述的滤风网由等孔径的方孔纱网制作而成，其大小能够恰好安装在所述风箱的渐变段，在试验过程中，每次根据风速风向仪的示数配合风扇的档位，通过增减纱网的层数来实现风速风级的调控。4、通过所述的通过荧光漆保证了在暗室环境下能够清晰记录吊罐的摆动过程，在后期视频处理中参考角度标识板上的刻度即可获得吊罐各个时刻的摆角大小。5、通过高清摄像机在暗室环境下能够清晰记录吊罐的摆动过程，在后期视频处理中参考角度标识板上的刻度即可获得吊罐各个时刻的摆角大小。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为本专利技术的风箱的平直段结构示意图。图3为本专利技术的风箱的分孔段结构示意图。图4为本专利技术的风箱的渐变段结构示意图。图5为本专利技术的交流多档风扇结构示意图。图中：风箱1、渐变段2、分孔段3、平直段4、交流多档风扇5、风箱支架6、摆动支架7、摆绳引导孔8、横杆9、横梁10、摆绳11、吊罐12、手动绕线轮13、摄像机支架14、高清摄像机15、风向仪支架16、风速风向仪17、角度标识板三脚架18、角度刻度线19、伸缩滑槽20、角度标识线21、角度标识板22、角度标识板框架体23。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式做进一步的说明。实施例1：如图1-5所示，一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置，它包括用于模拟大风环境的风模拟装置，所述风模拟装置设置在摆动装置的侧面，所述摆动装置用于模拟缆机吊罐并与风模拟装置相配合，模拟缆机吊罐在不同风速等级下的摆动情况；所述摆动装置与用于记录模拟试验结果的试验记录仪器相配合，所述试验记录仪器记录试验结果。进一步的，所述风模拟装置包括风箱支架6，所述风箱支架6的顶部安装有风箱1，所述风箱1内部安装有交流多档风扇5，所述风箱1由渐变段2、分孔段3和平直段4构成，在风箱1的出风口位置设置有风速风向仪17，所述风速风向仪17安装在风向仪支架16上。上述的渐变段2、分孔段3和平直段4依次连接而成，其中，渐变段2与风扇的出风口相连，可将风扇吹出的风汇聚并平顺过渡，分孔段3可将风在空间截面上等分成“井”字形分布，最后与长度可增减的平直段4相接。进一步的，所述渐变段2内部安装有滤风网23，所述分孔段3内部设置有矩形多孔风道。所述的滤风网23由边框和方孔纱网构成，尺寸恰好与所述的渐变段内径一致，从而能够严密地安装在渐变段。每次根据风速风向仪的示数配合风扇的档位，通过增减滤风网23的层数来实现风速风级的调控。进一步的，所述风箱由截面均为正方形的渐变段、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置，其特征在于：它包括用于模拟大风环境的风模拟装置，所述风模拟装置设置在摆动装置的侧面，所述摆动装置用于模拟缆机吊罐并与风模拟装置相配合，模拟缆机吊罐在不同风速等级下的摆动情况；所述摆动装置与用于记录模拟试验结果的试验记录仪器相配合，所述试验记录仪器记录试验结果。

【技术特征摘要】
1.一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置，其特征在于：它包括用于模拟大风环境的风模拟装置，所述风模拟装置设置在摆动装置的侧面，所述摆动装置用于模拟缆机吊罐并与风模拟装置相配合，模拟缆机吊罐在不同风速等级下的摆动情况；所述摆动装置与用于记录模拟试验结果的试验记录仪器相配合，所述试验记录仪器记录试验结果。2.根据权利要求1所述的一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置，其特征在于：所述风模拟装置包括风箱支架（6），所述风箱支架（6）的顶部安装有风箱（1），所述风箱（1）内部安装有交流多档风扇（5），所述风箱（1）由渐变段（2）、分孔段（3）和平直段（4）构成，在风箱（1）的出风口位置设置有风速风向仪（17），所述风速风向仪（17）安装在风向仪支架（16）上。3.根据权利要求2所述的一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置，其特征在于：所述渐变段（2）内部安装有滤风网（23），所述分孔段（3）内部设置有矩形多孔风道。4.根据权利要求1所述的一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置，其特征在于：所述摆动装置包括摆动支架（7），所述摆动支架（7）的顶部支撑安装有横杆（9），所述横杆（9）之间安装有横梁（10），所述横梁（10）的中间部位吊装有摆绳（11），所述摆绳（11）的一端连接有吊罐（12），另一端绕过摆绳引导孔（8），并与手动绕线轮（13）相连，所述摆绳引导孔（8）固定安装在横杆（9）的底部。5.根据权利要求4所述的一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置，其特征在于：所述吊罐（12）由轻质铝合金制成，表面涂有荧光漆，形状为圆桶状内部容纳一定质量的砝码。6.根据权利要求4所述的一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置，其特征在于：所述摆动支架（7）由四根可升降的三脚架支撑，每根可升降的三脚架支撑都包含多节伸缩杆，在每节伸缩杆上均标有从上至下和从下至上的两个长度尺寸。7.根据权利要求1所述的一种大风影响下缆机吊罐摆动...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺俊，胡超，赵春菊，周宜红，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42