本发明专利技术涉及一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置，用于对鱼雷锚模型进行贯入安装和循环拉拔试验，试验装置包括支撑底座、模型箱、XY轴运动机构、鱼雷锚发射机构和鱼雷锚拉拔机构，XY轴运动机构安装在支撑底座上，鱼雷锚发射机构和鱼雷锚拉拔机构分别安装在XY轴运动机构上，模型箱设置在支撑底座的底部，位置与XY轴运动机构相对应，模型箱内填充有试验土体。与现有技术相比，本发明专利技术具有通用性好、模拟精度高、安全性高等优点。安全性高等优点。安全性高等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置
[0001]本专利技术涉及鱼雷锚模型试验
，尤其是涉及一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置。
技术介绍
[0002]近年来，面对日益严峻的环境问题和资源问题，世界各国都在寻求更加安全、清洁、可再生的能源。我国能源消耗中传统化石能源占比较大，能源利用效率低，浪费和污染大，因此发展新型清洁型能源尤为迫切。近二十年来，风电机组在全世界发展迅速，中国已经成为全世界风电装机容量最大的国家，其中建设海洋风电工程能充分利用丰富的风能资源。风电工程已经从陆地向浅海、由浅海向深海发展，目前漂浮式风电机组的相关研究正在如火如荼地开展。
[0003]漂浮式风电机组按照结构形式主要分为：桅杆式、半潜式和张力腿式，三种基础形式都需要锚泊基础以维持结构的稳定性。鱼雷锚(Torpedo Anchor)作为一种新概念锚，在1996年由巴西石油公司首次提出，并应用于海上油气平台的锚泊系统中。鱼雷锚具有锚泊能力强、便于制造和施工、成本低廉可回收等优势，因此得到了广泛的研究和应用。
[0004]为了研究鱼雷锚动力贯入和循环拉拔试验，为海上风电平台中的新型锚泊系统研究打下基础，针对鱼雷锚试验装置的研究在不断进行，现有技术中的鱼雷锚模拟试验装置，如《Deepwater dynamically installed anchors》中公开了一种应用于离心试验中的鱼雷锚贯入和加载装置以及《动力型鱼雷锚基本结构与特性》中公开了鱼雷锚模型的竖向循环拉拔试验设备，但以上设备均存在一定的缺陷和不足，前者需要借助离心机进行试验且入射速度不可控，后者只能进行加载试验，而无法进行动力贯入试验。而且两类装置均只能进行特定试验，通用性较差，适用范围窄。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种通用性好、模拟精度高、安全性高的模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置，用于对鱼雷锚模型进行贯入安装和循环拉拔试验，所述的试验装置包括支撑底座、模型箱、XY轴运动机构、鱼雷锚发射机构和鱼雷锚拉拔机构；所述的XY轴运动机构安装在支撑底座上；所述的鱼雷锚发射机构和鱼雷锚拉拔机构分别安装在XY轴运动机构上；所述的模型箱设置在支撑底座的底部，位置与XY轴运动机构相对应；所述的模型箱内填充有试验土体。
[0008]优选地，所述的XY轴运动机构包括X轴可移动平台、X轴移动导轨、Y轴可移动平台、Y轴移动导轨和Y轴移动导轮；所述的Y轴移动导轨沿Y轴方向安装在支撑底座的顶部；所述的Y轴移动导轮安装在Y轴可移动平台的底部，Y轴可移动平台通过Y轴移动导轮与Y轴移动导轨滑动连接；所述的X轴移动导轨沿X轴方向安装在Y轴可移动平台上；所述的X轴可移动
平台与X轴移动导轨滑动连接。
[0009]更加优选地，所述的XY轴运动机构设有X轴运动驱动机构和Y轴运动驱动机构；所述的X轴运动驱动机构和Y轴运动驱动机构分别与X轴可移动平台和Y轴可移动平台相连；所述的X轴运动驱动机构和Y轴运动驱动机构为伺服电机或伺服电缸。
[0010]更加优选地，所述的鱼雷锚发射机构包括发射台支架、发射台顶板、加载螺栓、发射套管、发射弹簧、发射板和定位销；
[0011]所述的发射台支架固定在X轴可移动平台上；所述的发射台顶板固定在发射台支架的顶部；所述的加载螺栓通过丝口穿过发射台顶板；所述的发射弹簧的一端与加载螺栓相连，另一端与发射板相连；所述的鱼雷锚模型安装在发射板上；所述的发射板通过定位销固定在发射套管上。
[0012]更加优选地，所述的鱼雷锚发射机构设有套管固定横梁；所述的发射套管通过套管固定横梁固定在发射台支架上。
[0013]更加优选地，所述的鱼雷锚发射机构设有激光测速传感器；所述的激光测速传感器固定在发射台支架上，安装位置位于发射套管的底部。
[0014]更加优选地，所述的鱼雷锚模型与发射板进行可拆卸连接。
[0015]更加优选地，所述的鱼雷锚拉拔机构包括伺服电机、拉拔试验加载板、滑轮和连接绳；所述的伺服电机和拉拔试验加载板分别安装在X轴可移动平台上；所述的滑轮设置在拉拔试验加载版上；所述的连接绳的一端与鱼雷锚模型相连，另一端绕接在滑轮上；所述的滑轮与伺服电机相连，驱动滑轮转动。
[0016]更加优选地，所述的连接绳为钢丝绳。
[0017]优选地，所述的支撑底座与模型箱焊接。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]一、通用性好，使用范围广：本专利技术中的试验装置通过加载螺栓控制弹簧的压缩量，精准提供鱼雷锚模型的贯入能量，激光测速传感器准确测量鱼雷锚的贯入速度，以及贯入过程中的速度衰减规律；改变贯入能量和模型箱中土体能够研究鱼雷锚在不同砂土和贯入能量下的贯入规律；完成鱼雷锚模型的贯入试验之后，通过伺服电机和可调节加载板，可以进行循环拉拔试验，本装置中通过X轴、Y轴可移动平台，可以条件加载平台在X和Y方向的位置，进而开展不同加载角度的循环拉拔试验，实验装置的通用性好，功能多样化。
[0020]二、模拟精度高：本专利技术中的试验装置可以在1g条件下，分别进行鱼雷锚模型动力贯入试验，以及动力贯入试验后的多向循环拉拔试验，可精准控制鱼雷锚贯入速度；同时将可控制的贯入装置和多向循环拉拔试验装置结合在一起，能够更加真实准确的模拟海洋工程中鱼雷锚的贯入过程，探究土体参数和贯入能量对其贯入特征的影响，同时对贯入的模型桩进行拉拔循环试验，试验条件更加接近真实情况，环境的模拟精度更高，试验结果更可靠。
[0021]三、安全性高：本专利技术中的试验装置采用套管固定横梁将发射套管固定在发射台支架上，用于发射鱼雷锚模型，维护试验安全，提高了试验装置的安全性。
附图说明
[0022]图1为本专利技术中试验装置的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术中试验装置在进行拉拔试验时的示意图；
[0024]图3为本专利技术中XY轴运动机构的结构示意图。
[0025]图中标号所示：
[0026]1、鱼雷锚模型，2、支撑底座，3、模型箱，4、XY运动机构，5、鱼雷锚发射机构，6、鱼雷锚拉拔机构；
[0027]401、X轴可移动平台，402、X轴移动导轨，403、Y轴可移动平台，404、Y轴移动导轨，405、Y轴移动导轮；
[0028]501、发射台支架，502、发射台顶板，503、加载螺栓，504、发射套管，505、发射弹簧，506、发射板，507、定位销，508、套管固定横梁，509、激光测速传感器；
[0029]601、伺服电机，602、拉拔试验加载板，603、滑轮，604、连接绳。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置，用于对鱼雷锚模型(1)进行贯入安装和循环拉拔试验，其特征在于，所述的试验装置包括支撑底座(2)、模型箱(3)、XY轴运动机构(4)、鱼雷锚发射机构(5)和鱼雷锚拉拔机构(6)；所述的XY轴运动机构(4)安装在支撑底座(2)上；所述的鱼雷锚发射机构(5)和鱼雷锚拉拔机构(6)分别安装在XY轴运动机构(4)上；所述的模型箱(3)设置在支撑底座(2)的底部，位置与XY轴运动机构(4)相对应；所述的模型箱(3)内填充有试验土体。2.根据权利要求1所述的一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置，其特征在于，所述的XY轴运动机构(4)包括X轴可移动平台(401)、X轴移动导轨(402)、Y轴可移动平台(403)、Y轴移动导轨(404)和Y轴移动导轮(405)；所述的Y轴移动导轨(404)沿Y轴方向安装在支撑底座(2)的顶部；所述的Y轴移动导轮(405)安装在Y轴可移动平台(403)的底部，Y轴可移动平台(403)通过Y轴移动导轮(405)与Y轴移动导轨(404)滑动连接；所述的X轴移动导轨(402)沿X轴方向安装在Y轴可移动平台(403)上；所述的X轴可移动平台(401)与X轴移动导轨(402)滑动连接。3.根据权利要求2所述的一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置，其特征在于，所述的XY轴运动机构(4)设有X轴运动驱动机构和Y轴运动驱动机构；所述的X轴运动驱动机构和Y轴运动驱动机构分别与X轴可移动平台(401)和Y轴可移动平台(403)相连；所述的X轴运动驱动机构和Y轴运动驱动机构为伺服电机或伺服电缸。4.根据权利要求2所述的一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置，其特征在于，所述的鱼雷锚发射机构(5)包括发射台支架(501)、发射台顶板(502)、加载螺栓(503)、发射套管(504)、发射弹簧(505)、发射板(506)和定位销(507)；所述的发射台支架(501)固定在X轴可移动平台(40...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄茂松，俞剑，潘志杰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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