本发明专利技术提供了测定鱼雷锚在海底斜坡中贯入姿态的模型试验装置及试验方法，该装置包括鱼雷锚、圆柱筒、土箱、锚身、锚头、尾翼、定位器A、定位器B、拉绳、斜坡、支架、固定环、法兰盘、螺栓、信号探测器。通过模拟鱼雷锚贯入海底斜坡后的贯入姿态，确定斜坡坡角α与贯入速度v对贯入姿态及贯入深度的影响，从而为研究海洋平台系泊基础在海底斜坡区域的贯入姿态和贯入深度提供分析依据，解决因鱼雷锚在斜坡地层中贯入姿态不良或贯入深度不足而导致系泊基础的抗拔承载力无法得到有效发挥的问题。的抗拔承载力无法得到有效发挥的问题。的抗拔承载力无法得到有效发挥的问题。
【技术实现步骤摘要】
测定鱼雷锚在海底斜坡中贯入姿态的模型试验装置及试验方法
[0001]本专利技术属于系泊基础装置
，特别涉及测定鱼雷锚在海底斜坡中贯入姿态的模型试验装置及试验方法。
技术介绍
[0002]目前，海洋资源的开采已进入超深水领域。海洋浮式结构，如海上钻井平台、浮式生产储油卸油装置等，是海洋资源开采必不可少的设施。系泊系统作为海洋浮式结构的重要组成部分，随着海洋结构物规模及水深的增加，其建造成本及施工难度也大幅提高。鱼雷锚安装简单快速，制造成本低，是一种有前景的深海锚固结构。目前遇到的问题是对于鱼雷锚在倾斜土坡中的贯入姿态的研究十分有限，在倾斜土坡的贯入姿态关乎其系泊结构物的稳定性和抗风浪能力，因此鱼雷锚在倾斜土坡中的贯入姿态尚存在很大的研究空间。
[0003]检索发现，申请号为202010027392.6《一种可加深锚固长度的鱼雷锚》提供了鱼雷锚的新型设计装置，但是这种装置仅是通过切割土层加深锚固长度、提升鱼雷锚抗拔能力，无法研究鱼雷锚在倾斜土坡中的贯入姿态。
[0004]检索发现，《新型轻质动力锚水动力学特性模型试验研究》论文中研究了鱼雷锚的水动力学特性，但是该篇论文中没有对鱼雷锚贯入土层做进一步地探索和展开研究。因此，现有技术往往仅是单方面的对鱼雷锚装置的研究设计，没有涉及到鱼雷锚在倾斜土坡中的贯入姿态的研究。
[0005]由于复杂的海洋环境，鱼雷锚在水中受到诸如海流、礁石撞击等载荷后其运动方向会发生倾斜，偏离竖直运动，此时鱼雷锚的方向稳定性至关重要。由于初始贯入角的存在，鱼雷错的贯入过程会大幅度偏离竖直线，因此研究鱼雷锚在倾斜土坡中的贯入姿态有极大必要性。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的不足和缺陷，提供了测定鱼雷锚在海底斜坡中贯入姿态的模型试验装置及试验方法，通过模拟鱼雷锚贯入海底斜坡后的贯入姿态，确定斜坡坡角α与贯入速度v对贯入姿态及贯入深度的影响，从而为研究海洋平台系泊基础在海底斜坡区域的贯入姿态和贯入深度提供分析依据，解决因鱼雷锚在斜坡地层中贯入姿态不良或贯入深度不足而导致系泊基础的抗拔承载力无法得到有效发挥的问题。
[0007]测定鱼雷锚在海底斜坡中贯入姿态的模型试验装置，包括鱼雷锚1、圆柱筒2、土箱3、锚身4、锚头5、尾翼6、定位器A 7、定位器B 8、拉绳9、斜坡10、支架11、固定环12、法兰盘13、螺栓14、信号探测器15；
[0008]所述鱼雷锚1尾端设置拉绳9和定位器B 8，锚头5处设置定位器A 7；
[0009]所述圆柱筒2高5m～8m，通过3～5道固定环12与支架11连接固定，支架11可以保证圆柱筒2稳定；
[0010]所述圆柱筒2位于土箱3中央上方，通过法兰盘13及螺栓14与土箱3连接固定；
[0011]所述土箱3内部设置斜坡10，坡角为α，模拟海底斜坡；土箱3内部坡面以上部分及圆柱筒2内装满水，斜坡被水浸润趋于饱和；
[0012]所述信号探测器15设置在土箱外侧，通过移动感应定位器A和定位器B发出的信号强弱来确定鱼雷锚1进入斜坡后锚头和尾端的具体位置。
[0013]测定鱼雷锚在海底斜坡中贯入姿态的模型试验方法，采用上述的测定鱼雷锚在海底斜坡中贯入姿态的模型试验装置连接，具体步骤如下：
[0014]①
制备含水率为10％～30％的黏性土，放置于土箱3中，分层压实，形成坡角为α的斜坡10，土箱3内装满水，斜坡被水浸润趋于饱和；
[0015]②
试验装置组装：将圆柱筒2通过法兰盘13、螺栓14固定在土箱3上方，随后通过固定环12与支架11连接固定，支架固定于地面上，然后在圆柱筒2中装满水；
[0016]③
在鱼雷锚1尾端用拉绳9悬吊于圆柱筒2的水中，距离水面5cm～10cm，并记录悬吊位置；
[0017]④
松开拉绳9，让鱼雷锚1在圆柱筒2的水中做自由落体运动，并以一定贯入姿态贯入斜坡10内部；记录鱼雷锚1的锚头和尾端初始进入斜坡的位置点；
[0018]⑤
当鱼雷锚1停滞于斜坡10内部，用信号探测器15感应定位器A和定位器B发出的信号强弱，最终确定鱼雷锚1进入斜坡后锚头和尾端的具体位置，确定鱼雷锚1的贯入深度；
[0019]⑥
根据AB两点位置的连线，计算出鱼雷锚贯入倾斜角β，结合鱼雷锚1的锚头和尾端初始进入斜坡的位置信息，分析鱼雷锚在斜坡内部的运动轨迹和贯入姿态。多次试验测试，可得到鱼雷锚贯入姿态一般情况；
[0020]⑦
改变斜坡10的坡角α和圆柱筒2的水位高度，重复步骤
①
～
⑥
，确定斜坡坡角α和鱼雷锚与斜坡接触时的速度v对鱼雷锚贯入姿态和贯入深度的影响规律。
[0021]进一步地，通过模拟鱼雷锚贯入海底斜坡后的贯入姿态，确定斜坡坡角α与贯入速度v对贯入姿态及贯入深度的影响，从而为研究海洋平台系泊基础在海底斜坡区域的贯入姿态和贯入深度提供分析依据，解决因鱼雷锚在斜坡地层中贯入姿态不良或贯入深度不足而导致系泊基础的抗拔承载力无法得到有效发挥的问题。
[0022]有益效果
[0023]本专利技术提供了测定鱼雷锚在海底斜坡中贯入姿态的模型试验装置及试验方法，包括鱼雷锚1、圆柱筒2、土箱3、锚身4、锚头5、尾翼6、定位器A 7、定位器B 8、拉绳9、斜坡10、支架11、固定环12、法兰盘13、螺栓14、信号探测器15；通过模拟鱼雷锚贯入海底斜坡后的贯入姿态，确定斜坡坡角α与贯入速度v对贯入姿态及贯入深度的影响，从而为研究海洋平台系泊基础在海底斜坡区域的贯入姿态和贯入深度提供分析依据，解决因鱼雷锚在斜坡地层中贯入姿态不良或贯入深度不足而导致系泊基础的抗拔承载力无法得到有效发挥的问题。
[0024]本专利技术的优点如下：
[0025]①
采用鱼雷锚在海底倾斜土坡中贯入试验装置，巧妙地模拟了鱼雷锚在海底倾斜土坡中贯入的过程，为工程实践提供实验数据；
[0026]②
使用信号探测器和定位器的，最终确定鱼雷锚进入斜坡后锚头和尾端的具体位置，确定鱼雷锚的贯入深度，为研究鱼雷锚在海底倾斜土坡中贯入姿态提供准确定位；
[0027]③
改变斜坡的坡角α和圆柱筒的水位高度，重复试验，确定斜坡坡角α和鱼雷锚与
斜坡接触时的速度v对鱼雷锚贯入姿态和贯入深度的影响规律，解决因鱼雷锚在斜坡地层中贯入姿态不良或贯入深度不足而导致系泊基础的抗拔承载力无法得到有效发挥的问题。
附图说明
[0028]图1为本专利技术所述的装置结构示意图；
[0029]图2为本专利技术所述的圆柱筒与土箱连接的俯视图；
[0030]图3为本专利技术所述的鱼雷锚结构图；
[0031]图4为本专利技术所述的鱼雷锚贯入姿态示意图。
[0032]标号说明：鱼雷锚1、圆柱筒2、土箱3、锚身4、锚头5、尾翼6、定位器A 7、定位器B 8、拉绳9、斜坡10、支架11、固定环12、法兰盘13、螺栓14、信号探测器15。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.测定鱼雷锚在海底斜坡中贯入姿态的模型试验装置，其特征在于，包括鱼雷锚(1)、圆柱筒(2)、土箱(3)、锚身(4)、锚头(5)、尾翼(6)、定位器A(7)、定位器B(8)、拉绳(9)、斜坡(10)、支架(11)、固定环(12)、法兰盘(13)、螺栓(14)和信号探测器(15)；所述鱼雷锚(1)尾端设置拉绳(9)和定位器B(8)，锚头(5)处设置定位器A(7)；所述圆柱筒(2)高5m～8m，通过3～5道固定环(12)与支架(11)连接固定，支架(11)可以保证圆柱筒(2)稳定；所述圆柱筒(2)位于土箱(3)中央上方，通过法兰盘(13)及螺栓(14)与土箱(3)连接固定；所述土箱(3)内部设置斜坡(10)，坡角为α，模拟海底斜坡；土箱(3)内部坡面以上部分及圆柱筒(2)内装满水，斜坡被水浸润趋于饱和；所述信号探测器(15)设置在土箱外侧，通过移动感应定位器A和定位器B发出的信号强弱来确定鱼雷锚(1)进入斜坡后锚头和尾端的具体位置。2.测定鱼雷锚在海底斜坡中贯入姿态的模型试验方法，其特征在于，采用权利要求1所述的测定鱼雷锚在海底斜坡中贯入姿态的模型试验装置连接，具体步骤如下：
①
制备含水率为10％～30％的黏性土，放置于土箱(3)中，分层压实，形成坡角为α的斜坡(10)，土箱(3)内装满水，斜坡被水浸润趋于饱和；
②
试验装置组装：将圆柱筒(2)通过法兰盘(13)、螺栓(14)固定在土箱(3)上方，随后通过固定环(12)与支架(11)连接固定，支架固定于地面上，然后...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁梦昕，刘成，刘艳军，贾贝贝，陈舒阳，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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