專利名稱：一種可連續(xù)改變錨索傾角的水中懸浮隧道模型試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水中懸浮隧道的模型試驗(yàn)裝置。
技術(shù)背景 水中懸浮隧道，又稱阿基米德橋，是一種潛浮于水面下一定深度、利用其自身浮力 為支撐，通過錨索、樁柱等固定的一種新型跨水域交通方案。對于水域跨度很大或地質(zhì)不穩(wěn) 定以至于不宜建造橋梁和水底隧道的地區(qū)，或有環(huán)境保護(hù)要求地區(qū)，阿基米德橋是跨越水 域連接的優(yōu)選方案。目前世界上仍然沒有一座建成的水中懸浮隧道。對于這種新型的交 通結(jié)構(gòu)來說，進(jìn)行針對性的模型試驗(yàn)，對研究其結(jié)構(gòu)動力特性、驗(yàn)證結(jié)構(gòu)安全性是十分重要 的。已有的水中懸浮隧道試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭荒軐?shí)現(xiàn)特定的錨索布置形式。在實(shí)驗(yàn)中，為了研究不同 錨索形式的水中懸浮隧道，必須分別對各種特定形式設(shè)計(jì)、布置模型，使得試驗(yàn)過程復(fù)雜費(fèi) 時(shí)。目前并沒有很好地解決水中懸浮隧道試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭腥绾螌?shí)現(xiàn)連續(xù)改變錨索傾角的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可以連續(xù)改變錨索傾角的 水中懸浮隧道模型試驗(yàn)裝置。一種可連續(xù)改變錨索傾角的水中懸浮隧道試驗(yàn)裝置，其特征在于包括可滑動底 座、頂部支架和水中懸浮隧道模型和錨索；水中懸浮隧道模型通過錨索固定，使懸浮隧道模 型在水下的淹沒深度固定，錨索與滑動底座滑動連接，錨索的端部固定在頂部支架上。進(jìn)一步，所述可滑動底座包括基座、導(dǎo)軌、傳動機(jī)構(gòu)和兩個(gè)滑座。進(jìn)一步，所述導(dǎo)軌的左右部分具有旋轉(zhuǎn)方向相反、螺距相同的螺紋，所述滑座內(nèi)部 設(shè)有與之相配合的螺紋。進(jìn)一步，所述兩個(gè)滑座對稱地安裝在導(dǎo)軌左右兩邊，調(diào)節(jié)時(shí)，所述滑座將沿導(dǎo)軌中 心對稱地向?qū)к墐蓚?cè)或中心移動。進(jìn)一步，所述可滑動底座通過傳動機(jī)構(gòu)保證滑座在兩根導(dǎo)軌上的同步聯(lián)動。進(jìn)一步，所述傳動機(jī)構(gòu)還包括控制桿，該控制桿伸出水面，安裝在水槽沿上。進(jìn)一步，控制桿通過齒輪帶動導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動，控制桿上有反映轉(zhuǎn)動圈數(shù)的標(biāo)記點(diǎn)。進(jìn)一步，所述頂部支架包括底座，設(shè)置在底座上的絲杠和設(shè)置在絲杠上的傳動高 度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，頂部支架的橫梁設(shè)置在高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，并且可隨所述高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變其 在垂直方向上的位置；錨索可固定在所述的橫梁上；所述傳動高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可以用來調(diào) 節(jié)所述橫梁的高度，并與可滑動底座相配合，在錨索傾角改變時(shí)保證實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谒碌难?沒深度不變。進(jìn)一步，所述錨索長度固定，通過設(shè)置在所述支架上的卡環(huán)固定在支架上，在卡環(huán) 上設(shè)置力傳感器來測量水中懸浮隧道模型錨索張力。進(jìn)一步，所述水中懸浮隧道模型自身浮力大于重力。


圖1為本發(fā)明可滑動底座和水中懸浮隧道模型的主視示意圖；圖2為本發(fā)明可滑動底座和水中懸浮隧道模型的俯視示意圖；圖3為本發(fā)明頂部支架的主視示意圖；圖4為本發(fā)明頂部支架的左視示意圖；圖5為本發(fā)明中的一種可以連續(xù)改變錨索傾角的水中懸浮隧道模型試驗(yàn)裝置的 三維立體圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明可連續(xù)改變錨索傾角的水中懸浮隧道模型試驗(yàn)裝置包括可滑動底座、頂部 支架和水中懸浮隧道模型和錨索。
如圖1、2所示，可滑動底座包括底座4，設(shè)置在底座上的導(dǎo)軌5，可在導(dǎo)軌上移動的 滑座7，固定在滑座7上的滑輪3和轉(zhuǎn)動傳動機(jī)構(gòu)?？苫瑒拥鬃鶓?yīng)具有足夠的重量，以保證 在試驗(yàn)中底座不會在水中懸浮隧道試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷腻^索拉力作用下發(fā)生移動。并且，可滑動底 座的基座4和導(dǎo)軌5應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)所需要調(diào)節(jié)的錨索傾角范圍選擇合適的長度，可滑動底座 的導(dǎo)軌5可由其中間位置分為左半部和右半部，兩部分設(shè)有旋轉(zhuǎn)方向相反、螺距相同的螺 紋，并在滑座7內(nèi)部設(shè)有與之相配合的螺紋。實(shí)驗(yàn)裝置中設(shè)置兩個(gè)可滑動底座的滑座7，其 長度應(yīng)不小于水中懸浮隧道模型長度、不大于實(shí)驗(yàn)水槽寬度。兩個(gè)滑座7對稱地安裝在導(dǎo) 軌左右兩邊。傳動機(jī)構(gòu)由控制桿6a、齒輪和連桿組成。如圖3、4所示，頂部支架包括底座9，設(shè)置在底座9上的絲杠10和設(shè)置在絲杠10 上的傳動高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)11，頂部支架的橫梁14，設(shè)置在頂部橫梁上用于固定錨索2頂端的 卡環(huán)15，頂部支架應(yīng)具有足夠的剛度，以保證支架在水中懸浮隧道模型錨索的張力作用下 不會發(fā)生比較大的變形而影響實(shí)驗(yàn)測量。懸浮隧道模型的形狀、尺寸、材料等根據(jù)試驗(yàn)要求定制。水中懸浮隧道模型的浮力 大于自身重力，通過錨索平衡剩余浮力，錨索通過滑座上的滑輪與底座滑動連接，并延伸出 水面，端部固定連接在頂部支架上。實(shí)驗(yàn)時(shí)，如圖1、2、3、4、5所示，將頂部支架通過其底座9設(shè)置在實(shí)驗(yàn)水槽邊緣13 上；可滑動底座放置在實(shí)驗(yàn)水槽底部，水中懸浮隧道模型1通過錨索2固定；錨索2經(jīng)滑輪 3繞出水面8，錨索端部使用卡環(huán)15固定在頂部支架的橫梁14上。實(shí)驗(yàn)中需要改變錨索 傾角時(shí)，通過轉(zhuǎn)動固定在水槽沿上的控制桿6a通過齒輪來帶動導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動，從而帶動兩個(gè)滑 座7在導(dǎo)軌5上對稱地向?qū)к墐蓚?cè)或向?qū)к壷行囊苿??？刂茥U6a上有反映轉(zhuǎn)動圈數(shù)的標(biāo) 記點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)中通過控制控制桿6a的轉(zhuǎn)動圈數(shù)來實(shí)現(xiàn)精確地改變實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷腻^索傾角。因 為該試驗(yàn)裝置中錨索的總長度是固定的，在改變錨索2的傾角的同時(shí)應(yīng)相應(yīng)地調(diào)節(jié)支架高 度，以保證水中懸浮隧道模型1在水下的淹沒深度不變。支架可以通過轉(zhuǎn)動高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 11與絲杠10之間產(chǎn)生相對運(yùn)動來調(diào)節(jié)高度。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷腻^索端部用卡環(huán)15固定在頂部支 架的橫梁14上?？梢栽诳ōh(huán)15上安裝力傳感器來測量錨索中張力。
權(quán)利要求
一種可連續(xù)改變錨索傾角的水中懸浮隧道試驗(yàn)裝置，其特征在于包括可滑動底座、頂部支架和水中懸浮隧道模型和錨索；水中懸浮隧道模型通過錨索固定，使懸浮隧道模型在水下的淹沒深度固定，錨索與滑動底座滑動連接，錨索的端部固定在頂部支架上。
2.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述可滑動底座包括基座、導(dǎo)軌、傳動 機(jī)構(gòu)和兩個(gè)滑座。
3.如權(quán)利要求2所述的試驗(yàn)裝置，其特征還在于所述導(dǎo)軌的左右部分具有旋轉(zhuǎn)方向 相反、螺距相同的螺紋，所述滑座內(nèi)部設(shè)有與之相配合的螺紋。
4.如權(quán)利要求2所述的試驗(yàn)裝置，其特征還在于所述兩個(gè)滑座對稱地安裝在導(dǎo)軌左 右兩邊，調(diào)節(jié)時(shí)，所述滑座將沿導(dǎo)軌中心對稱地向?qū)к墐蓚?cè)或中心移動。
5.如權(quán)利要求2所述的試驗(yàn)裝置，其特征還在于所述可滑動底座通過傳動機(jī)構(gòu)保證 滑座在兩根導(dǎo)軌上的同步聯(lián)動。
6.如權(quán)利要求5所述的試驗(yàn)裝置，其特征還在于所述傳動機(jī)構(gòu)還包括控制桿，該控制 桿伸出水面，安裝在水槽沿上。
7.如權(quán)利要求6所述的試驗(yàn)裝置，其特征還在于控制桿通過齒輪帶動導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動，控制 桿上有反映轉(zhuǎn)動圈數(shù)的標(biāo)記點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述頂部支架包括底座，設(shè)置在底座上 的絲杠和設(shè)置在絲杠上的傳動高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，頂部支架的橫梁設(shè)置在高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，并 且可隨所述高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變其在垂直方向上的位置；錨索可固定在所述的橫梁上；所述 傳動高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可以用來調(diào)節(jié)所述橫梁的高度，并與可滑動底座相配合，在錨索傾角改 變時(shí)保證實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谒碌难蜎]深度不變。
9.如權(quán)利要求8所述的試驗(yàn)裝置，其特征在還在于所述錨索長度固定，通過設(shè)置在 所述支架上的卡環(huán)固定在支架上，在卡環(huán)上設(shè)置力傳感器來測量水中懸浮隧道模型錨索張 力。
10.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述水中懸浮隧道模型自身浮力大于重力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可連續(xù)改變錨索傾角的水中懸浮隧道模型試驗(yàn)裝置，該裝置包括可滑動底座、頂部支架和水中懸浮隧道模型。可滑動底座具有足夠的重量以克服錨索中的張力，同時(shí)可以連續(xù)、精確、并對稱于滑軌中心同步調(diào)節(jié)滑座的位置。頂部支架固定在水槽壁沿上，具有足夠的剛度。頂部支架可調(diào)節(jié)高度，以保證在錨索傾角發(fā)生改變時(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谒卵蜎]深度不變。水中懸浮隧道模型自身浮力大于重力，通過錨索平衡剩余浮力。錨索通過滑座上的滑輪繞出水面固定在頂部支架上。頂部支架上可安裝力傳感器測量錨索張力。利用本發(fā)明的水中懸浮隧道模型試驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)在水面上連續(xù)、精確地改變水中懸浮隧道的錨索傾角。
文檔編號G01L5/04GK101846579SQ20101911405
公開日2010年9月29日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者洪友士, 王雷, 葛斐, 陸維 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所