CN103234733A - 巨型海工离心机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巨型海工离心机，包括：机架、转臂、第一海工吊篮、第二海工吊篮、震动台模型箱、震动台、造风暴组件、造流机和造波机，第一海工吊篮和第二海工吊篮连接在转臂上，第二海工吊篮具有圆弧形的海工吊篮模型箱，海工吊篮模型箱内具有槽腔且在中间段放置有海工结构。震动台用于产生震动且将震动施加给震动台模型箱。造风暴组件用于在槽腔内产生风暴。造流机用于在槽腔内产生海流。造波机用于在槽腔内产生波浪。本发明的巨型海工离心机，可实现从浅海到深海的海洋环境模拟技术，且可在超重力场中再现海洋环境下波浪、海流、风暴、地震过程。

Description

巨型海工离心机

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，尤其是涉及一种巨型海工离心机。

背景技术

为了发展海洋经济、开发海洋资源、保障海上安全，需要模拟海洋典型载荷环境，例如模拟海洋风暴过程、海洋波浪过程、海流过程、海洋地震过程。传统的土工离心机由于设计原理和结构形式使得模型中离心加速度分布误差大，模型的边界条件不正确，无法用于模拟海工结构所处的复杂的海洋环境。尤其是，目前还没有能够在超重力场下模拟上述复杂海洋环境的海工离心机。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种巨型海工离心机，该巨型海工离心机能够在超重力场下再现波浪、海流、海上风暴、海底水下地震过程，实现极端波浪、海流载荷和海底超强地震作用下典型海洋工程结构与海床土体的多场耦合作用，通过高精度流场、土体响应和结构响应测试研究揭示海洋工程结构失稳的物理机制，可为海洋工程地质勘探设计与海洋施工技术突破提供大尺度的试验验证平台。

根据本发明实施例的巨型海工离心机，包括：机架；转臂，所述转臂可旋转地安装所述机架的转轴上；第一海工吊篮，所述第一海工吊篮可上下摆动地连接在所述转臂的第一端；第二海工吊篮，所述第二海工吊篮可上下摆动地连接在所述转臂的第二端，所述第二海工吊篮具有圆弧形的海工吊篮模型箱，所述海工吊篮模型箱内具有槽腔，所述海工吊篮模型箱的第一端的端面上设有进风口和与供水组件相连的进水口，所述海工吊篮模型箱的第二端的端面上设有出风口和出水口，所述海工吊篮模型箱沿从所述第一端到所述第二端的长度方向分为第一段、第二段和位于所述第一段和第二段中间且用于放置海工结构的中间段，所述第二段的内设有邻近所述第二端的消能结构，所述中间段的底壁向外突出以形成凹槽；震动台模型箱，所述震动台模型箱的上端敞开，所述震动台模型箱设在所述凹槽内，所述震动台模型箱的上端的外周沿与所述凹槽的上端的外周壁之间通过密封装置密封以形成震动台空间，所述槽腔的底面上和所述震动台模型箱内设有土质海床，所述槽腔内填充有水；震动台，所述震动台设在所述震动台空间内，所述震动台模型箱设在所述震动台上，所述震动台用于产生震动且将所述震动施加给所述震动台模型箱；造风暴组件，所述造风暴组件用于在所述槽腔内产生风暴；造流机，所述造流机设在所述第一段内且邻近所述进水口，用于在所述槽腔内产生海流；和造波机，所述造波机设在所述第一段内且邻近所述进水口，用于在所述槽腔内产生波浪。

根据本发明实施例的巨型海工离心机可实现从浅海到深海的海洋环境模拟技术，且可在超重力场中再现海洋环境下波浪、海流、风暴、地震过程，实现极端波浪、海流载荷和海底超强地震作用下海工结构和土质海床的多场耦合作用，通过高精度流畅、土体相应和结构相应测试研究揭示海工结构失稳的物理机制，可为海洋工程土质勘探设计与海洋施工技术突破提供大尺度的实验平台。

另外，根据本发明上述实施例的巨型海工离心机还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，所述造风暴组件包括：蜂窝器，所述蜂窝器设在所述第一段内且邻近所述进风口；鼓风机，所述鼓风机与所述进风口相连，用于通过所述进风口向所述槽腔内鼓风；和抽风机，所述抽风机与所述出风口相连，用于通过所述出风口从所述槽腔内抽风。

进一步地，所述造风暴组件还包括风道，所述风道具有矩形横截面，所述风道设在所述槽腔内的上部，所述风道朝向所述槽腔的底壁的一侧敞开，所述风道具有矩形横截面且沿从所述长度方向分为稳定段、收缩段、试验段、放大段和抽风回气段，所述稳定段和所述抽风回气段具有恒定的横截面积，所述收缩段的横截面积沿所述长度方向逐渐减小，所述放大段的横截面积沿所述长度方向逐渐增大。

具体地，所述第一海工吊篮包括：吊架；高压密封模型箱，所述高压密封模型箱安装在所述吊架内，所述高压密封模型箱内具有箱腔，所述高压密封模型箱的壁内设有加压口，所述箱腔的底面上设有土质海床，所述箱腔内填充有水；和加压组件，所述加压组件与所述高压密封模型箱的加压口相连，用于对所述箱腔内的水加压。

进一步地，所述加压组件包括：柔性囊，所述柔性囊设在所述箱腔的水中且所述柔性囊的开口端延伸到所述加压口内；流体管，所述流体管与所述柔性囊的开口端相连，用于从加压流体源向所述柔性囊内供给加压流体或从所述柔性囊内排出加压流体。

更进一步地，所述加压组件还包括防护网罩，所述防护网罩设在所述箱腔内且安装到所述高压密封模型箱的壁上，所述防护罩的开口部伸入加压口内，所述柔性囊容纳在所述防护网罩内且所述柔性囊的开口端伸出所述防护网罩。

在本发明的一些实施例中，所述第一段和第二段的周长相同且相对于所述中间段彼此对称，所述海工吊篮模型箱具有矩形横截面，所述凹槽的底壁为平的，所述消能结构为斜坡。

具体地，所述供水组件包括：环形水箱，所述环形水箱可旋转地安装在所述转轴上，所述环形水箱设有环形上开口和水箱出水口；第一供水管，所述第一供水管的第一端与所述水箱出水口相连，所述第一供水管的第二端与所述进水口相连；和第二供水管，所述第二供水管的第一端与水源相连，所述第二供水管的第二端设在所述环形上开口的上方且与所述环形上开口相对。

进一步地，所述槽腔的底壁内设有出水通道，所述出水通道具有进口和出口，所述出水通道的进口与所述出水口相连，所述出水通道的出口形成在所述凹槽的底壁的外表面上，所述出水通道的出口位于所述凹槽的底壁的中心位置。

更具体地，所述巨型海工离心机设在离心机室，所述离心机室的壁上设有环形集水槽，在所述巨型离心机旋转时所述环形集水槽与所述出水通道的出口相对，所述环形集水槽与集水池相连，所述集水池的下方设有用作所述水源的沉砂池，所述沉砂池与所述集水池连通。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的巨型海工离心机处于未运行状态时的示意图；

图2为根据本发明实施例的巨型海工离心机处于运行状态时的示意图；

图3为根据本发明实施例的巨型海工离心机中的第一海工吊篮的示意图；

图4为图3所示的第一海工吊篮的剖面图；

图5为图4中A部分的放大示意图；

图6为根据本发明实施例的巨型海工离心机中的装配有造流机的第二海工吊篮的剖面图；

图7为根据本发明实施例的巨型海工离心机中的装配有造波机的第二海工吊篮的剖面图；

图8为根据本发明实施例的巨型海工离心机中的装配有震动台和震动台模型箱的第二海工吊篮的剖面图；

图9为根据本发明实施例的巨型海工离心机中的装配有造风暴组件的第二海工吊篮的剖面图；

图10为图9所示的第二海工吊篮的立体示意图；

图11为图9所示的第二海工吊篮中的风道的示意图；

图12为根据本发明实施例的巨型海工离心机设在离心机室内时的示意图；

图13为图12所示的巨型海工离心设在离心机室内时的局部剖视图；

图14为图13中供水组件的局部放大图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1-图14描述根据本发明实施例的巨型海工离心机10000，其中，在本发明中，超重力场指的是在巨型海工离心机运行时的离心加速度场，由于此时离心加速度场为重力加速度场的N倍，因此称为超重力场。

根据本发明实施例的巨型海工离心机，如图1-图14所示，包括：机架100、转臂200、第一海工吊篮300、第二海工吊篮400、震动台模型箱600、震动台800、造风暴组件、造流机1000和造波机1100，其中，转臂200可旋转地安装机架100的转轴101上。第一海工吊篮300可上下摆动地连接在转臂200的第一端（如图2所示的左端）。第二海工吊篮400可上下摆动地连接在转臂200的第二端（如图2所示的右端）。第二海工吊篮400具有圆弧形的海工吊篮模型箱401。

此时，具体地，如图1所示，在重力的作用下，第一海工吊篮300和第二海工吊篮400呈下垂状态，如图2所示，当转臂200旋转加速直至产生N倍的离心加速度（Ng）时，第一海工吊篮300和第二海工吊篮400呈水平状态，此时第一海工吊篮300和第二海工吊篮400由于离心力的作用均位于超重力场下，也就是说海工吊篮模型箱401处于超重力场下。更具体地，海工吊篮模型箱401的圆心角的范围为60-90度，N=50-150，即最大离心加速度可为150g，转臂200的转动半径的范围可为7.0m-9.0m，其中g代表重力加速度。

海工吊篮模型箱401内具有槽腔4011，海工吊篮模型箱401的第一端的端面上设有进风口4012和与供水组件500相连的进水口4014，海工吊篮模型箱401的第二端的端面上设有出风口4013和出水口。海工吊篮模型箱401沿从第一端到第二端的长度方向分为第一段4016、第二段4018和位于第一段4016和第二段4018中间且用于放置海工结构1300的中间段4017，第二段4018的内设有邻近第二端的消能结构4019，中间段4017的底壁向外突出以形成凹槽4020。具体地，海工吊篮模型箱401从第一端到第二端的弧长的范围为500-1500米。

震动台模型箱600的上端敞开，震动台模型箱600设在凹槽4020内，震动台模型箱600的上端的外周沿与凹槽4020的上端的外周壁之间通过密封装置1400密封以形成震动台空间1500，槽腔4011的底面上和震动台模型箱600内设有土质海床700，槽腔4011内填充有水。具体地，为了降低巨型海工离心机10000的负载，第一段4016的底面上放置有长度与第一段4016的周长相同的土质海床700，第二段4018的底面上放置有长度与第二段4018的周长相同的土质海床700，震动台模型箱600内放置有土质海床700，且震动台模型箱600内的土质海床700的顶面与第一段4016和第二段4018上的土质海床700的顶面平齐。

震动台800设在震动台空间1500内，震动台模型箱600设在震动台800上，震动台800用于产生震动且将震动施加给震动台模型箱600。造风暴组件用于在槽腔4011内产生风暴。造流机1000设在第一段4016内且邻近进水口4014，用于在槽腔4011内产生海流。造波机1100设在第一段4016内且邻近进水口4014，用于在槽腔4011内产生波浪。其中，值得说明的是，该巨型海工离心机10000中还包括测试系统等，用于测试在地震、波浪、海流、风暴下，海工结构与土质海床的相互作用的结果。且本发明实施例的巨型海工离心机10000的有效容量C：500gt-3000gt，其中，该有效容量C为巨型海工离心机10000运行时的离心加速度和第一海工吊篮或第二海工吊篮的重量的乘积。

根据本发明实施例的巨型海工离心机10000可实现从浅海到深海的海洋环境模拟技术，且可在超重力场中再现海洋环境下波浪、海流、风暴、地震过程，实现极端波浪、海流载荷和海底超强地震作用下海工结构和土质海床的多场耦合作用，通过高精度流畅、土体相应和结构相应测试研究揭示海工结构失稳的物理机制，可为海洋工程土质勘探设计与海洋施工技术突破提供大尺度的实验平台。

下面参考图1-图5详细描述根据本发明实施例的巨型海工离心机10000中的第一海工吊篮300的结构和工作原理。

根据本发明实施例的第一海工吊篮300，如图3和图4所示，包括：吊架301、高压密封模型箱302和加压组件303，其中，第一海工吊篮300可通过吊架301装配在转臂200的第一端上，在本发明的一些示例中，吊架301的相对两侧分别设有吊架吊耳3011以便于第一海工吊篮300的装配。高压密封模型箱302安装在吊架301内，高压密封模型箱302内具有箱腔，高压密封模型箱302的壁内设有加压口，箱腔的底面上设有土质海床700，箱腔内填充有水1200。加压组件303与高压密封模型箱302的加压口相连，用于对箱腔内的水1200加压。在本发明的一些示例中，高压密封模型箱302可承受10MPa以上的压力，加压组件303可以在超重力场下对箱腔内的水1200施加超过10MPa以上的压力，箱腔内的水1200的深度可超过1000m。

当第一海工吊篮300在海工离心机10000的作用下处于超重力场下时，加压组件303通过加压口对箱腔内的水1200进行加压，从而可在超重力场下实现超过1000米的深海海洋环境模拟，即可模拟超过1000米的深海环境和地层深部高应力环境，使得第一海工吊篮300中的相应点的水压力和自重应力场与现实海洋中的一致，进而可根据该第一海工吊篮300，进行深海海底自然灾害、深部地层页岩气开发过程和开发采气水力劈裂技术研究。

具体地，如图4所示，高压密封模型箱302包括箱体3023和安装在箱体3023上端以密封箱体3023的箱盖3024，箱体3023和箱盖3024共同限定出用于盛放土质海床700和水1200的箱腔，从而使得高压模型箱结构简单，便于操作人员往箱腔内盛放土质海床700和水1200。其中，为了保证高压密封模型箱302的密封性，如图4所示，箱体3023和箱盖3024之间设有第一密封圈3025。在本发明的一些示例中，如图3和图4所示，高压密封模型箱302为长方体形状。

如图4和图5所示，在本发明的一些实施例中，加压组件303包括：柔性囊3031和流体管3032，其中，柔性囊3031设在箱腔的水1200中且柔性囊3031的开口端延伸到加压口内。流体管3032与柔性囊3031的开口端相连，用于从加压流体源向柔性囊3031内供给加压流体使得柔性囊3031膨胀变形以对箱腔内的水1200进行加压或从柔性囊3031内排出加压流体使得柔性囊3031收缩变形以对箱腔内的水1200进行减压。在本发明的一些示例中，柔性囊3031为橡胶件，加压流体为高压油。从而通过向柔性囊3031内供给加压流体使得柔性囊3031膨胀变形以对箱腔内的水1200进行加压，可很快的提高箱腔内的水压，不仅可保证加压效果，且该加压组件303结构简单可靠。

在本发明的一些示例中，如图5所示，流体管3032的底端通过螺钉固定在箱盖3024上，流体管3032和柔性囊3031的连接处设有第二密封圈3026，从而可提高加压组件303的密封性以避免加压流体泄露。

进一步地，如图4和图5所示，加压组件303还包括防护网罩3034，防护网罩3034设在箱腔内且安装到高压密封模型箱302的壁上，防护网罩3034的开口部伸入加压口内，柔性囊3031容纳在防护网罩3034内且柔性囊3031的开口端伸出防护网罩3034，其中，防护网罩3034与柔性囊3031的外壁之间限定出的空间内充满水1200，从而可对柔性囊3031起到保护作用，延长柔性囊3031的寿命。在本发明的一些示例中，如图4和图5所示，防护网罩3034形成为球壳状，且防护网罩3034上分布有很多细小孔，防护网罩3034通过螺钉固定在箱盖3024上。

在本发明的另一些实施例中，加压组件303为设在箱腔内的活塞，当然本发明不限于此，加压组件303还可为其他元件，只要满足可在超重力场下对箱腔内的水1200进行加压即可。

根据本发明实施例的第一海工吊篮300主要用于模拟海洋环境下各海工结构与土质海床的多相、多尺度、多过程物理力学行为和动力相互作用，主要瞄准三大类迫切需要解决的重大海洋工程科学问题：1）海洋流体-海工结构-海床土体的共同工作问题；2）海洋自然灾害及工程风险问题；3）海底勘探方法验证和岩土工程评价问题。旨在研究和解决四大类重大海洋工程关键技术问题：1）深海可燃冰等海洋能源开发核心技术；2）海洋自然灾害及工程风险控制技术；3）海底勘探与测试仪器设备开发及测评控调技术；4）深部地层页岩气开发过程和开发采气水力劈裂技术研究，为海洋能源开发技术以及各种海洋工程施工与运行关键技术的创新与突破提供一个高水平的物理模拟平台。

下面参考图1、图2、图6、图12-图14详细根据本发明实施例的巨型海工离心机中的第二海工吊篮用于模拟海流时即相当于超重力场造流装置时的结构和工作原理。

根据本发明实施例的超重力场造流装置，如图6所示，包括：海工吊篮模型箱401和造流机1000，其中，海工吊篮模型箱401为圆弧形，海工吊篮模型箱401内具有槽腔4011，海工吊篮模型箱401的第一端（如图6中所示的左端）的端面上设有与供水组件500相连的进水口4014，海工吊篮模型箱401的第二端（如图6中所示的右端）的端面上设有出水口，从进水口4014进入到槽腔4011内的水1200从出水口排出以产生大量的水流循环从而实现造流的目的。且值得说明的是，该供水组件500可为任何装置，只要可满足在超重力场下向槽腔4011内供水即可。

海工吊篮模型箱401沿从第一端到第二端的长度方向分为第一段4016、第二段4018和位于第一段4016和第二段4018中间且用于放置海工结构1300的中间段4017，中间段4017的底壁向外突出以形成凹槽4020，此时，凹槽4020内和槽腔4011的底面上设有土质海床700，也就是说，第一段4016的底面上放置有长度与第一段4016的周长相同的土质海床700，第二段4018的底面上放置有长度与第二段4018的周长相同的土质海床700，凹槽4020内放置有土质海床700，且凹槽4020内的土质海床700的顶面与第一段4016和第二段4018上的土质海床700的顶面平齐。槽腔4011内填充有水1200。造流机1000设在第一段4016内且邻近进水口4014，用于在槽腔4011内产生海流，在本发明的一些实施例中，造流机1000为推板式造流机。

具体地，第一段4016为造波流段，中间段4017为中部试验段，第二段4018为消能段，第一段4016由造流机1000产生单向或往复的海流，中间段4017的凹槽4020中设有土质海床700，用于模拟不同深度的砂质或淤泥质海床地基，地基中可布置海上风机、海洋平台、海上浮式结构等海工结构，从而在海工吊篮模型箱401处于超重力场下，造流机1000在第一段4016上产生海流，该海流从第一段4016传递到中间段4017，此时可通过设置在中间段4017的海工结构1300模拟海流-海工机构-海床的相互作用，最后海流经第二段4018消能后从出水口排出。其中，值得理解的是，本发明的巨型海工离心机中的测试系统等对模拟的海流-海工结构-土质海床的相互作用的结果进行测试。

根据本发明实施例的用于巨型海工离心机的超重力场造流装置，通过使得海工吊篮模型箱401形成为圆弧形，在巨型海工离心机旋转的过程中可在海工吊篮模型箱401中产生分布均匀合理的超重力场，在超重力场的作用下，可通过造流机1000再现海流过程，模拟海洋环境下海流-海工结构-土质海床的相互作用，且模拟的海流过程逼真，结果精确，为海洋工程设计和施工技术突破提供高水平的实验平台。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，槽腔4011的底壁内设有出水通道4023，出水通道4023具有进口40231和出口40232，出水通道4023的进口40231与出水口相连，出水通道4023的出口40232形成在凹槽4020的底壁的外表面上，此时，从进水口4014进入到槽腔4011内的水流通过出水口进入到出水通道4023内，并流经整个出水通道4023后从出水通道4023的出口40232排出槽腔4011。可选地，如图6所示，出水通道4023的出口40232位于凹槽4020的底壁的中心位置。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，第一段4016和第二段4018的周长相同且相对于中间段4017彼此对称，从而可进一步保证模拟的海流过程逼真、结果精确。进一步地，凹槽4020的底壁为平的，从而可便于海工吊篮模型箱401的加工成型，进一步保证超重力场在海工吊篮模型箱401内分布合理均匀。如图1所示，在本发明的一些示例中，海工吊篮模型箱401具有矩形横截面，从而进一步保证离心加速度场在海工吊篮模型箱401上分布均匀。

为了便于向海工吊篮模型箱401内放置土质海床700和海工结构1300，在本发明的一些实施例中，如图6所示，海工吊篮模型箱401的中间段4017的顶壁上设有顶部开口，顶部开口由盖板4022密封。

根据本发明的一些实施例，海工吊篮模型箱401还设有加压气口，超重力场造流装置还包括与加压气口相连用于向槽腔4011内施加加压气体以增加槽腔4011内的气压的增压器，从而使得本发明的超重力场造流装置可在水深为150米以上的深水中再现海流过程，以模拟超过150米的深海中的海流-海工结构-土质海床的相互作用。

在本发明的一些实施例中，第二段4018内设有邻近第二端的消能结构，具体地，该消能结构为斜坡，从而提高第二段4018对海流的消能作用。

如图12-图14所示，根据本发明的一些实施例，供水组件500包括环形水箱501、第一供水管502和第二供水管503，其中，环形水箱501可旋转地安装在转轴101上，环形水箱501设有环形上开口5011和水箱出水口5012。第一供水管502的第一端与水箱出水口5012相连，第一供水管502的第二端与进水口4014相连。第二供水管503的第一端与水源相连，第二供水管503的第二端设在环形上开口5011的上方且与环形上开口5011相对。此时，从水源排出的水1200进入到第二供水管503内，并从第二供水管503经过环形上开口5011进入到环形水箱501内，接着水流借助转轴101转动的离心力从水箱出水口5012排入到第一供水管502内，并从第一供水管502经过进水口4014进入到槽腔4011内。根据本发明实施例的供水组件500结构简单可靠，保证从水源排出的水1200可进入到槽腔4011内。

具体地，如图12和图13所示，第二供水管503上设有水泵2100，巨型海工离心机10000设在离心机室1700内，离心机室1700的内壁上设有环形集水槽1701，在巨型离心机1000旋转时环形集水槽1701与出水通道4023的出口40232相对，环形集水槽1701与集水池1800相连，集水池1800的下方设有用作水源的沉砂池1900，沉砂池1900与集水池1800连通。更具体地，离心机室1700的内壁上设有沿厚度方向贯穿其且与环形集水槽1701连通的集水口1702，该集水口1702通过回流管道2000与集水池1800连通，当超重力场造流装置受到超重力场作用，即海工吊篮模型箱401处于水平状态且绕转轴101转动，此时从槽腔4011排出的水流会在离心力的作用下排入环形集水槽1701内，环形集水槽1701内的水流经集水口1702和回流管道2000汇聚在集水池1800内，然后经过沉砂池1900过滤，过滤后的清水经水泵2100返回到环形水箱501内以完成水流的循环。

根据本发明实施例的超重力场造流装置主要用于模拟海洋环境下各海工结构与海床系统的多相、多尺度、多过程物理力学行为和动力相互作用，主要瞄准三个类迫切需要解决的重大海洋工程科学问题：1）海流-海工结构-土质海床的共同作用问题；2）海洋自然灾害及工程风险问题；3）海底勘探方法验证和岩土工程评价问题。旨在实现四个重大科学目标：1）再现海洋环境下海工结构—土质海床的动力学形成；2）揭示海工结构灾变规律；3）建立海洋流体-海工结构-土质海床相互作用理论；4）对比大型海工结构系统设计方案，为海洋工程设计、施工技术突破提供高水平的试验验证平台。

下面参考图1、图2、图7、图12-图14详细描述根据本发明实施例的巨型海工离心机的第二海工吊篮用于模拟海洋波浪时即相当于超重力场造波装置时的结构和工作原理。

根据本发明实施例的用于巨型海工离心机的超重力场造波装置，如图7所示，包括：海工吊篮模型箱401和造波机1100，其中，海工吊篮模型箱401为圆弧形，海工吊篮模型箱401内具有槽腔4011，海工吊篮模型箱401的第一端（如图7中所示的左端）的端面上设有与供水组件500相连的进水口4014，海工吊篮模型箱401的第二端（如图7中所示的右端）的端面上设有出水口，从进水口4014进入到槽腔4011内的水1200从出水口排出以产生大量的水流循环从而实现造波的目的和满足造波时产生的水量流失。其中值得说明的是，该供水组件500可为任何装置，只要可满足在超重力场下向槽腔4011内供水即可。

海工吊篮模型箱401沿从第一端到第二端的长度方向分为第一段4016、第二段4018和位于第一段4016和第二段4018中间且用于放置海工结构1300的中间段4017，第二段4018内设有邻近第二端的消能结构4019，可选地，消能结构4019为斜坡。中间段4017的底壁向外突出以形成凹槽4020，此时，凹槽4020内和槽腔4011的底面上设有土质海床700，也就是说，第一段4016的底面上放置有长度与第一段4016的周长相同的土质海床700，第二段4018的底面上放置有长度与第二段4018的周长相同的土质海床700，凹槽4020内放置有土质海床700，且凹槽4020内的土质海床700的顶面与第一段4016和第二段4018上的土质海床700的顶面平齐。槽腔4011内填充有水1200。

造波机1100设在第一段4016内且邻近进水口4014，用于在槽腔4011内产生波浪，在本发明的一些实施例中，造波机1100为推板式造波机，且造波机1100可采用主动控制造波系统，有效消除结构物的回波反射效应，造波机1100中的伺服控制系统通过集成显示终端设置驱动器参数为交流伺服电机提供驱动信号，基于ISA/PCI总线能够精确地控制所发出的脉冲频率、脉冲个数及频率变化率，能够满足全数字伺服电机的各种复杂控制要求，同时造波机1100控制软件采用高精度时间函数实现精确控制，从而实现吸收式造波的闭环控制。

具体地，第一段4016为造波流段，中间段4017为中部试验段，第二段4018为消能段，第一段4016由造波机1100产生规则波浪、任意波谱的随机波浪、海啸孤立波、椭圆余弦浅水波等波浪运动，采用吸收式造波闭环控制，中间段4017的凹槽4020中设有土质海床700，用于模拟不同深度的砂质或淤泥质海床地基，地基中可布置海上风机、海洋平台、海上浮式结构等海工结构，从而在海工吊篮模型箱401处于超重力场下，造波机1100在第一段4016上产生波浪运动，该波浪从第一段4016传递到中间段4017，此时可通过设置在中间段4017的海工结构1300模拟海洋波浪-海工机构-海床的相互作用，最后波浪经第二段4018内的消能结构消能后从出水口排出。值得理解的是，本发明的巨型海工离心机中的测试系统等对模拟的海洋波浪-海工结构-土质海床的相互作用的结果进行测试。

根据本发明实施例的用于巨型海工离心机的超重力场造波装置，通过使得海工吊篮模型箱401形成为圆弧形，在巨型海工离心机旋转的过程中可在海工吊篮模型箱401中产生分布均匀合理的超重力场，在超重力场的作用下，可通过造波机1100再现海洋波浪过程，模拟海洋环境下海洋波浪-海工结构-土质海床的相互作用，且模拟的海洋波浪过程逼真，结果精确，为海洋工程设计和施工技术突破提供高水平的实验平台。

在本发明的一些实施例中，如图7所示，槽腔4011的底壁内设有出水通道4023，出水通道4023具有进口40231和出口40232，出水通道4023的进口40231与出水口相连，出水通道4023的出口40232形成在凹槽4020的底壁的外表面上，此时，从进水口4014进入到槽腔4011内的水流通过出水口进入到出水通道4023内，并流经整个出水通道4023后从出水通道4023的出口40232排出槽腔4011。可选地，如图7所示，出水通道4023的出口40232位于凹槽4020的底壁的中心位置。

在本发明的一些实施例中，如图7所示，第一段4016和第二段4018的周长相同且相对于中间段4017彼此对称，从而可进一步保证模拟的海洋波浪过程逼真、结果精确。进一步地，凹槽4020的底壁为平的，从而可便于海工吊篮模型箱401的加工成型，进一步保证超重力场在海工吊篮模型箱401内分布合理均匀。如图1所示，在本发明的一些示例中，海工吊篮模型箱401具有矩形横截面，从而进一步保证离心加速度场在海工吊篮模型箱401上分布均匀。

为了便于向海工吊篮模型箱401内放置土质海床700和海工结构1300，在本发明的一些实施例中，如图7所示，海工吊篮模型箱401的中间段4017的顶壁上设有顶部开口，顶部开口由盖板4022密封。

如图12-图14所示，根据本发明的一些实施例，供水组件500包括环形水箱501、第一供水管502和第二供水管503，其中，环形水箱501可旋转地安装在转轴101上，环形水箱501设有环形上开口5011和水箱出水口5012。第一供水管502的第一端与水箱出水口5012相连，第一供水管502的第二端与进水口4014相连。第二供水管503的第一端与水源相连，第二供水管503的第二端设在环形上开口5011的上方且与环形上开口5011相对。此时，从水源排出的水1200进入到第二供水管503内，并从第二供水管503经过环形上开口5011进入到环形水箱501内，接着水流借助转轴101转动的离心力从水箱出水口5012排入到第一供水管502内，并从第一供水管502经过进水口4014进入到槽腔4011内。根据本发明实施例的供水组件500结构简单可靠，保证从水源排出的水1200可进入到槽腔4011内。

具体地，如图12和图13所示，第二供水管503上设有水泵2100，巨型海工离心机10000设在离心机室1700内，离心机室1700的内壁上设有环形集水槽1701，在巨型离心机1000旋转时环形集水槽1701与出水通道4023的出口40232相对，环形集水槽1701与集水池1800相连，集水池1800的下方设有用作水源的沉砂池1900，沉砂池1900与集水池1800连通。更具体地，离心机室1700的内壁上设有沿厚度方向贯穿其且与环形集水槽1701连通的集水口1702，该集水口1702通过回流管道2000与集水池1800连通，当超重力场造流装置受到超重力场作用，即海工吊篮模型箱401处于水平状态且绕转轴101转动，此时从槽腔4011排出的水流会在离心力的作用下排入环形集水槽1701内，环形集水槽1701内的水流经集水口1702和回流管道2000汇聚在集水池1800内，然后经过沉砂池1900过滤，过滤后的清水经水泵2100返回到环形水箱501内以完成水流的循环。

根据本发明实施例的用于巨型海工离心机的超重力场造波装置主要用于模拟海洋环境下各海工结构与海床系统的多相、多尺寸、多过程物理力学行为和动力相互作用，主要瞄准三大类迫切需要解决的重大海洋工程科学问题：1）海洋波浪-海工结构-土质海床的共同工作问题；2）海洋自然灾害及工程风险问题；3）海底勘探方法验证和岩土工程评价问题。旨在实现四大重大科学目标：1）再现海洋环境下海工结构-土质海床的动力学行为；2）揭示海工结构灾变规律；3）建立海洋波浪-海工结构-土质海床相互作用理论；4）对比大型海工结构系统设计方案，为海洋工程设计、施工技术突破提供高水平的试验验证平台。

下面参考图1、图2和图8描述根据本发明实施例的巨型海工离心机中的第二海工吊篮用于模拟海洋地震时即相当于超重力场加震装置的结构和工作原理。

根据本发明实施例的用于巨型海工离心机的超重力场加震装置，如图8所示，包括：海工吊篮模型箱401、震动台模型箱600和震动台800，其中，海工吊篮模型箱401为圆弧形，海工吊篮模型箱401内具有槽腔4011，海工吊篮模型箱401的第一端（如图8所示的左端）的端面上设有进水口4014，海工吊篮模型箱401的第二端（如图8所示的右端）的端面上设有出水口，海工吊篮模型箱401沿从第一端到第二端的长度方向分为第一段4016、第二段4018和位于第一段4016和第二段4018中间且用于放置海工结构1300的中间段4017，第二段4018内设有邻近第二端的消能结构4019，中间段4017的底壁向外突出以形成凹槽4020。可选地，消能结构4019为斜坡。值得说明的是，超重力场加震装置还包括与进水口4014相连的供水组件，该供水组件可通过进水口4014向槽腔4011内供水。

震动台模型箱600的上端敞开，震动台模型箱600设在凹槽4020内，震动台模型箱600的上端的外周沿与凹槽4020的上端的外周壁之间通过密封装置1400密封以形成震动台空间1500，槽腔4011的底面上和震动台模型箱600内设有土质海床700，槽腔4011内填充有水。也就是说，第一段4016的底面上放置有长度与第一段4016的周长相同的土质海床700，第二段4018的底面上放置有长度与第二段4018的周长相同的土质海床700，震动台模型箱600内放置有土质海床700，且震动台模型箱600内的土质海床700的顶面与第一段4016和第二段4018上的土质海床700的顶面平齐。

震动台800设在震动台空间1500内，震动台模型箱600设在震动台800上，震动台800用于产生震动且将震动施加给震动台模型箱600，以在土质海床700和海工结构1300中产生力学响应，从而模拟海洋地震。此时由于密封装置1400将震动台800和震动台模型箱600分开，可避免上层水、泥沙进入到震动台800内，对震动台800起到保护作用，延长震动台800的使用寿命。

具体地，震动台800由液压系统驱动产生水平方向的激震，激震的加速度为0-40g，频率为0-350Hz，以模拟地震烈度为9度的地震，更具体地，地震波形可为正弦波和任意地震波，震动台800的台面可为长60cm、宽60cm，震动台800的设计负载为100-500kg。其中，值得理解的是，震动台空间1500内还设有滑轨系统和数据采集系统等以用于采集震动台800产生的激震的加速度和频率。同时，值得理解的是，本发明的巨型海工离心机中的测试系统等对模拟的海洋地震-海工结构-土质海床的相互作用的结果进行测试。

其中，本发明实施例的超重力场加震装置还可包括造流机、造波机、造风暴组件中的至少一个，从而可在超重力场下再现海流过程、再现海洋波浪过程、再现海洋风波过程，进而对海工结构施加超强地震、波浪和海流耦合作用的极端荷载。此时值得说明的是，当超重力场加震装置包括造流机和/或造波机时，可通过从进水口4014进水并从出水口排水以产生大量的水流循环从而实现造流和/或造波。此时，且值得说明的是，该供水组件可为任何装置，只要可满足在超重力场下向槽腔4011内供水即可。

此时，第一段4016为造波、流、风段，中间段4017为中部试验段，第二段4018为消能段，第一段4016可由造流机产生单向或往复的海流，和/或由造波机产生波浪运动、和/或由造风暴组件产生风暴过程，中间段4017的凹槽4020中设有土质海床700，用于模拟不同深度的砂质或淤泥质海床地基。第二段4018可对传递到第二段4018的水流进行消能后从出水口排出。

值得说明的是，当本发明的超重力场加震装置内未设有造流机和/或造波机时，即该超重力场加震装置只用来模拟海洋环境下海洋地震-海工结构-土质海床的相互作用时或者是还同时模拟海洋环境下波浪-海工结构-土质海床的相互作用时，在超重力场加震装置中的震动台800处于未运行状态时，可通过进水口4014向槽腔4011内排水以使得槽腔4011内填充有水，此时出水口处于关闭状态，且在超重力场加震装置中的震动台800处于未运行状态时，可通过打开出水口向外排水以更换槽腔4011内的水1200。同时在该超重力场加震装置中的震动台800处于运行状态时，进水口4014和出水口处于关闭状态。

根据本发明实施例的用于巨型海工离心机的超重力场加震装置，通过使得海工吊篮模型箱401形成为圆弧形，在巨型海工离心机旋转的过程中可在海工吊篮模型箱401中产生分布均匀合理的超重力场，在超重力场的作用下，通过将震动台800产生的震动施加给震动台模型箱600，在土质海床700和海工结构1300中产生力学响应，从而可在超重力场下再现海洋地震过程，模拟海洋环境下海洋地震-海工结构-土质海床的相互作用，且模拟的海洋地震过程逼真，结果精确，为海洋工程设计和施工技术突破提供高水平的实验平台。

在本发明的一些实施例中，如图8所示，槽腔4011的底壁内设有出水通道4023，出水通道4023具有进口40231和出口40232，出水通道4023的进口40231与出水口相连，出水通道4023的出口40232形成在凹槽4020的底壁的外表面上，此时，从进水口4014进入到槽腔4011内的水流通过出水口进入到出水通道4023内，并流经整个出水通道4023后从出水通道4023的出口40232排出槽腔4011。可选地，如图8所示，出水通道4023的出口40232位于凹槽4020的底壁的中心位置。

在本发明的一些实施例中，如图8所示，第一段4016和第二段4018的周长相同且相对于中间段4017彼此对称，从而可进一步保证模拟的海流地震过程逼真、结果精确。进一步地，凹槽4020的底壁为平的，从而可便于海工吊篮模型箱401的加工成型，且进一步保证超重力场在海工吊篮模型箱401内分布合理均匀。如图1所示，在本发明的一些示例中，海工吊篮模型箱401具有矩形横截面，从而进一步保证离心加速度场在海工吊篮模型箱401上分布均匀。

为了便于向海工吊篮模型箱401内放置土质海床700和海工结构1300，在本发明的一些实施例中，如图8所示，海工吊篮模型箱401的中间段4017的顶壁上设有顶部开口，顶部开口由盖板4022密封。

根据本发明实施例的巨型海工离心机的超重力场加震装置主要用于模拟海洋环境下各海工结构与海床系统的多相、多尺度、多过程物理力学行为和动力相互作用，主要瞄准两大类迫切需要解决的重大海洋工程科学问题：1）海底强震-海工结构-土质海床的共同工作问题；2）海洋自然灾害及工程风险问题。旨在实现四个重大科学目标：1）再现海洋环境下海工结构-土质海床的动力学行为；2）揭示海工结构灾变规律；3）建立海底强震-海工结构-土质海床相互作用理论；4）对比大型海工结构系统设计方案，为海洋工程设计、施工技术突破提供高水平的试验验证平台。

下面参考图1、图2、图9-图11描述根据本发明实施例的巨型海工离心机中的第二海工吊篮用于模拟海洋风暴时即相当于超重力场造风装置的结构和工作原理。

根据本发明实施例的用于巨型海工离心机的超重力场造风装置，如图9所示，包括：海工吊篮模型箱401和造风暴组件，该造风暴组件包括蜂窝器901、鼓风机902和抽风机903，其中，海工吊篮模型箱401为圆弧形，海工吊篮模型箱401内具有槽腔4011，海工吊篮模型箱401的第一端（如图9中所示的左端）的端面上设有进风口4012和与供水组件连通的进水口4014，海工吊篮模型箱401的第二端（如图9中所示的右端）的端面上设有出风口4013和出水口，此时通过从进风口4012往槽腔4011内吹风且从出风口4013往外抽风以形成风力循环从而实现造风的目的。

海工吊篮模型箱401沿从第一端到第二端的长度方向分为第一段4016、第二段4018和位于第一段4016和第二段4018中间且用于放置海工结构1300的中间段4017，第二段4018内设有邻近第二端的消能结构4019，可选地，消能结构4019为斜坡。中间段4017的底壁向外突出以形成凹槽4020，凹槽4020内和槽腔4011的底面上设有土质海床700，也就是说，第一段4016的底面上放置有长度与第一段4016的周长相同的土质海床700，第二段4018的底面上放置有长度与第二段4018的周长相同的土质海床700，凹槽4020内放置有土质海床700，且凹槽4020内的土质海床700的顶面与第一段4016和第二段4018上的土质海床700的顶面平齐。槽腔4011内填充有水1200。

其中，值得说明的是，在超重力场造风装置中的造风暴组件处于未运行状态时，可通过进水口4014向槽腔4011内供水以使得槽腔4011内填充有水1200，此时出水口处于关闭状态。且可在超重力场造风装置中的造风暴组件处于未运行状态时，通过出水口向外排水进对槽腔4011内的水进行更换。在超重力场造风装置中的造风暴组件处于运行状态时，进水口4014和出水口均处于关闭状态。

蜂窝器901设在第一段4016内且邻近进风口4012。鼓风机902与进风口4012相连，用于通过进风口4012向槽腔4011内鼓风。抽风机903与出风口4013相连，用于通过出风口4013从槽腔4011内抽风。从而利用回流式或者直流式风洞原理通过鼓风机902、蜂窝器901和抽风机903产生水平方向的人造可控风，以模型典型的海洋风暴过程。具体地，本发明的人造可控风的风速范围为0-30m/s，即在风速最大时可模拟十级台风的海洋风暴过程，其马赫数低于0.4。

具体地，第一段4016为造风段，中间段4017为试验段、第二段4018为消能段，此时，造风段4016利用风洞原理产生水平方向、速度范围为0-30m/s的人造可控风，其马赫数低于0.4。在中部气体流速均匀的试验段4017布置海工结构1300，模拟海面上气流流动与海工结构的相互作用，空气流经过试验段4017后再经消能段4018消能后由抽风机903抽出槽腔4011以形成回流。其中，值得理解的是，本发明的超重力场造风装置还包括测试系统等以对模拟的海洋风暴过程-海工结构-土质海床的相互作用的结果进行测试。

根据本发明实施例的巨型海工离心机的超重力场造风装置，通过使得海工吊篮模型箱401形成为圆弧形，在巨型海工离心机旋转的过程中可在海工吊篮模型箱401中产生分布均匀合理的超重力场，在超重力场的作用下，通过鼓风机902、蜂窝器901和抽风机903产生人造可控风，从而能够在超重力场下再现海洋风暴过程，模拟海洋环境下海洋风暴过程-海工结构-土质海床的相互作用，且模拟的海洋风暴过程逼真，结果精确，为海洋工程设计和施工技术突破提供高水平的实验平台。

在本发明的一些实施例中，如图9所示，槽腔4011的底壁内设有出水通道4023，出水通道4023具有进口40231和出口40232，出水通道4023的进口40231与出水口相连，出水通道4023的出口40232形成在凹槽4020的底壁的外表面上，此时，槽腔4011内的水流通过出水口进入到出水通道4023内，并流经整个出水通道4023后从出水通道4023的出口40232排出槽腔4011。从而可便于排放槽腔4011内的水。可选地，如图9所示，出水通道4023的出口40232位于凹槽4020的底壁的中心位置。其中，值得说明的是，在超重力场造风装置处于运行状态时，出水通道4023处于关闭状态。

在本发明的一些实施例中，如图9所示，第一段4016和第二段4018的周长相同且相对于中间段4017彼此对称，从而可进一步保证模拟的海流过程逼真、结果精确。进一步地，凹槽4020的底壁为平的，从而可便于海工吊篮模型箱401的加工成型，进一步保证超重力场在海工吊篮模型箱401内分布合理均匀。如图1和图10所示，在本发明的一些示例中，海工吊篮模型箱401具有矩形横截面，从而进一步保证离心加速度场在海工吊篮模型箱401上分布均匀。

为了便于向海工吊篮模型箱401内放置土质海床700和海工结构1300，在本发明的一些实施例中，如图9所示，海工吊篮模型箱401的中间段4017的顶壁上设有顶部开口，顶部开口由盖板4022密封。

根据本发明的一些实施例，如图9和图11所示，用于巨型海工离心机的超重力场造风装置还包括风道904，该风道904具有矩形横截面，风道904设在槽腔4011内的上部，风道904朝向槽腔4011的底壁的一侧敞开，从而通过设有风道904可导引风的流向，进一步保证人造可控风为水平流向，以进一步保证海洋风暴过程逼真，结果精确。

进一步地，如图11所示，风道904具有矩形横截面且沿从长度方向分为稳定段9041、收缩段9042、试验段9043、放大段9044和抽风回气段9045，其中，稳定段9041和抽气回收段9045具有恒定的横截面积，收缩段9042的横截面积沿长度方向逐渐减小，放大段9044的横截面积沿长度方向逐渐增大，试验段9043具有恒定的横截面积。从而可保证经过试验段9043的气体流速稳定，以保证模拟的海洋风暴过程-海工结构-土质海床的动力相互作用的结果精确。

根据本发明实施例的用于巨型海工离心机的超重力场造风装置主要用于模拟海洋环境下各海工结构与海床系统的多相、多尺度、多过程物理力学行为和动力相互作用，主要瞄准三大类迫切需要解决的重大海洋工程科学问题：1）海洋风暴过程-海工结构-土质海床的共同工作问题；2）海洋自然灾害及工程风险问题；3）海底勘探方法验证和岩土工程评价问题。旨在实现四个重大科学目标：1）再现海洋环境下海工结构-土质海床的动力学行为；2）揭示海工结构灾变规律；3）建立海洋风暴过程-海工结构-土质海床相互作用理论；4）对比大型海工结构系统设计方案，为海洋工程设计、施工技术突破提供高水平的试验验证平台。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种巨型海工离心机，其特征在于，包括：

机架；

转臂，所述转臂可旋转地安装所述机架的转轴上；

第一海工吊篮，所述第一海工吊篮可上下摆动地连接在所述转臂的第一端；

第二海工吊篮，所述第二海工吊篮可上下摆动地连接在所述转臂的第二端，所述第二海工吊篮具有圆弧形的海工吊篮模型箱，所述海工吊篮模型箱内具有槽腔，所述海工吊篮模型箱的第一端的端面上设有进风口和与供水组件相连的进水口，所述海工吊篮模型箱的第二端的端面上设有出风口和出水口，所述海工吊篮模型箱沿从所述第一端到所述第二端的长度方向分为第一段、第二段和位于所述第一段和第二段中间且用于放置海工结构的中间段，所述第二段的内设有邻近所述第二端的消能结构，所述中间段的底壁向外突出以形成凹槽；

震动台模型箱，所述震动台模型箱的上端敞开，所述震动台模型箱设在所述凹槽内，所述震动台模型箱的上端的外周沿与所述凹槽的上端的外周壁之间通过密封装置密封以形成震动台空间，所述槽腔的底面上和所述震动台模型箱内设有土质海床，所述槽腔内填充有水；

震动台，所述震动台设在所述震动台空间内，所述震动台模型箱设在所述震动台上，所述震动台用于产生震动且将所述震动施加给所述震动台模型箱；

造风暴组件，所述造风暴组件用于在所述槽腔内产生风暴；

造流机，所述造流机设在所述第一段内且邻近所述进水口，用于在所述槽腔内产生海流；和造波机，所述造波机设在所述第一段内且邻近所述进水口，用于在所述槽腔内产生波浪。

2.根据权利要求1所述的巨型海工离心机，其特征在于，所述造风暴组件包括：

蜂窝器，所述蜂窝器设在所述第一段内且邻近所述进风口；

鼓风机，所述鼓风机与所述进风口相连，用于通过所述进风口向所述槽腔内鼓风；和

抽风机，所述抽风机与所述出风口相连，用于通过所述出风口从所述槽腔内抽风。

3.根据权利要求2所述的巨型海工离心机，其特征在于，所述造风暴组件还包括风道，所述风道具有矩形横截面，所述风道设在所述槽腔内的上部，所述风道朝向所述槽腔的底壁的一侧敞开，所述风道具有矩形横截面且沿从所述长度方向分为稳定段、收缩段、试验段、放大段和抽风回气段，所述稳定段和所述抽风回气段具有恒定的横截面积，所述收缩段的横截面积沿所述长度方向逐渐减小，所述放大段的横截面积沿所述长度方向逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的巨型海工离心机，其特征在于，所述第一海工吊篮包括：

吊架；

高压密封模型箱，所述高压密封模型箱安装在所述吊架内，所述高压密封模型箱内具有箱腔，所述高压密封模型箱的壁内设有加压口，所述箱腔的底面上设有土质海床，所述箱腔内填充有水；和

加压组件，所述加压组件与所述高压密封模型箱的加压口相连，用于对所述箱腔内的水加压。

5.根据权利要求4所述的巨型海工离心机，其特征在于，所述加压组件包括：

柔性囊，所述柔性囊设在所述箱腔的水中且所述柔性囊的开口端延伸到所述加压口内；

流体管，所述流体管与所述柔性囊的开口端相连，用于从加压流体源向所述柔性囊内供给加压流体或从所述柔性囊内排出加压流体。

6.根据权利要求5所述的巨型海工离心机，其特征在于，所述加压组件还包括防护网罩，所述防护网罩设在所述箱腔内且安装到所述高压密封模型箱的壁上，所述防护罩的开口部伸入加压口内，所述柔性囊容纳在所述防护网罩内且所述柔性囊的开口端伸出所述防护网罩。

7.根据权利要求1所述的巨型海工离心机，其特征在于，所述第一段和第二段的周长相同且相对于所述中间段彼此对称，所述海工吊篮模型箱具有矩形横截面，所述凹槽的底壁为平的，所述消能结构为斜坡。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的巨型海工离心机，其特征在于，所述供水组件包括：

环形水箱，所述环形水箱可旋转地安装在所述转轴上，所述环形水箱设有环形上开口和水箱出水口；

第一供水管，所述第一供水管的第一端与所述水箱出水口相连，所述第一供水管的第二端与所述进水口相连；和

第二供水管，所述第二供水管的第一端与水源相连，所述第二供水管的第二端设在所述环形上开口的上方且与所述环形上开口相对。

9.根据权利要求8所述的巨型海工离心机，其特征在于，所述槽腔的底壁内设有出水通道，所述出水通道具有进口和出口，所述出水通道的进口与所述出水口相连，所述出水通道的出口形成在所述凹槽的底壁的外表面上，所述出水通道的出口位于所述凹槽的底壁的中心位置。

10.根据权利要求9所述的巨型海工离心机，其特征在于，所述巨型海工离心机设在离心机室，所述离心机室的壁上设有环形集水槽，在所述巨型离心机旋转时所述环形集水槽与所述出水通道的出口相对，所述环形集水槽与集水池相连，所述集水池的下方设有用作所述水源的沉砂池，所述沉砂池与所述集水池连通。

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