CN108130883A - 一种模拟潮汐荷载的水位波动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，包括水位恒定系统、曲柄滑杆系统和传动系统。水位恒定系统包括恒水位水箱、进水管阀门、进水管、出水管阀门、出水管、连通管阀门、连通管和衬板A。曲柄滑杆系统包括竖杆、衬板B、滑膛、两个曲杆和两个圆环。传动系统包括减速器、电机以及插头。所述滑膛呈长方体形，长边对应的铅垂面上开有条形的贯通孔A，短边对应的铅垂面上开有贯通孔B，两个圆环分别穿过两侧的贯通孔B置于贯通孔A的指定位置；所述曲杆呈Z字形，一头套在圆环内，另一头连接减速器。本发明可用于模拟潮汐荷载，达到水位简谐变化的目标。本发明可以为水力边界呈简谐变化(如潮汐荷载)的实验提供技术支持。

Description

一种模拟潮汐荷载的水位波动装置
技术领域
本发明涉及一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，可提供简谐变化的边界水力条件。
背景技术
随着中国城市化进程的加快，东部沿海地区出现越来越多的沿海跨江工程，包括临海基坑、海底隧道等。这些工程都面临着同一个问题，即潮汐作用的影响。明水位的波动变化不仅仅影响着边界条件，也影响着总应力的变化，因此渗流场内部的水土压力响应是一个复杂的问题。由此可以看出试验研究的前提条件是提供一种稳定可靠的波动水位。已有研究往往将其简化为简谐变化。本发明可以提供这样一种模拟水位简谐变化的装置。
发明内容
本发明提供了一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，可以提供水位简谐波动的边界条件，主要用于实验研究，具有操作简单、成本低廉的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，包括水位恒定系统、曲柄滑杆系统和传动系统；所述水位恒定系统包括恒水位水箱、进水管阀门、进水管、出水管阀门、出水管、连通管阀门、连通管和衬板A；所述曲柄滑杆系统包括竖杆、衬板B、滑膛、两个曲杆和两个圆环；所述传动系统包括减速器、电机以及插头；所述恒水位水箱第一侧面顶部开有孔洞，用于安装进水管阀门；所述进水管阀门通过进水管和水源连接；所述恒水位水箱第二侧面中央开有孔洞，用于安装出水管阀门；所述出水管阀门与出水管一端连接；所述出水管另一端连接到地漏；所述恒水位水箱第三侧面底部开有孔洞，用于安装连通管阀门；所述连通管阀门与连通管连接；所述衬板A固定在恒水位水箱底部；所述衬板B固定在滑膛顶部；所述竖杆一端与衬板A固定连接，另一端与衬板B固定连接；所述滑膛呈长方体形，其中长边对应的铅垂面上开有条形的贯通孔A，短边对应的铅垂面上开有贯通孔B，所述贯通孔A和贯通孔B在同一水平面内，并相互垂直，两个圆环分别穿过两侧的贯通孔B置于贯通孔A的指定位置；所述曲杆呈Z字形，一头套在圆环内，另一头连接减速器，所述减速器与电机连接，所述电机通过插头连接电源。
进一步地，所述贯通孔B截面形状为两段半圆形，中间连接矩形，刚好能够放入圆环。
进一步地，所述曲杆为三根圆形截面的圆柱杆互相焊接而成。
进一步地，所述曲杆直径和圆环内径一致。
进一步地，所述恒水位水箱为五块正方形有机玻璃板通过AB胶粘接而成无顶水箱。
进一步地，所述衬板A材质为金属板，钻有四个螺纹孔，通过螺丝连接在恒水位水箱底部。
进一步地，所述衬板B材质为铁板，钻有四个螺纹孔，通过螺丝与滑膛连接。
进一步地，所述竖杆为铁杆，一端满焊在衬板A上，另一端满焊在衬板B上。
进一步地，所述滑膛为铝合金材质，所述曲杆材质为低碳钢。
本发明的有益效果是：
1、本发明可以提供简谐变化的边界水压，为研究潮汐荷载对工程的影响提供技术支持。
2、本发明可以通过调节Z字形曲杆中杆的长度来调节潮汐变化的幅值，通过调节减速器的齿轮比来调节潮汐变化的周期。
附图说明
图1为一种模拟潮汐荷载的水位波动装置效果图；
图2为水位恒定系统正视图；
图3为水位恒定系统俯视图；
图4为曲柄滑杆系统正视图；
图5为曲柄滑杆系统侧视图；
图6为曲柄示意图；
图7为传动系统示意图。
图中：恒水位水箱1；进水管阀门2；进水管3；出水管阀门4；出水管5；连通管阀门6；连通管7；衬板A8；竖杆9；衬板B10；滑膛11；曲杆12；贯通孔A13；贯通孔B14；圆环15；减速器16；电机17；插头18。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，包括水位恒定系统、曲柄滑杆系统和传动系统三个部分。
如图2、3所示，所述水位恒定系统包括恒水位水箱1、进水管阀门2、进水管3、出水管阀门4、出水管5、连通管阀门6、连通管7和衬板A8。所述恒水位水箱1为5块正方形有机玻璃板通过AB胶粘接而成无顶水箱；所述恒水位水箱1第一侧面顶部开有孔洞，用于安装进水管阀门2；所述进水管阀门2通过进水管3和水源连接，通过调整进水管阀门2可以控制进水速度；所述恒水位水箱1第二侧面中央开有孔洞，用于安装出水管阀门4；所述出水管阀门4与出水管5一端连接；所述出水管5另一端连接到地漏；所述恒水位水箱1第三侧面底部开有孔洞，用于安装连通管阀门6；所述连通管阀门6与连通管7连接；所述衬板A8材质为铁板，钻有四个螺纹孔，通过螺丝连接在恒水位水箱1底部。
如图4所示，所述曲柄滑杆系统包括竖杆9、衬板B10、滑膛11、两个曲杆12和圆环15。所述竖杆9为铁杆，一端满焊在衬板A8上，另一端满焊在衬板B10上；所述衬板B10材质为铁板，钻有四个螺纹孔，通过螺丝与滑膛11连接；所述滑膛11为铝合金材质，呈长方体形，内部开有图4所示的长方体贯通孔A13，用于放置曲杆12；如图5所示，所述滑膛11内部在水平面内与贯通孔A13垂直的另一方向开有贯通孔B14，用于安放图6所示曲杆12上的圆环15；所述贯通孔B14截面形状为两段半圆形，中间连接矩形，刚好能够放入圆环15；如图6所示，所述曲杆12呈Z字形，材质为低碳钢，一端套有圆环15，安放在滑膛11内，另一头连接减速器16。
如图7所示，所述传动系统包括减速器16、电机17以及插头18。所述减速器16一头连接曲杆12，另一头与电机17连接；所述插头18连接上电源后，整套装置开始工作，恒水位水箱1将在曲杆12的带动下呈简谐运动。
本发明工作过程如下：首先，将恒水位水箱1通过螺丝和衬板A8连接，通过螺丝将衬板B10固定在滑膛11上；然后将圆环15通过贯通孔B14放置到指定位置，再将曲杆12一端穿过圆环15放置在贯通孔A13内，另一端连接减速器16；通过螺丝螺母将减速器16和电机17连接；接着对另一组曲杆12、圆环15、减速器16、电机17进行同样的操作；打开进水管阀门2、出水管阀门4和连通管阀门6；将进水管3和水源相连，将出水管5和地漏相连，将连通管7和所需的试验仪器相连接，打开水源往恒水位水箱1内注水；待水位上升到出水管5位置时，通过调节进水管阀门2和出水管阀门4来控制进出水速率相同，从而控制恒水位水箱1内水位恒定；最后将两个插头18同时接入电源。恒水位水箱1便能够跟随曲杆12转动呈竖直方向的简谐运动；当恒水位水箱1随着曲杆12往上运动时，一部分水会通过连通管7进入到试验仪器；当恒水位水箱1随着曲杆12往下运动时，一部分水会通过连通管7从试验仪器进入到恒水位水箱1并通过出水管5排走，从而实现不同试验所需的简谐波动边界水头。

Claims (9)

1.一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，其特征在于，包括水位恒定系统、曲柄滑杆系统和传动系统；所述水位恒定系统包括恒水位水箱(1)、进水管阀门(2)、进水管(3)、出水管阀门(4)、出水管(5)、连通管阀门(6)、连通管(7)和衬板A(8)；所述曲柄滑杆系统包括竖杆(9)、衬板B(10)、滑膛(11)、两个曲杆(12)和两个圆环(15)；所述传动系统包括减速器(16)、电机(17)以及插头(18)；所述恒水位水箱(1)第一侧面顶部开有孔洞，用于安装进水管阀门(2)；所述进水管阀门(2)通过进水管(3)和水源连接；所述恒水位水箱(1)第二侧面中央开有孔洞，用于安装出水管阀门(4)；所述出水管阀门(4)与出水管(5)一端连接；所述出水管(5)另一端连接到地漏；所述恒水位水箱(1)第三侧面底部开有孔洞，用于安装连通管阀门(6)；所述连通管阀门(6)与连通管(7)连接；所述衬板A(8)固定在恒水位水箱(1)底部；所述衬板B(10)固定在滑膛(11)顶部；所述竖杆(9)一端与衬板A(8)固定连接，另一端与衬板B(10)固定连接；所述滑膛(11)呈长方体形，其中长边对应的铅垂面上开有条形的贯通孔A(13)，短边对应的铅垂面上开有贯通孔B(14)，所述贯通孔A(13)和贯通孔B(14)在同一水平面内，并相互垂直，两个圆环(15)分别穿过两侧的贯通孔B(14)置于贯通孔A(13)的指定位置；所述曲杆(12)呈Z字形，一头套在圆环(15)内，另一头连接减速器(16)，所述减速器(16)与电机(17)连接，所述电机(17)通过插头(18)连接电源。
2.根据权利要求1所述的一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，其特征在于，所述贯通孔B(14)截面形状为两段半圆形，中间连接矩形，刚好能够放入圆环(15)。
3.根据权利要求1所述的一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，其特征在于，所述曲杆(12)为三根圆形截面的圆柱杆互相焊接而成。
4.根据权利要求1所述的一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，其特征在于，所述曲杆(12)直径和圆环(15)内径一致。
5.根据权利要求1所述的一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，其特征在于，所述恒水位水箱(1)为五块正方形有机玻璃板通过AB胶粘接而成无顶水箱。
6.根据权利要求1所述的一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，其特征在于，所述衬板A(8)材质为金属板，钻有四个螺纹孔，通过螺丝连接在恒水位水箱(1)底部。
7.根据权利要求1所述的一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，其特征在于，所述衬板B(10)材质为铁板，钻有四个螺纹孔，通过螺丝与滑膛(11)连接。
8.根据权利要求1所述的一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，其特征在于，所述竖杆(9)为铁杆，一端满焊在衬板A(8)上，另一端满焊在衬板B(10)上。
9.根据权利要求1所述的一种模拟潮汐荷载的水位波动装置，其特征在于，所述滑膛(11)为铝合金材质，所述曲杆(12)材质为低碳钢。
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