CN112179614A - 一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置 - Google Patents

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黄惠明
李思琪
沈林生
孙典红
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Abstract

本发明公开了一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，包括水槽和保护箱，保护箱置于水槽内，保护箱的上口边缘与水槽试验段的下口边缘密封连接，保护箱的底壁上设有升降装置，升降装置的顶部设有支撑板，支撑板上铺设有泥沙，泥沙的顶部露出水槽试验段的下口；水槽试验段一侧壁上从底部到顶部依次等距离设有多个激光发射器，水槽试验段另一侧壁上从底部到顶部依次等距离设有多个与激光发射器一一对应的激光接收器，升降装置、激光发射器和激光接收器均与控制端电连接；本发明实现了在床面泥沙实时冲淤条件下的床面自动升降，保障了试验全过程的水流条件及床面泥沙条件的统一性。

Description

一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域，具体是一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置。
背景技术
泥沙冲淤试验研究是河口海岸水沙运动研究的重要组成部分，是现阶段科学研究的热点。当前，关于泥沙冲淤试验观测研究的重要技术手段就是在试验室中通过水槽等试验设备，开展相关试验观测研究。
试验室中开展的泥沙冲淤水槽试验主要包括泥沙的起动、冲刷、起悬、淤积等内容。为了获得与水动力条件匹配的泥沙冲淤特征，泥沙冲淤试验往往需要针对数组特定的水动力条件，开展相应的泥沙冲淤试验。随着试验室控制技术的持续发展，特定水动力条件的调控相对较为精确且稳定，可在整个实验过程中维持某特定水动力条件的整体稳定和持续性。
但是，泥沙冲淤试验中不可避免床面泥沙的起动、再悬浮、冲刷、沉降、淤积等系列泥沙冲淤运动过程，而随着泥沙冲淤的发生和持续发展，试验段泥沙床面将不可避免出现冲刷坑、沙波、堆积体等各种形态，使得泥沙床面厚度相应增大和减小，进而引起试验段局部水深、水动力等条件发生调整。典型的例子如，当试验段床面泥沙持续发生冲刷时，床面泥沙高度不断降低，当泥沙表面低于试验段水槽的底板时，试验段床面形成凹状坑形态，此时，一方面作用于试验段泥沙表面的水动力条件将发生调整，另一方面试验段泥沙冲刷强度将由于床面降低造成泥沙供给不足而逐渐减弱甚至完全消亡。
因而，这将造成针对某个特定水动力条件的泥沙冲淤试验过程中，试验段上游及下游侧水动力条件无法与试验段内的水动力条件始终保持一致，试验段内的水动力条件将随着泥沙床面厚度的持续增大、减小而发生持续变化；即，针对某特定水动力条件下的泥沙冲淤试验中，泥沙冲淤试验段内的水动力条件可能持续偏离试验所针对的某特定水动力条件，由此使得获得的泥沙冲淤试验成果无法与相应的某特定水动力条件对应，进而造成试验成果与实际成果的偏差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，以解决现有技术中由于床面泥沙形态的剧烈变化而引起水动力条件显著调整，造成试验成果与实际成果存在偏差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，包括水槽和保护箱，保护箱置于水槽内，保护箱的上口边缘与水槽试验段的下口边缘密封连接，保护箱的底壁上设有升降装置，升降装置的顶部设有支撑板，支撑板上铺设有泥沙，泥沙的顶部露出水槽试验段的下口；水槽试验段一侧壁上从底部到顶部依次等距离设有多个激光发射器，水槽试验段另一侧壁上从底部到顶部依次等距离设有多个与激光发射器一一对应的激光接收器，升降装置、激光发射器和激光接收器均与控制端电连接。
进一步的，激光发射器和与其对应的激光接收器之间的中心线与泥沙的顶部齐平。
进一步的，升降装置包括升降台和用于带动升降台上升和下降的双向马达，双向马达设置于升降台上，双向马达与控制端电连接，支撑板设置于升降台的顶部。
进一步的，保护箱的底部设有用于调节保护箱水平度的可调底座，保护箱上设有水平仪。
进一步的，可调底座设有四个，分别位于保护箱底部的四个顶角处。
进一步的，支撑板的四周与保护箱的内侧壁密封接触。
进一步的，保护箱的上口边缘与水槽试验段的下口边缘接触的位置处设有玻璃胶。
进一步的，控制端包括电脑。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，当床面泥沙形态发生变化时，激光接收器接收到的激光束强度占激光发射器发射的激光束强度的百分率将随之发生改变，当百分率变副超过5%时，控制端自动控制升降装置上升或下降，对支撑板的高度进行调节，进而调整露出水槽试验段下口的床面泥沙高度，随之将实时改变激光接收器接收到的激光束强度占激光发射器发射的激光束强度的百分率，直至重新恢复至初始值，如此往复，进而实现床面实时冲淤条件下的床面自适应升降，使得床面泥沙冲淤试验全过程都能维持合理的床面高度，确保同一水流条件试验结果的统一性。本发明实现了在床面泥沙实时冲淤条件下的床面自动升降，保障了试验全过程的水流条件及床面泥沙条件的统一性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置的结构示意图。
图中：1-水槽、2-保护箱、3-电脑、4-支撑板、5-泥沙、6-激光发射器、7-激光接收器、8-升降台、9-双向马达、10-可调底座、11-水平仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，是本发明实施例提供的一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，包括水槽1和保护箱2，保护箱2置于水槽1内，保护箱2的上口边缘与水槽1试验段的下口边缘密封连接，保护箱2的底壁上设有升降装置，升降装置的顶部设有支撑板4，支撑板4上铺设有泥沙5，泥沙5的顶部露出水槽1试验段的下口；水槽1试验段一侧壁上从底部到顶部依次等距离设有20个激光发射器6，水槽1试验段另一侧壁上从底部到顶部依次等距离设有20个与激光发射器6一一对应的激光接收器7，升降装置、激光发射器6和激光接收器7均与控制端3电连接。
激光发射器6和与其对应的激光接收器7之间的中心线与泥沙5的顶部齐平，控制端3控制激光发射器6发射出的激光束一半被暴露于床面的泥沙阻断，一半照射激光接收器7，激光接收器7接收激光束并将激光束强度转换为电信号后传输给控制端3，控制端3计算激光接收器7接收到的激光束强度占激光发射器6发射的激光束强度的百分率为50%。
升降装置包括升降台8和用于带动升降台8上升和下降的双向马达9，双向马达9设置于升降台8上，双向马达9与控制端3电连接，支撑板4设置于升降台8的顶部，控制端3控制双向马达9旋转，并带动升降台8上升和下降。
保护箱2的底部设有用于调节保护箱2水平度的可调底座10，保护箱2上设有水平仪11，可调底座10与水平仪11相配合，对保护箱2的水平度进行调整。
可调底座10设有四个，分别位于保护箱2底部的四个顶角处。
支撑板4的四周与保护箱2的内侧壁密封接触，防止水槽1内的水体进入保护箱2内，避免保护箱2内的设备受损。
保护箱2的上口边缘与水槽1试验段的下口边缘接触的位置处设有玻璃胶，确保保护箱2与水槽1试验段的紧密连接。
控制端3包括电脑。
起初时，控制端3控制激光发射器6发射激光束照射激光接收器7，激光接收器7接收激光束并将激光束强度转换为电信号后传输给控制端3，控制端3计算激光接收器7接收到的激光束强度占激光发射器6发射的激光束强度的百分率为50%；
试验时，向水槽1试验段内缓慢注入水体，将水动力条件逐渐提升至试验所需的某个特定试验水动力条件，并持续一段时间，在这个时间段内，在水流的作用下，支撑板4上的泥沙5将随之发生冲刷或者淤泥，当床面泥沙形态发生变化时，激光接收器7接收到的激光束强度占激光发射器6发射的激光束强度的百分率将随之发生改变，当百分率变副超过5%时，即激光接收器7接收到的激光束强度占激光发射器6发射的激光束强度的百分率为小于45%或大于55%时，控制端3自动控制双向马达9带动升降台8上升或下降，对支撑板4的高度进行调节，进而调整露出水槽1试验段下口的床面泥沙5高度，随之将实时改变激光接收器7接收到的激光束强度占激光发射器6发射的激光束强度的百分率，直至重新恢复至50%，如此往复，进而实现床面实时冲淤条件下的床面自适应升降，使得床面泥沙冲淤试验全过程都能维持合理的床面高度，确保同一水流条件试验结果的统一性。本发明实现了在床面泥沙实时冲淤条件下的床面自动升降，保障了试验全过程的水流条件及床面泥沙条件的统一性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，其特征在于：包括水槽（1）和保护箱（2），所述保护箱（2）置于水槽（1）内，所述保护箱（2）的上口边缘与水槽（1）试验段的下口边缘密封连接，所述保护箱（2）的底壁上设有升降装置，所述升降装置的顶部设有支撑板（4），所述支撑板（4）上铺设有泥沙（5），所述泥沙（5）的顶部露出水槽（1）试验段的下口；所述水槽（1）试验段一侧壁上从底部到顶部依次等距离设有多个激光发射器（6），所述水槽（1）试验段另一侧壁上从底部到顶部依次等距离设有多个与激光发射器（6）一一对应的激光接收器（7），所述升降装置、激光发射器（6）和激光接收器（7）均与控制端（3）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，其特征在于：所述激光发射器（6）和与其对应的激光接收器（7）之间的中心线与泥沙（5）的顶部齐平。
3.根据权利要求1所述的一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，其特征在于：所述升降装置包括升降台（8）和用于带动升降台（8）上升和下降的双向马达（9），所述双向马达（9）设置于升降台（8）上，所述双向马达（9）与控制端（3）电连接，所述支撑板（4）设置于升降台（8）的顶部。
4.根据权利要求1所述的一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，其特征在于：所述保护箱（2）的底部设有用于调节保护箱（2）水平度的可调底座（10），所述保护箱（2）上设有水平仪（11）。
5.根据权利要求4所述的一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，其特征在于：所述可调底座（10）设有四个，分别位于保护箱（2）底部的四个顶角处。
6.根据权利要求1所述的一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，其特征在于：所述支撑板（4）的四周与保护箱（2）的内侧壁密封接触。
7.根据权利要求1所述的一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，其特征在于：所述保护箱（2）的上口边缘与水槽（1）试验段的下口边缘接触的位置处设有玻璃胶。
8.根据权利要求1所述的一种用于泥沙实时冲淤试验的床面升降装置，其特征在于：所述控制端（3）包括电脑。
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