CN114281117B - 一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置及方法，一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置包括锚固支座，所述锚固支座固定在地面上，还包括用于对模型缆绳的长度进行微调的长度微调组件、用于对模型缆绳进行导向的缆绳导向组件以及用于对模型缆绳实现紧固功能的缆绳紧固组件，长度微调组件位于所述锚固支座的上方，缆绳导向组件对应长度微调组件位于所述锚固支座的一端，缆绳紧固组件位于长度微调组件靠近缆绳导向组件的一端，本发明的有益效果是结构简单，在系泊物理模型实验中可实现对模型缆绳的灵活锚固、对模型缆绳长度的大范围微调，对模型缆绳初张力的精细调控，从而提高模型试验准备作业的效率。

Description

一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置及方法

技术领域

本发明涉及海洋工程系泊浮体物理模型试验技术领域，尤其是涉及一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置及方法。

背景技术

在现有技术中，海洋工程或者水利工程系统结构设计时，系泊浮体动力的响应对整个系统具有较大的影响，而系泊浮体动力的响应问题为涉及波流与浮体强非线性作用且包含缆系的流固耦合问题，其物理机制复杂，是系泊浮式结构设计、运维中重点关注和研究的基础性问题，并且缆绳初张力是系泊浮体动力响应的重要影响因素之一，缆绳初张力相似是系泊物理模型试验相似设计的一项重要内容，在物模试验中精细调控缆绳初张力以实现缆绳初张力相似是系泊物理模型试验结果可信、可靠的基本前提。系泊物理模型试验中，通常通过在钢丝绳或尼龙绳上串接一段一定刚度及长度的弹簧来实现与原型缆绳刚度的相似，而缆绳初张力的施加则是通过调节缆绳长度进而张拉弹簧实现，根据原型初张力水平、缆绳刚度及模型比尺，可以确定物模试验中与预设缆绳初张力所对应的缆绳调节长度，这个长度通常在毫米、丝米（十分之一毫米），甚至忽米（百分之一毫米）量级。目前，如此小量级缆绳长度的精细调控极具挑战性，调控方法有待改善，调控装置有待创新。同时缆绳初张力的精细调控是建立在缆绳长度大范围高精度可调节且锚固灵活的基础上的，而目前已有的一些方法或装置只能粗略实现缆绳初张力调控的要求：

1、紧绳器：紧绳器是目前实现缆绳长度调节的常用装置，可以实现缆绳长度的精细调节。但其可调节长度受限于紧绳器的自由行程，且调节过程中缆绳本身通常也容易随紧绳器螺杆发生旋转。同时无锁定功能，长期拉拽容易发生松动。加之钢丝绳紧绳器尺寸及重量相对于系泊物理模型试验的模型缆绳而言较大，不适用于小比尺系泊物理模型试验中缆绳长度的调节。

2、螺旋测微器：螺旋测微器则是一种具有忽米级分辨率的长度测量装置，标有量化刻线，常用于物体厚度或长度的精细测量，虽然测量精度高，但其自由行程有限，导致其可精细调控的长度范围受限；此外，虽有锁定装置，但锁定效果欠佳，受干扰后容易松动。这些特征也使得其无法直接用于缆绳长度的精细调节以实现缆绳初张力的精细调控。

3、吊扣：钢丝绳吊扣是一种可实现钢丝绳长度灵活调节的紧固装置，利用滚珠-楔口摩擦自锁方式实现缆绳的便捷紧固，此时主要通过人工拉拽方式实现缆绳长度的调节，缆绳张拉量要么过大，要么过小，人工拉拽缆绳实现毫米和亚毫米量级的缆绳长度调节是难以实现的。人工拉拽这种粗放的缆绳初张力施加方式使得所施加的缆绳初张力因人而异且难以重复，使得试验结果过多掺杂了人为操作误差所带来的影响，无法实现缆绳长度的精细化调控。

概而言之，研发一种可较大范围精细调节绳长且具备紧固功能的锚固装置对于切实解决系泊物理模型试验时缆绳初张力难以精细调控的难题具有重要意义。

申请号为：201910947745 .1的中国发明专利公开了一种船舶系泊缆绳的模型试验装置，包括细钢丝绳、万向滑轮导缆装置、串联弹簧组、张力传感器和螺丝杆张紧器；细钢丝绳用于模拟船舶缆绳，万向滑轮导缆装置用于在船舶缆绳角度发生变化时准确地将张力传递到串联弹簧组和张力传感器；串联弹簧组通过多段线逼近的方式模拟船舶缆绳的非线性弹性曲线；张力传感器用于测量船舶缆绳的张力；螺丝杆张紧器用于精确调整缆绳预张力；该装置可以实现系泊船舶物理模型试验中缆绳弹性的模拟，同时能够测量缆绳张力和施加预张力。然而该种船舶系泊缆绳的模型试验装置无法在较大范围内精细的调节绳长，并且其通过张紧器对缆绳进行固定，紧固效果较差，对于试验结果会产生一定的影响，使试验结果误差较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置及方法。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置，包括锚固支座，所述锚固支座固定在地面上，还包括用于对模型缆绳的长度进行微调的长度微调组件、用于对模型缆绳进行导向的缆绳导向组件以及用于对模型缆绳实现紧固功能的缆绳紧固组件，长度微调组件位于所述锚固支座的上方，缆绳导向组件对应长度微调组件位于所述锚固支座的一端，缆绳紧固组件位于长度微调组件靠近缆绳导向组件的一端。

长度微调组件包括固定套管、移动套管以及细纹螺杆，所述固定套管设置在所述锚固支座的上方且通过固定块与所述锚固支座固定连接，所述移动套管设置在所述固定套管的一端且与所述固定套管套接，所述细纹螺杆设置在所述固定套管内部且其一端与所述移动套管远离所述固定套管的一端固定连接，所述细纹螺杆远离所述移动套管的一端突出于所述固定套管远离所述移动套管的一端，所述细纹螺杆与所述移动套管连接的一端侧面设有小齿距外螺纹，所述固定套管靠近所述移动套管的一端内部对应所述细纹螺杆设有小齿距内螺纹，所述细纹螺杆与所述固定套管通过小齿距外螺纹以及小齿距内螺纹进行螺纹连接，所述细纹螺杆内部设有穿绳孔，所述穿绳孔贯穿所述细纹螺杆以及所述细纹螺杆与所述移动套管的连接处。

还包括凸起环以及锁紧套管，所述凸起环对应所述移动套管设置在所述固定套管的中部且与所述固定套管固定连接，所述凸起环的外径与所述移动套管的外径相同，所述凸起环以及所述移动套管的外部侧壁均匀设有轴向齿槽，所述锁紧套管的内部侧壁对应所述轴向齿槽设有咬合齿槽，所述锁紧套管通过咬合齿槽与轴向齿槽配合套设在所述移动套管以及所述凸起环的外部，所述锁紧套管可通过咬合齿槽沿着所述轴向齿槽进行轴向滑动。

所述固定套管的侧面设有刻度线。

缆绳导向组件包括导向支架以及导线孔，所述导向支架对应长度微调组件设置在所述锚固支座的一端且其下部与所述锚固支座固定连接，所述导向支架位于长度微调组件远离所述移动套管的一侧，所述导线孔设置在所述导向支架的上部且贯穿所述导向支架，所述导线孔的中心高度与所述穿绳孔的中心高度保持一致。

缆绳紧固组件包括母端头、公端头、保持套管、滚珠以及压缩弹簧，所述母端头设置在所述细纹螺杆远离所述移动套管的一端且与所述细纹螺杆固定连接，所述母端头远离所述细纹螺杆的一端内部设置带有内螺纹的柱状套套槽，所述公端头设置在所述母端头远离所述细纹螺杆的一端且通过其外部设置的外螺纹与所述母端头螺纹连接，所述公端头内部设有漏斗状的楔形套槽，所述保持套管与所述公端头插接，所述保持套管突出于所述公端头的一端为接绳端，所述保持套管位于所述公端头内部的一端为底座端，所述保持套管的底座端对应所述公端头内部漏斗型的楔形套槽设置为漏斗型中空结构，所述保持套管以及所述母端头中部对应所述细纹螺杆设有穿绳孔，所述滚珠设置在所述保持套管的底座端内部，所述压缩弹簧设置在所述公端头内部的楔形套槽内且其一端与所述公端头内部的楔形套槽抵接，所述压缩弹簧的另一端与所述保持套管的底座端抵接。

所述保持套管的底座端侧面均匀间隔设有三个容纳槽，所述滚珠对应三个所述容纳槽设有三个，所述滚珠通过所述容纳槽嵌设在所述保持套管的底座端内部。

所述模型缆绳贯穿所述导线孔以及所述穿绳孔。

所述锚固支座上设有用于与地面连接的连接钻孔，所述锚固支座通过贯穿于所述连接钻孔的膨胀螺栓与地面固定连接。

一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的方法，该方法运用上述的锚固装置，实现系泊试验中缆绳初张力的精细调控，包括如下步骤：

a、定点：在模型地形中选定目标锚点位置，将锚固支座通过膨胀螺栓固定在锚点位置；

b、锁定：将锁紧套管套设在凸起环以及移动套管的外部，在轴向齿槽和咬合齿槽的作用下将移动套管锁定，进而将细纹螺杆锁定；

c、穿绳：将模型缆绳穿过导向支架上的导线孔，并按压保持套筒使其向压缩弹簧的方向运动，进而将模型缆绳通过保持套管接绳端设置的穿绳孔贯穿缆绳紧固组件以及长度微调组件，使模型缆绳的一端从移动套管远离导向支架的一端穿出；

d、缆绳张力的粗略调控：在模型缆绳突出于导向支架上导线孔的一端绑定拉力传感器，拉动模型缆绳穿出移动套管的一端，使突出于缆绳紧固组件的模型缆绳的长度大致达到设计长度，根据绑定于模型缆绳上的拉力传感器读取当前状态下模型缆绳的拉力，根据此时的实际拉力与设计拉力的偏差调整模型缆绳长度，减小偏差，实现模型缆绳张力的粗调；

e、缆绳张力的精细调控：将锁紧套筒沿着轴向齿槽向移动套管远离固定套管的一侧滑动，使锁紧套管脱离固定环外侧的轴向齿槽并套设在移动套管外侧，缓慢转动细纹螺杆，同时通过拉力传感器观察模型缆绳张力变化趋势以及快慢，通过多次调整使得模型缆绳张力实际值与预设值的偏差在允许误差以内，实现模型缆绳张力的精细调控。

本发明的有益效果是：

结构简单，通过长度微调组件与缆绳紧固组件配合，在系泊物理模型实验中可实现对模型缆绳的灵活锚固、对模型缆绳长度的大范围微调，对模型缆绳初张力的精细调控，从而提高模型试验准备作业的效率，切实解决系泊物理模型试验时缆绳初张力难以精细调控的难题。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明侧面剖视图；

图3是本发明解锁状态下侧视图；

图4是本发明锚固支座与导向支架配合剖视图；

图5是本发明缆绳紧固组件结构示意图；

图6是本发明保持套管底座端与容纳槽配合示意图；

图7是本发明细纹螺杆与固定套管配合剖视图；

图8是本发明俯视图。

图中：1、锚固支座；2、模型缆绳；3、缆绳紧固组件；4、固定套管；5、移动套管；6、细纹螺杆；7、穿绳孔；8、凸起环；9、锁紧套管；10、轴向齿槽；11、刻度线；12、导向支架；13、导线孔；14、母端头；15、公端头；16、保持套管；17、滚珠；18、压缩弹簧；19、容纳槽；20、连接钻孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述，

一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置，包括锚固支座1，锚固支座1固定在地面上，还包括用于对模型缆绳2的长度进行微调的长度微调组件、用于对模型缆绳2进行导向的缆绳导向组件以及用于对模型缆绳2实现紧固功能的缆绳紧固组件3，长度微调组件位于锚固支座1的上方，缆绳导向组件对应长度微调组件位于锚固支座1的一端，缆绳紧固组件3位于长度微调组件靠近缆绳导向组件的一端，本发明整体结构示意图如图1所示。

长度微调组件包括固定套管4、移动套管5以及细纹螺杆6，固定套管4设置在锚固支座1的上方且通过固定块与锚固支座1固定连接，移动套管5设置在固定套管4的一端且与固定套管4套接，细纹螺杆6设置在固定套管4内部且其一端与移动套管5远离固定套管4的一端固定连接，细纹螺杆6远离移动套管5的一端突出于固定套管4远离移动套管5的一端，细纹螺杆6与移动套管5连接的一端侧面设有小齿距外螺纹，固定套管4靠近移动套管5的一端内部对应细纹螺杆6设有小齿距内螺纹，细纹螺杆6与固定套管4通过小齿距外螺纹以及小齿距内螺纹进行螺纹连接，细纹螺杆6内部设有穿绳孔7，穿绳孔7贯穿细纹螺杆6以及细纹螺杆6与移动套管5的连接处，长度微调组件通过固定套管4、移动套管5以及细纹螺杆6配合对模型缆绳2的测试长度进行微调，其中，转动细纹螺杆6可使其沿固定套管4进行轴向移动，进而带动移动套管5相对于固定套管4进行轴向移动，固定套管4用于为移动套管5以及细纹螺杆6提供安装支撑，移动套管5用于在细纹螺杆6的作用下调整其与固定套管4之间的配合程度，细纹螺杆6用于通过螺纹调整其与固定套管4之间的配合程度，从而带动移动套管5相对于固定套管4移动，进而对模型缆绳2的测试长度进行微调，通过控制细纹螺杆6的转动角度可实现对细纹螺杆6以及移动套管5轴向移动长度的精细调控，从而实现模型缆绳2张力的精细调控，本发明侧面剖视图如图2所示。

还包括凸起环8以及锁紧套管9，凸起环8对应移动套管5设置在固定套管4的中部且与固定套管4固定连接，凸起环8的外径与移动套管5的外径相同，凸起环8以及移动套管5的外部侧壁均匀设有轴向齿槽10，锁紧套管9的内部侧壁对应轴向齿槽10设有咬合齿槽，锁紧套管9通过咬合齿槽与轴向齿槽10配合套设在移动套管5以及凸起环8的外部，锁紧套管9可通过咬合齿槽沿着轴向齿槽10进行轴向滑动，固定套管4的侧面设有刻度线11，其中，凸起环8用于作为固定套管4与移动套管5配合的限位块，锁紧套管9通过其内部设置的咬合齿槽与凸起环8以及移动套管5外部设置的轴向齿槽10配合，实现对移动套管5的锁紧，进而对细纹螺杆6进行锁定，可通过固定套管4侧面设置的刻度线11对模型缆绳2的试验长度进行读取，锁紧套管9套设在移动套管5外侧，可沿轴向齿槽10进行轴向滑动，由于凸起环8与固定套管4固定连接，需要将细纹螺杆6以及移动套管5进行锁定时，将锁紧套管9滑动至凸起环8外侧，其将移动套管5锁定，同时将细纹螺杆6锁定，使移动套管5以及细纹螺杆6无法转动，从而实现了细纹螺杆6的锁定，需要将细纹螺杆6以及移动套管5进行解锁时，将锁紧套管9沿着轴向齿槽10滑动至移动套管5的外侧，使其脱离凸起环8外侧的轴向齿槽10，该种状态下，转动细纹螺杆6可使其沿固定套管4进行轴向移动，进而带动移动套管5相对于固定套管4进行轴向移动，本发明解锁状态下侧视图如图3所示。

其中，模型缆绳2的试验长度为模型缆绳2在保持套管16接绳端到导向支架12之间的长度。

缆绳导向组件包括导向支架12以及导线孔13，导向支架12对应长度微调组件设置在锚固支座1的一端且其下部与锚固支座1固定连接，导向支架12位于长度微调组件远离移动套管5的一侧，导线孔13设置在导向支架12的上部且贯穿导向支架12，导线孔13的中心高度与穿绳孔7的中心高度保持一致，缆绳导向组件通导向支架12以及导线孔13配合，对模型缆绳2进行导向，其中，导向支架12用于通过其上设置的导线孔13对模型缆绳2进行导向，本发明锚固支座与导向支架配合剖视图如图4所示。

缆绳紧固组件3包括母端头14、公端头15、保持套管16、滚珠17以及压缩弹簧18，母端头14设置在细纹螺杆6远离移动套管5的一端且与细纹螺杆6固定连接，母端头14远离细纹螺杆6的一端内部设置带有内螺纹的柱状套套槽，公端头15设置在母端头14远离细纹螺杆6的一端且通过其外部设置的外螺纹与母端头14螺纹连接，公端头15内部设有漏斗状的楔形套槽，保持套管16与公端头15插接，保持套管16突出于公端头15的一端为接绳端，保持套管16位于公端头15内部的一端为底座端，保持套管16的底座端对应公端头15内部漏斗型的楔形套槽设置为漏斗型中空结构，保持套管16以及母端头14中部对应细纹螺杆6设有穿绳孔7，滚珠17设置在保持套管16的底座端内部，压缩弹簧18设置在公端头15内部的楔形套槽内且其一端与公端头15内部的楔形套槽抵接，压缩弹簧18的另一端与保持套管16的底座端抵接，缆绳紧固组件3通过母端头14、公端头15、保持套管16、滚珠17以及压缩弹簧18配合，在试验过程中对模型缆绳2进行紧固，其中，母端头14用于为公端头15提供安装支撑，公端头15通过螺纹与母端头14链接为一体，连接后内部形成封闭的漏斗状楔形套槽，保持套管16用于与滚珠17以及压缩弹簧18共同构成自锁结构，并且由于压缩弹簧18处于受压状态，保持套管16的底座端在压缩弹簧18的压力作用下紧密嵌入公端头15的楔形槽内，本发明缆绳紧固组件3结构示意图如图5所示。

保持套管16的底座端侧面均匀间隔设有三个容纳槽19，滚珠17对应三个容纳槽19设有三个，滚珠17通过容纳槽19嵌设在保持套管16的底座端内部，其中，试验时，利用楔形槽内滚珠17受压摩擦自锁原理实现对模型缆绳2的锁紧，受压缩弹簧18的压紧作用，保持套管16内的滚珠17同时与保持套管16底座端的楔形壁面、保持套管16底座端的竖直壁面发生挤压接触，如果穿插入保持套管16内的模型缆绳2的直径大于滚珠17自然状态下所形成的固有孔隙的最大内接圆的直径，则滚珠17对模型缆绳2也会产生挤压作用，保持套管16底座端的楔形壁面与轴向的夹角小于30°，在此夹角下可实现模型缆绳2向导向支架12一侧拉动时自动对模型缆绳2进行锁紧，其原理为：向导向支架12一侧拉动模型缆绳2时，由于滚珠17与模型缆绳2间对应产生的摩擦力始终不小于施加于模型缆绳2上的拉力，向导向支架12一侧拉动自动锁紧，向移动套管5一侧拉动缆绳时，当拉力大于压缩弹簧18的挤压力时，压缩弹簧18被进一步压缩，保持套管16的底座端脱离公端头15的楔形套槽，同时滚珠17脱离楔形壁面，此时滚珠17可滚动，模型缆绳2被成功向移动套管5一侧拉伸，并且通过向移动套管5方向按压保持套管16，可使滚珠17套管的底座端脱离楔形槽，使滚珠17可滚动，此时可向移动套管5一侧拉伸模型缆绳2，本发明保持套管16底座端与容纳槽19配合示意图如图6所示。

模型缆绳2贯穿导线孔13以及穿绳孔7，本发明细纹螺杆与固定套管配合剖视图如图7所示。

锚固支座1上设有用于与地面连接的连接钻孔20，锚固支座1通过贯穿于连接钻孔20的膨胀螺栓与地面固定连接，其中，可通过贯穿连接钻孔20的膨胀螺栓将装置整体固定在指定位置处，本发明俯视图如图8所示。

一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的方法，该方法运用上述的锚固装置，实现系泊试验中缆绳初张力的精细调控，包括如下步骤：

a、定点：在模型地形中选定目标锚点位置，将锚固支座1通过膨胀螺栓固定在锚点位置；

b、锁定：将锁紧套管9套设在凸起环8以及移动套管5的外部，在轴向齿槽10和咬合齿槽的作用下将移动套管5锁定，进而将细纹螺杆6锁定；

c、穿绳：将模型缆绳2穿过导向支架12上的导线孔13，并按压保持套筒使其向压缩弹簧18的方向运动，进而将模型缆绳2通过保持套管16接绳端设置的穿绳孔7贯穿缆绳紧固组件3以及长度微调组件，使模型缆绳2的一端从移动套管5远离导向支架12的一端穿出；

d、缆绳张力的粗略调控：在模型缆绳2突出于导向支架12上导线孔13的一端绑定拉力传感器，拉动模型缆绳2穿出移动套管5的一端，使突出于缆绳紧固组件3的模型缆绳2的长度大致达到设计长度，根据绑定于模型缆绳2上的拉力传感器读取当前状态下模型缆绳2的拉力，根据此时的实际拉力与设计拉力的偏差调整模型缆绳2长度，减小偏差，调节时，按压保持套管16使其向移动套管5方向滑动，即可对模型缆绳2的测试长度进行大范围粗略调节，实现模型缆绳2张力的粗调；

e、缆绳张力的精细调控：将锁紧套筒沿着轴向齿槽10向移动套管5远离固定套管4的一侧滑动，使锁紧套管9脱离固定环外侧的轴向齿槽10并套设在移动套管5外侧，缓慢转动细纹螺杆6，同时通过拉力传感器观察模型缆绳2张力变化趋势以及快慢，通过多次调整使得模型缆绳2张力实际值与预设值的偏差在允许误差以内，实现模型缆绳2张力的精细调控。

其中，用于进行系泊试验的模型地形不受限制，本方案在任何地形中均可进行系泊试验，并且模型缆绳2与导向支架12上的导线孔13之间的角度不影响试验结果，可以保证试验结果的精度。

其中，本技术方案中缆绳紧固组件3通过自锁式锁定结构对模型缆绳2进行锁定，该种锁定方式牢靠稳定，并且在需要调节模型缆绳2的测试长度时，按压保持套管16使其向移动套管5方向滑动，即可对模型缆绳2的测试长度进行调节，该种锁定方式可对模型缆绳2的测试长度进行快速调节，并且其调节方式相较于传统固定绑结更为灵活，同时由于测试过程中模型缆绳2的端部不做限定，因此模型缆绳2的测试长度可进行大范围调节，满足不同长度的模型缆绳2的测试需求。

举例说明：

假定系泊物理模型试验中模型缆绳2的直径为1-2mm，推荐的锚固装置设计尺寸为：细纹螺杆6上的螺纹齿距为0.5mm，螺纹总长为5cm，细纹螺杆6总长为12cm，其直径为10mm，细纹螺杆6轴线距锚固支座1的距离为30mm；固定套管4的内径为10mm，其外径为15mm；移动套管5的内径为15mm，其外径为20mm；锁紧套管9的内径为20mm，其外径为25mm；凸起环8的外径为20mm；穿绳孔7的直径为3mm；凸起环8以及移动套管5的外侧面环向均布50个轴向齿槽10，锁紧套管9的内侧面对应环向均布50个轴向齿槽10。

工作原理：

锚固装置通过膨胀螺栓固定到模型地形的锚点位置上，锁紧套管9同时套在凸起环8和移动套管5上，在轴向齿槽10和咬合齿槽的作用下，细纹螺杆6的转动空间被锁住，无法转动，实现锁定，模型缆绳2穿过导向支架12的导线孔13，同时按压保持套管16使其向移动套管5方向滑动，保证模型缆绳2顺利穿过缆绳紧固组件3以及细纹螺杆6的穿绳孔7，使模型缆绳2的一端突出于移动套管5，拉动模型缆绳2突出于移动套管5的一端，使导向支架12与保持套管16接绳端之间的模型缆绳2长度大致达到设计长度，根据绑定于模型缆绳2远离移动套管5一端的拉力传感器读取当前状态下模型缆绳2的拉力，根据实际拉力与设计拉力的偏差调整模型缆绳2的试验长度，减小偏差，实现模型缆绳2张力的粗调，使锁紧套管9只套在移动套管5上，脱离凸起环8，对细纹螺杆6以及移动套管5进行解锁，缓慢转动细纹螺杆6，同时观察模型缆绳2的张力变化趋势及快慢，通过多次调整使得模型缆绳2张力的实际值与预设值的偏差在允许误差以内，实现模型缆绳2张力在试验过程中的精细调控。

本发明的有益效果是结构简单，通过长度微调组件与缆绳紧固组件配合，在系泊物理模型实验中可实现对模型缆绳的灵活锚固、对模型缆绳长度的大范围微调，对模型缆绳初张力的精细调控，从而提高模型试验准备作业的效率，切实解决系泊物理模型试验时缆绳初张力难以精细调控的难题。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置，包括锚固支座(1)，所述锚固支座(1)固定在地面上，其特征在于，还包括用于对模型缆绳(2)的长度进行微调的长度微调组件、用于对模型缆绳(2)进行导向的缆绳导向组件以及用于对模型缆绳(2)实现紧固功能的缆绳紧固组件(3)，长度微调组件位于所述锚固支座(1)的上方，缆绳导向组件对应长度微调组件位于所述锚固支座(1)的一端，缆绳紧固组件(3)位于长度微调组件靠近缆绳导向组件的一端；

长度微调组件包括固定套管(4)、移动套管(5)以及细纹螺杆(6)，所述固定套管(4)设置在所述锚固支座(1)的上方且通过固定块与所述锚固支座(1)固定连接，所述移动套管(5)设置在所述固定套管(4)的一端且与所述固定套管(4)套接，所述细纹螺杆(6)设置在所述固定套管(4)内部且其一端与所述移动套管(5)远离所述固定套管(4)的一端固定连接，所述细纹螺杆(6)远离所述移动套管(5)的一端突出于所述固定套管(4)远离所述移动套管(5)的一端，所述细纹螺杆(6)与所述移动套管(5)连接的一端侧面设有小齿距外螺纹，所述固定套管(4)靠近所述移动套管(5)的一端内部对应所述细纹螺杆(6)设有小齿距内螺纹，所述细纹螺杆(6)与所述固定套管(4)通过小齿距外螺纹以及小齿距内螺纹进行螺纹连接，所述细纹螺杆(6)内部设有穿绳孔(7)，所述穿绳孔(7)贯穿所述细纹螺杆(6)以及所述细纹螺杆(6)与所述移动套管(5)的连接处；

所述锚固支座(1)上设有用于与地面连接的连接钻孔(20)，所述锚固支座(1)通过贯穿于所述连接钻孔(20)的膨胀螺栓与地面固定连接；

缆绳导向组件包括导向支架(12)以及导线孔(13)，所述导向支架(12)对应长度微调组件设置在所述锚固支座(1)的一端且其下部与所述锚固支座(1)固定连接，所述导向支架(12)位于长度微调组件远离所述移动套管(5)的一侧，所述导线孔(13)设置在所述导向支架(12)的上部且贯穿所述导向支架(12)，所述导线孔(13)的中心高度与所述穿绳孔(7)的中心高度保持一致；

缆绳紧固组件(3)包括母端头(14)、公端头(15)、保持套管(16)、滚珠(17)以及压缩弹簧(18)，所述母端头(14)设置在所述细纹螺杆(6)远离所述移动套管(5)的一端且与所述细纹螺杆(6)固定连接，所述母端头(14)远离所述细纹螺杆(6)的一端内部设置带有内螺纹的柱状套套槽，所述公端头(15)设置在所述母端头(14)远离所述细纹螺杆(6)的一端且通过其外部设置的外螺纹与所述母端头(14)螺纹连接，所述公端头(15)内部设有漏斗状的楔形套槽，所述保持套管(16)与所述公端头(15)插接，所述保持套管(16)突出于所述公端头(15)的一端为接绳端，所述保持套管(16)位于所述公端头(15)内部的一端为底座端，所述保持套管(16)的底座端对应所述公端头(15)内部漏斗型的楔形套槽设置为漏斗型中空结构，所述保持套管(16)以及所述母端头(14)中部对应所述细纹螺杆(6)设有穿绳孔(7)，所述滚珠(17)设置在所述保持套管(16)的底座端内部，所述压缩弹簧(18)设置在所述公端头(15)内部的楔形套槽内且其一端与所述公端头(15)内部的楔形套槽抵接，所述压缩弹簧(18)的另一端与所述保持套管(16)的底座端抵接。

2.如权利要求1所述的一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置，其特征在于，还包括凸起环(8)以及锁紧套管(9)，所述凸起环(8)对应所述移动套管(5)设置在所述固定套管(4)的中部且与所述固定套管(4)固定连接，所述凸起环(8)的外径与所述移动套管(5)的外径相同，所述凸起环(8)以及所述移动套管(5)的外部侧壁均匀设有轴向齿槽(10)，所述锁紧套管(9)的内部侧壁对应所述轴向齿槽(10)设有咬合齿槽，所述锁紧套管(9)通过咬合齿槽与轴向齿槽(10)配合套设在所述移动套管(5)以及所述凸起环(8)的外部，所述锁紧套管(9)可通过咬合齿槽沿着所述轴向齿槽(10)进行轴向滑动。

3.如权利要求1所述的一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置，其特征在于，所述固定套管(4)的侧面设有刻度线(11)。

4.如权利要求1所述的一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置，其特征在于，所述保持套管(16)的底座端侧面均匀间隔设有三个容纳槽(19)，所述滚珠(17)对应三个所述容纳槽(19)设有三个，所述滚珠(17)通过所述容纳槽(19)嵌设在所述保持套管(16)的底座端内部。

5.如权利要求4所述的一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置，其特征在于，所述模型缆绳(2)贯穿所述导线孔(13)以及所述穿绳孔(7)。

6.一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的方法，该方法运用权利要求 1-5 任意一项所述的锚固装置，实现系泊试验中缆绳初张力的精细调控，其特征在于，包括如下步骤：

a、定点：在模型地形中选定目标锚点位置，将锚固支座(1)通过膨胀螺栓固定在锚点位置；

b、锁定：将锁紧套管(9)套设在凸起环(8)以及移动套管(5)的外部，在轴向齿槽(10)和咬合齿槽的作用下将移动套管(5)锁定，进而将细纹螺杆(6)锁定；

c、穿绳：将模型缆绳(2)穿过导向支架(12)上的导线孔(13)，并按压保持套筒使其向压缩弹簧(18)的方向运动，进而将模型缆绳(2)通过保持套管(16)接绳端设置的穿绳孔(7)贯穿缆绳紧固组件(3)以及长度微调组件，使模型缆绳(2)的一端从移动套管(5)远离导向支架(12)的一端穿出；

d、缆绳张力的粗略调控：在模型缆绳(2)突出于导向支架(12)上导线孔(13)的一端绑定拉力传感器，拉动模型缆绳(2)穿出移动套管(5)的一端，使突出于缆绳紧固组件(3)的模型缆绳(2)的长度大致达到设计长度，根据绑定于模型缆绳(2)上的拉力传感器读取当前状态下模型缆绳(2)的拉力，根据此时的实际拉力与设计拉力的偏差调整模型缆绳(2)长度，减小偏差，实现模型缆绳(2)张力的粗调；

e、缆绳张力的精细调控：将锁紧套筒沿着轴向齿槽(10)向移动套管(5)远离固定套管(4)的一侧滑动，使锁紧套管(9)脱离固定环外侧的轴向齿槽(10)并套设在移动套管(5)外侧，缓慢转动细纹螺杆(6)，同时通过拉力传感器观察模型缆绳(2)张力变化趋势以及快慢，通过多次调整使得模型缆绳(2)张力实际值与预设值的偏差在允许误差以内，实现模型缆绳(2)张力的精细调控。

Images