人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩擦係數的測量裝置的製作方法

2023-10-23 11:56:07 2

專利名稱：人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩擦係數的測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量技術，特別是涉及一種人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩
擦係數的測量技術。
背景技術：
人工魚礁是人為設置在海中的構造物，可為魚類等水生生物營造適宜的棲息、生 長、繁育場所，用於改善海域生態環境、增殖漁業資源。20世紀50年代以來，人工魚礁建設 在國外取得了長足發展。通過建設人工魚礁漁場，能改善和修復海洋生態環境、增殖和養護 漁業資源、提高水產品質量，這已被發達國家的建設實踐所證實。但是，目前我國人工魚礁 建設大多停留在模仿國外經驗或直接應用國外研究成果的水平，尚缺乏關鍵技術的有效支 撐，如對應於海域生態環境特點的礁體抗滑移、抗傾覆、抗沉陷和抗掩埋等穩定性技術的基 礎性研究較少，因而往往出現人工魚礁礁體形狀、結構和材料的選擇不適宜我國海域特點， 造成在礁體投放過程中發生傾倒、碰撞、漂移等工程事故，造成不必要的經濟損失，或是出 現為避免出現事故，在設計中安全性係數取值過大，使得礁體建造成本大幅增加，造成了不 必要的浪費。這種現狀的持續存在對我國正在進行的人工魚礁建設事業十分不利。因此， 人工魚礁是否具有良好的穩定性是關係到礁體投放後其功能和效果能否得到發揮的關鍵 技術指標。如何延長魚礁的生態穩定性，使魚礁的生物誘集和增殖效應最大化是人工魚礁 工程建設追求的最重要目標。為了保證人工魚礁工程建設能取得預期效果，必須在人工魚 礁投放前結合海區的底質沉積物(海底泥沙)和海況條件對其進行穩定性性能進行科學的 驗算，以確保所設計的礁體類型適合海域實際狀況。 人工魚礁投放於相應海域後，受到波、流的作用力即水阻力影響，會出現滑移、翻 轉等喪失穩定性的現象。當水阻力大於礁體與海底間的最大靜摩擦力時，礁體會出現移位 現象即滑移現象。在對礁體進行抗滑移及抗翻轉分析時，礁體與海底的最大靜摩擦係數是 一個最基本也是最重要的參數。因而，不同人工魚礁礁體類型與不同海域海底泥沙間的最 大靜摩擦係數是非常關鍵的技術參數。 人工魚礁礁體與海底間的最大靜摩擦係數可以採用斜面裝置利用斜面傾角法測 量，但由於海底泥沙屬於彈性體處於滑動狀態，因此在斜面裝置上很難保證泥沙相對於底 斜面靜止；而且當泥沙具有一定含水率時，泥沙中的含水會因重力作用而下降，導致上部泥 沙含水率降低，這些因素都會給測量結果帶來的誤差。雖然也可以採取海底實測的方法，但 是需要預先將設計好的人工魚礁進行澆築，並投放到相應海區，然後進行海底觀測，受到生 產成本及生產周期的制約，費時費力。而且由於海底情況複雜以及人工魚礁礁體重量較大， 導致現階段海底實測方法的可行性較差。而以往投放前經過相應的穩定性校核由於沒有相 關實測數據支撐，海底最大靜摩擦係數的選取大多採用經驗數值，僅憑藉經驗公式進行簡 單計算來判斷，因而給穩定性校核計算帶來很大誤差，很難預測出魚礁的穩定性性能，如果 人工魚礁的穩定性不能保證，那麼人工魚礁的功能發揮就會受到嚴重影響，同時也給人工 魚礁建設會帶來很大損失。
實用新型內容針對上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能 提高人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩擦係數測量的準確性，縮短人工魚礁製作的生產 周期，降低人工魚礁的生產成本的人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩擦係數的測量裝置。 為了解決上述技術問題，本實用新型所提供的一種人工魚礁礁體與海底泥沙間最 大靜摩擦係數的測量裝置，其特徵在於，包括一平面承載臺、設於所述平面承載臺下底的方 形平臺座，平面承載臺上檯面為海底泥沙層，即由海底泥沙構成的承載臺面，海底泥沙層上 放置待測的與人工魚礁礁體等比例的魚礁(縮小的)模型塊，平面承載臺的一端側壁設有 支架和滴漏器，支架上裝有滑輪杆組件，所述滑輪杆組件包括連接支架的滑輪杆和設於滑 輪杆下端的滑輪；滑輪輪周上嵌有一鋼絲線，所述鋼絲線的一 (水平)端連接(人工)魚礁 模型塊，另一 (垂直)端吊掛有一負載桶，所述滴漏器盛有負載稱料，所述滴漏器底部設有 滴漏管，滴漏管經閥門連(通)接負載桶口。 進一步的，所述滑輪杆為能相對支架調節升降的螺紋滑輪杆。 進一步的，所述滑輪杆直接固定在支架下。 進一步的，所述負載稱料為水或細砂。 利用本實用新型提供的人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩擦係數的測量裝置 及其方法，由於採用模擬裝置在陸地上甚至船隻上可以方便快捷的測定出人工魚礁實際建 設的不同海域海底泥沙對不同類型人工魚礁的摩擦係數，因而在人工魚礁建設規劃階段可 以作為礁體設計和選擇及礁區規劃的依據，為人工魚礁工程設計中穩定性性能的校核提供 可靠的技術參數，提高了測量的準確性，縮短了人工魚礁製作的生產周期，降低了人工魚礁 的生產成本，確保了人工魚礁建設的安全性。

圖1為本實用新型實施例的測試裝置的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖說明對本實用新型的實施例作進一步詳細描述，但本實施例並不用 於限制本實用新型，凡是採用本實用新型的相似結構及其相似變化，均應列入本實用新型 的保護範圍。 由圖1所示，本實用新型實施例所提供的一種人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜 摩擦係數的測量裝置，其特徵在於，包括一平面承載臺2、設於平面承載臺2下底的方形平 臺座l，平面承載臺2上檯面為海底泥沙層3，即由海底泥沙構成的承載臺面，海底泥沙層3 上放置待測的與人工魚礁礁體等比例的魚礁(縮小的)模型塊4，平面承載臺2的一端側壁 設有支架6和滴漏器9，支架6上裝有滑輪杆組件，所述滑輪杆組件包括連接支架6的滑輪 杆和設於滑輪杆下端的滑輪8，所述滑輪杆為能相對支架6調節升降的螺紋滑輪杆7 ;滑輪 8輪周上嵌有一鋼絲線5，所述鋼絲線5的一 (水平)端連接(人工)魚礁模型塊4，另一 (垂直)端吊有一負載桶11，所述滴漏器9盛有負載稱料，所述滴漏器9底部設有滴漏管，滴漏管經閥門10連(通)接負載桶11 口。所述滑輪杆也可以直接固定在支架6下；所述
負載稱料為水或細砂。 平面承載臺2上檯面的海底泥沙層3的製備實地調查採樣得到的海底泥沙除預 留一部分用於粒徑分析外，其餘部分直接平鋪於平面承載臺2的臺面，或者事先在電熱恆 溫鼓風乾燥箱內烘乾成完全乾燥或者不同含水率狀態。使用水平尺檢驗海底泥沙層的水平 性，如未達到水平，要通過平板平整使其保持水平。 在測量最大靜摩擦係數時，通過滴漏器9底的滴漏管向負載桶11均勻緩慢的注入 清水(或細砂)，實現均勻緩慢加載。滴漏器9出口處的閥門IO，可以實時控制加載的起始
與停止。 —種本實用新型實施例所述的人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩擦係數的測 量裝置的測量方法，其步驟包括 1)測量試驗中所選用的鋼絲線5對滑輪8的機械效率n，測量(人工)魚礁模型 4的重量G ; 2)通過水平尺使海底泥沙層3表面保持水平，將待測(人工)魚礁模型4輕放在 平面承載臺2臺面的海底泥沙層3表面； 3)將鋼絲線5穿過滑輪8，一端系在(人工)魚礁模型4中部，另一端鉤掛負載桶 9 ; 4)滴漏器9通過滴漏管向負載桶11緩慢均勻地注入清水(或細砂)，使得負載桶 11中重量均勻緩慢的增加，均勻的改變人工魚礁礁體4所受的拉力，待觀測到人工魚礁礁 體4有滑動傾向時，立即關閉滴漏器9的閥門10，並測量此時負載桶11的重量F的數值； 5)多次重複步驟2)、3)、4)的操作，求得負載桶11的重量F的平均值F; 6)根據最大靜摩擦係數P與負載桶9的重量的平均值F及人工魚礁礁體自重G
之間的公式P =F* n/G，S卩能求得該類型礁體在該海域與底質泥沙間的最大靜摩擦係數
ii 。 本摩擦係數的測量方法依據經典物理學測量最大靜摩擦係數時採取的水平拉動 法。最大靜摩擦係數P與自重G及拉力F之間的關係為ii =F* n/G，其中n為滑輪8 的機械效率。 本實用新型實施例的測量裝置能在人工魚礁建設前方便快捷的測定出人工魚礁 實際建設海域海底泥沙對不同類型人工魚礁礁體的摩擦係數，因而在魚礁建設規劃階段可 以作為礁體設計和選擇及礁區規劃的依據，為人工魚礁建設中礁體設計、配置方案及穩定 性性能的校核提供可靠的技術參數，確保了人工魚礁建設的安全性。
權利要求一種人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩擦係數的測量裝置，其特徵在於，包括一平面承載臺、設於所述平面承載臺下底的方形平臺座，平面承載臺上檯面為海底泥沙層，海底泥沙層上放置待測的魚礁模型塊，平面承載臺的一端側壁設有支架和滴漏器，支架上裝有滑輪杆組件，所述滑輪杆組件包括連接支架的滑輪杆和設於滑輪杆下端的滑輪；滑輪輪周上嵌有一鋼絲線，所述鋼絲線的一端連接魚礁模型塊，另一端吊掛有一負載桶，所述滴漏器盛有負載稱料，所述滴漏器底部設有滴漏管，滴漏管經閥門連通負載桶口。
2. 根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於，所述滑輪杆為能相對支架調節升降 的螺紋滑輪杆。
3. 根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於，所述滑輪杆直接固定在支架下。
4. 根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於，所述負載稱料為水或細砂。
專利摘要一種人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩擦係數的測量裝置，涉及測量技術領域；所要解決的是測量人工魚礁的最大靜摩擦係數的技術問題；該測量裝置包括平面承載臺、設於該平面承載臺下底的方形平臺座，平面承載臺上檯面為海底泥沙層，泥沙層上放置待測的魚礁模型塊，平面承載臺的一端側壁設有支架和滴漏器，支架上裝有滑輪杆組件，滑輪杆組件包括連接支架的滑輪杆和設於滑輪杆下端的滑輪；滑輪輪周上嵌有一鋼絲線，鋼絲線的一端連接魚礁模型塊，另一端吊掛有一負載桶，滴漏器盛有負載稱料，滴漏器底部設有滴漏管，滴漏管經閥門連通負載桶口。本實用新型具有能提高人工魚礁最大靜摩擦係數的測量準確性，縮短測量周期和降低測量成本的特點。
文檔編號G01N19/02GK201464343SQ200920074938
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月21日 優先權日2009年7月21日
發明者劉健, 孫習武, 張碩, 章守宇 申請人:上海海洋大學