[发明专利]一种波浪作用动能测量装置、方法及其应用

说明书

本发明公开了一种波浪作用动能测量装置、方法及其应用，该测量装置，包括浮体、水面测量部件和水下测量部件，浮体能够漂浮于水面上，水面测量部件设于浮体上，浮体通过水下测量部件连接于水底，水面测量部件用于获取波浪作用在水平面内的动能，水下测量部件用于获取波浪作用在垂直于水平面方向的动能以及水平面内动能的补偿。该测量装置通过浮体接受波浪作用，通过水面测量部件和水下测量部件共同获取出波浪作用在水平面内的动能，且水平面内的动能能够正交分解，通过水下测量部件获取波浪作用在垂直于水平面方向的动能，从而同时获取出空间直角坐标系三个方向的动能，且三个方向在测量时互相不干扰。

技术领域

本发明涉及工程测量领域，特别是涉及一种波浪作用动能测量装置、方法及其应用。

背景技术

中国东部沿海地区人多地少，陆地空间有限，为满足交通需求，往往需要修建大量越江跨海隧道，沉管隧道则是比较普遍的隧道型式之一。大连理工大学的研究论文《超长沉管管段沉放过程的模拟研究》提到水下沉管隧道在施工中会受到波浪、水流等因素影响，在复杂的水下环境中，沉管的沉放是沉管隧道施工的重要关节，同时也是最危险的环节。已建成的港珠澳跨海大桥在施工中也遇到沉管沉放的安全性考验。因此，测量沉管施工过程中各个方向受到波浪作用的三维动能可以有助于把握沉管运动的稳定性并保证施工安全性。

另外，水下悬浮隧道受到波浪作用也会发生位移，位移较大会影响隧道稳定性，因此，测量波浪作用力至关重要，保证悬浮隧道安全性。

在现有的技术中，中国专利公开号CN106706266A提出了一种模拟波浪荷载作用下海底隧道动态响应模型试验装置，包括模型箱、隧道及支撑系统和量测系统。模型箱包括模型箱底板、角钢、模型箱右侧板、模型箱左侧转动板、模型箱背面板、钢化玻璃和有机玻璃板。其可模拟在不同隧道埋深、开挖半径以及衬砌厚度等条件下，海底隧道周围海床孔隙水压力响应，能为波浪荷载作用下海底隧道动态响应问题研究提供有效的试验数据支持。但是对于测量波浪作用的三维动能却无法实现，因此需要提供一种波浪作用动能测量装置及方法，准确获得波浪作用三维动能，再设计沉管沉放相关参数，从而提高沉管施工的安全性。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的波浪作用动能难以测量的问题，提供一种波浪作用动能测量装置、方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种波浪作用动能测量装置，包括浮体、水面测量部件和水下测量部件，所述浮体能够漂浮于水面上，所述水面测量部件设于所述浮体上，所述浮体通过所述水下测量部件连接于水底，所述水面测量部件用于获取波浪作用在水平面内的动能，所述水下测量部件用于获取波浪作用在垂直于水平面方向的动能以及水平面内动能的补偿。

连接于水底指连接于如海床、河床或者湖床。

采用本发明所述的一种波浪作用动能测量装置，通过所述浮体接受波浪作用，通过所述水面测量部件和所述水下测量部件共同获取出波浪作用在水平面内的动能，且水平面内的动能能够正交分解，通过所述水下测量部件获取波浪作用在垂直于水平面方向的动能，从而同时获取出空间直角坐标系三个方向的动能，且三个方向在测量时互相不干扰，该测量装置结构简单，使用方便，效果良好。

优选地，所述水面测量部件包括重物、支架、外框架和内框架，所述支架固定在所述浮体上，所述外框架固定在所述支架上，所述第一转轴转动连接于所述外框架，所述内框架固定连接于所述第一转轴上，所述第二转轴转动连接于所述内框架，所述重物通过连杆悬挂连接于所述第二转轴之下，所述第二转轴和所述第一转轴正交设置，所述内框架上固定连接有第一传感器，所述第一传感器用于检测所述第二转轴的最大转动角度α，所述外框架上固定连接有第二传感器，所述第二传感器用于检测所述第一转轴的最大转动角度β。