[发明专利]一种全透明疏浚耙头试验装置

说明书

本发明公开了一种全透明疏浚耙头试验装置，包括水泵、水槽、耙头结构和观测系统；水泵由变频电机控制，水槽包括结构框架、透明挡板、非透明挡板和操作平台；耙头结构包括模型耙头、测压短管、测速窗、喷嘴组件、吊耳、支撑部件、出口和吸口；观测系统包括示踪导流器、测压传感器和测速仪；利用本发明的装置，不仅可以观测耙头周边及其内部复杂的耦合流场，而且可以对耙头各关键条件和性能参数进行测量，从而为优化耙头结构及其施工工艺提供重要数据。

技术领域

本发明公开了一种全透明疏浚耙头试验装置，属于疏浚技术领域。

背景技术

耙吸挖泥船高效灵活且抗风浪能力强，在疏浚行业得以迅速发展。耙头是耙吸挖泥船施工的关键设备，在施工过程中与泥沙最先接触，故耙头的性能至关重要，尤其是其周边及内部流场情况，直接决定了整船的生产率。然而，疏浚耙头组成部件较多，许多结构并不规则却对性能影响较大，导致耙头周边及内部流场极其复杂且多变；为辅助切削和防止淤堵，一般耙头会在不同位置安装多列喷嘴，喷嘴喷射的射流与耙头自身的抽吸相互耦合，更加剧了流场的复杂性；而工程耙头采用金属制成，工作水深往往较大，施工时周边水沙两相流场较为浑浊，不易观察与测量。上述种种因素严重制约了耙头的研究。目前对耙头的研究主要集中在局部部件内流场的数值模拟方面，但模拟的准确性尚处于定性分析阶段，缺乏准确有效的试验数据检验，而且由于疏浚耙头及其流场的复杂性，耙头综合性能的流场数值模拟非常困难，亟需相应的疏浚耙头试验装置提供平台支撑。

发明内容

为了克服上述不足，本发明设计了一种全透明疏浚耙头试验装置，利用该装置，不仅可以观测耙头周边及其内部复杂的耦合流场，而且可以对耙头各关键条件和性能参数进行测量，从而为优化耙头结构及其施工工艺提供重要数据。

本发明的技术方案如下：

一种全透明疏浚耙头试验装置，包括水泵、水槽、耙头结构和观测系统；

所述水泵由变频电机控制，通过改变电机频率调节水泵流量，水泵进口和出口处均连接钢管，分别是进口管道和出口管道；所述出口管道中安装有电磁流量计，用以实时测量管道流量；

所述水槽包括结构框架、透明挡板、非透明挡板和操作平台；用于观察的区域布置透明挡板，非观察区域采用非透明挡板，水槽的一侧布置有注水口和排水口，所述操作平台横跨在结构框架上方，能够根据试验需要移动位置，并通过螺栓与结构框架压紧固定；操作平台在水槽内部的一个侧边中间位置装有升降支架；

所述耙头结构包括模型耙头、测压短管、测速窗、喷嘴组件、吊耳、支撑部件、出口和吸口；

所述模型耙头采用有机玻璃制成，保证观察区域由平板组成且透明，模型耙头的出口经弯管转为方向向上，出口处按管径装有标准法兰；

在需要测压的位置钻圆孔，圆孔外测通过焊接胶水粘接测压短管，测压短管内侧攻密封螺纹；在需要测速的位置开方形孔，方形孔尺寸比测速仪探头尺寸略大即可，方形孔周边开有螺纹盲孔，测速窗由左右两部分组成，合在一起为上部长方体下部圆柱体的凸台结构，中心钻孔，孔直径与测速仪探出杆直径匹配，测速窗周边钻有通孔，与方形孔周边螺纹盲孔匹配，通过螺栓将测速窗固定在方形孔上，其厚度和底部斜度依据方形孔周边的模型耙头尺寸确定，确保安装后模型耙头内部表面形状不变；

所述吊耳有个，布置在模型耙头前部上方两侧；

所述支撑部件由抽吸管道和支撑杆焊接而成，抽吸管道下端装有标准法兰，与模型耙头的出口法兰相连；支撑杆与操作平台的升降机构配合，可带动模型耙头垂直移动，从而改变模型耙头吸口与底板的距离；所述支撑杆上方布置一个吊点，通过钢丝绳将吊点与个吊耳分别相连，提高模型耙头受力分布的均匀性，预防因偏心而引起有机玻璃应力过于集中；

所述水泵的出口管道与水槽的注水口之间、水泵的进口管道与抽吸管道之间均采用钢丝软管相连；