一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置及实验方法与流程

1.本发明属于流体力学实验技术领域，特别是涉及一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置及实验方法。


背景技术：

2.深海网箱是一种针对海洋鱼类养殖所设计的人为性外在保护装置，自身担负着对于鱼类受到外界干扰伤害时的防御功能以及防止养殖鱼类外逃造成经济损失的一种装置，这个系统装置主要由网衣、杆件材料、绳索组成，它们通常具有非凡的能力，能在远离陆地的基础上，对于人类鱼类事业的发展起到一定的保障作用。随着人类数量的逐年增加，对于食物本身的需求也在不断提升，这一切都在不断推进深海网箱养殖事业的发展，为了能更好的更有效的保证鱼类的生长环境，网箱自身结构的可靠性以及耐久性也在不断成为现在社会的热点之一。过去传统的网箱结构往往只关注是否能进行基本的鱼类养殖，而对于其可靠性以及现在流行的自动一体化的需要却没能体现出来。在网箱的使用过程中，由于所处环境为大海的某地，其必然要受到来自四面八方的波浪的影响，如果自身结构的持久性无法满足自然环境的威胁，不但会造成结构的毁灭性破坏，同时还会破坏网箱内部的鱼类物资，造成无法估量的损失。所以通过现阶段的科技水平，不断改良更新网箱自身的结构强度及合理性已经是迫在眉睫。
3.水动力实验是进行网箱自身结构可靠性的重要手段，主要研究水与网箱结构之间的相互作用。目前，在深海网箱的设计过程中，也多采用计算流体动力学软件对网箱自身结构进行数值模拟，并不断增强其数据的可靠性变化，并不能直观的检测出网箱的耐波性以及网箱结构所具有的潜在不足。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置及实验方法,以解决现有水动力实验并不能直观的检测出网箱的耐波性以及网箱结构所具有的潜在不足的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置，它包括拖车、实验台、水池、网箱和控制终端，所述水池设置在实验台的下方，所述实验台的中间部分镂空设置，所述拖车沿实验台长度方向移动设置在实验台中间部分的镂空处，所述拖车的底部通过连接机构与网箱连接，所述连接机构上设置有测力元件，所述网箱设置在水池内，所述水池内设置有造波机和多个浪高仪，所述多个浪高仪均匀设置在网箱的四周，所述造波机设置在水池的侧壁上，所述网箱与造波机均设置在水池的水面下方，所述浪高仪的顶端高于水池的水面设置，所述浪高仪、造波机、实验台、测力原件和网箱均与控制终端连接。
6.更进一步的，所述拖车底部设置有固模件，所述固模件通过连接机构与网箱连接。
7.更进一步的，所述实验台顶端的两侧均设有滑齿组和驱动电机，所述拖车的两侧
分别与实验台顶端的两侧的滑齿组配合连接，所述驱动电机通过滑齿组驱动拖车的移动，所述驱动电机与控制终端连接。
8.更进一步的，所述连接机构包括连接板和两个拖杆，所述两个拖杆上均设有多个垫块，所述两个拖杆上的垫块对称且相对设置，所述两个拖杆分别设置在连接板上端面的两端，所述拖杆的顶端与固模件相连，底端与连接板相连，所述连接板的下端面与网箱连接。
9.更进一步的，所述连接板的上端面设有两个基座，所述两个拖杆分别与两个基座相连，所述拖杆与基座之间设置有测力元件，所述拖杆与测力元件之间以及测力元件与基座之间均为螺接。
10.更进一步的，所述网箱的各连接点处均设有浮球。
11.更进一步的，所述连接板和基座的材质均为铝合金。
12.更进一步的，所述拖杆与垫块的材质均为钢。
13.更进一步的，所述测力元件为三分力仪。
14.本发明还提供了一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置的实验方法，它包括以下步骤：
15.步骤一：对网箱进行组装，并利用吊车将网箱移至拖车中部位置，将连接机构和测力元件进行装配，并将网箱通过连接机构固定在拖车底部的固模件上，完成网箱与拖车之间的固定；
16.步骤二：实验进行前，使用浪高仪对水池情况进行实验前预测试，确定可以满足实验要求后将多个浪高仪按照指定位置进行装配；
17.步骤三：开启实验台上的驱动电机，驱动拖车将网箱移至实验指定位置，同时对造波机进行实验前预测试，待实验条件满足时，通过控制终端输入实验所需波高数据后开始进行实验；
18.步骤四：控制终端驱动造波机进行造波，根据网箱耐波性需要改变波浪高度，同时控制终端通过测力元件以及浪高仪及时收集网箱在不同波浪下的数据变化；
19.步骤五：将所得数据进行整理绘图，检查图形变化是否满足理论预测，如图形变化不满足理论预测，则针对实验环境及设备进行检查并调试，同时重复执行步骤三和步骤四直至数据平衡，图形变化满足理论预测；
20.步骤六：再次启动拖车将网箱运至下一个指定位置后，重复步骤四和步骤五；
21.步骤七：在网箱收到波浪进行变化时，对网箱周围水浪变化进行拍照，观察，并与实验前预想效果进行比对，进一步对网箱自身结构、耐波性及水动力性能进行分析。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种能够测量网箱结构的水动力性能并可实时观测其受到外界条件时的变化的方式。可模拟网箱在水流波动条件下变化的一些特征。拖车带动网箱到达不同地方，实现在不同区域下网箱自身耐波性数值的变化。造波机可以通过控制不同的波高，以此来模拟网箱在不同波高情况下的性能，随着在不同波高情况下，网箱自身的晃动，可以进一步判断出网箱设计所能承受的外界力度的变化，从而能有效针对网箱结构的不合理性部分进行整理修改，能有效节约时间，并能直观的检测出所具有的潜在不足。
附图说明
23.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明所述的一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置的整体结构正视示意图；
25.图2为本发明所述的所述的一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置的整体结构侧视示意图；
26.图3为本发明所述的所述的一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置的连接机构的整体结构示意图；
27.图4为本发明所述的所述的一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置的连接板的整体结构示意图；
28.图5为本发明所述的所述的一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置的拖杆与基座连接部分的结构放大示意图；
29.图6为本发明所述的所述的一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置的固模件的整体结构主视示意图；
30.图7为本发明所述的所述的一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置的固模件的整体结构左视示意图；
31.图8为本发明所述的所述的一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置的固模件的整体结构俯视示意图。
32.1-固模件，2-拖车，3-连接机构，31-拖杆，32-连接板，33-垫块，34-基座，4-实验台，5-滑齿组，6-水池，7-浪高仪，8-浮球，9-网箱，10-造波机，11-测力元件。
具体实施方式
33.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、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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。
34.参见图1-8说明本实施方式，一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置，它包括拖车2、实验台4、水池6、网箱9和控制终端，所述水池6设置在实验台4的下方，所述实验台4的中间部分镂空设置，所述拖车2沿实验台4长度方向移动设置在实验台4中间部分的镂空处，所述拖车2的底部通过连接机构3与网箱9连接，所述连接机构3上设置有测力元件11，所述网箱9设置在水池6内，所述水池6内设置有造波机10和多个浪高仪7，所述多个浪高仪7均匀设置在网箱9的四周，所述造波机10设置在水池6的侧壁上，所述网箱9与造波机10均设置在水池6的水面下方，所述浪高仪7的顶端高于水池6的水面设置，所述浪高仪7、造波机10、实验台4、测力元件11和网箱9均与控制终端连接。
35.本实施例浪高仪7用于测量实验前水池自身波浪情况以及在实验中，由于所处波浪状态的不同而发生的时刻性变化的水位高度，网箱9在周围布置有多个浪高仪7。在遭遇不同波浪高度时，网箱9周围的浪高仪7以及测力元件会及时收集数据，反应网箱9自身的实验可视化性质。同时拖车2可以带动网箱9到达不同的地方，实现在不同区域下网箱9自身耐波性数值的变化，造波机10通过控制不同波高的形成来模拟网箱9在不同波高情况下的性
能，随着在不同波高情况下，网箱9自身的晃动，可以进一步判断出网箱9设计所能承受的外界力度的变化，从来能有效针对网箱9结构不合理的部分进行整理修改，能有效节约时间，并能直观的检测出所具有的潜在不足。
36.本实施例中所述拖车2底部设置有固模件1，所述固模件1通过连接机构3与网箱9连接，固模件1为拖车2底部的固有连接件。
37.本实施例中所述实验台4顶端的两侧均设有滑齿组5和驱动电机，所述拖车2的两侧分别与实验台4顶端的两侧的滑齿组5配合连接，所述驱动电机通过滑齿组5驱动拖车2的移动，所述驱动电机与控制终端连接，控制终端通过驱动电机控制拖车2的移动，从而实现网箱9的位置移动。
38.本实施例中所述连接机构3包括连接板32和两个拖杆31，所述两个拖杆31分别设置在连接板32上端面的两端，所述拖杆31的顶端与固模件1相连，底端与连接板32相连，所述连接板32的下端面与网箱9连接，所述两个拖杆31上均设有多个垫块33，所述两个拖杆31上的垫块33对称且相对设置，所述连接板32的上端面设有两个基座34，所述两个拖杆31分别通过两个基座34与连接板32相连，连接机构用于将网箱9稳定的固定在拖车2底部。
39.本实施例中所述连接板32的上端面设有两个基座34，所述两个拖杆31分别与两个基座34相连，所述拖杆31与基座34之间设置有测力元件11，所述拖杆31与测力元件11之间以及测力元件11与基座34之间均为螺接，将测力元件11设置在连接板32上有助于测力元件11测量网箱9所受的外界力度的大小。
40.本实施例中所述网箱9的各连接点处均设有浮球8。
41.本实施例中所述连接板32和基座34的材质均为铝合金，铝合金有着耐腐蚀、强度大以及质量轻的优点。
42.本实施例中所述拖杆31与垫块33的材质均为钢，钢材质强度大。
43.本实施例中所述测力元件11为三分力仪。
44.本实施例还提供了一种针对深海网箱波流水动力测量实验装置的实验方法，它包括以下步骤：
45.步骤一：对网箱9进行组装，并利用吊车将网箱9移至拖车2中部位置，将连接机构3和测力元件11进行装配，并将网箱9通过连接机构3固定在拖车2底部的固模件1上，完成网箱9与拖车2之间的固定；
46.步骤二：实验进行前，使用浪高仪7对水池6情况进行实验前预测试，确定可以满足实验要求后将多个浪高仪7按照指定位置进行装配；
47.步骤三：开启实验台4上的驱动电机，驱动拖车2将网箱9移至实验指定位置，同时对造波机10进行实验前预测试，待实验条件满足时，通过控制终端输入实验所需波高数据后开始进行实验；
48.步骤四：控制终端驱动造波机10进行造波，根据网箱9耐波性需要改变波浪高度，同时控制终端通过测力元件11以及浪高仪7及时收集网箱9在不同波浪下的数据变化；
49.步骤五：将所得数据进行整理绘图，检查图形变化是否满足理论预测，如图形变化不满足理论预测，则针对实验环境及设备进行检查并调试，排除人为及外界杂物存在对于实验数据的改变，同时重复执行步骤三和步骤四直至数据平衡，图形变化满足理论预测；
50.步骤六：再次启动拖车2将网箱9运至下一个指定位置后，重复步骤四和步骤五；
51.步骤七：在网箱9收到波浪进行变化时，对网箱9周围水浪变化进行拍照，观察，并与实验前预想效果进行比对，进一步对网箱9自身结构、耐波性及水动力性能进行分析。
52.本实施例在实验过程中实验台4上的驱动电机，人为走动等外界因素都会影响实验数据的波动，因此在实验启动以后，周围环境要保持相对安静。
53.本实施例在网箱9安装时要保证位置要处于对称，高度保持一致，确保实验过程中波浪对于网箱9的推动波动要保证全覆盖。
54.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。