專利名稱：人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩擦系數(shù)的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及測量技術(shù)，特別是涉及一種人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩
擦系數(shù)的測量技術(shù)。
背景技術(shù)：
人工魚礁是人為設(shè)置在海中的構(gòu)造物，可為魚類等水生生物營造適宜的棲息、生 長、繁育場所，用于改善海域生態(tài)環(huán)境、增殖漁業(yè)資源。20世紀50年代以來，人工魚礁建設(shè) 在國外取得了長足發(fā)展。通過建設(shè)人工魚礁漁場，能改善和修復(fù)海洋生態(tài)環(huán)境、增殖和養(yǎng)護 漁業(yè)資源、提高水產(chǎn)品質(zhì)量，這已被發(fā)達國家的建設(shè)實踐所證實。但是，目前我國人工魚礁 建設(shè)大多停留在模仿國外經(jīng)驗或直接應(yīng)用國外研究成果的水平，尚缺乏關(guān)鍵技術(shù)的有效支 撐，如對應(yīng)于海域生態(tài)環(huán)境特點的礁體抗滑移、抗傾覆、抗沉陷和抗掩埋等穩(wěn)定性技術(shù)的基 礎(chǔ)性研究較少，因而往往出現(xiàn)人工魚礁礁體形狀、結(jié)構(gòu)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(fā)生傾倒、碰撞、漂移等工程事故，造成不必要的經(jīng)濟損失，或是出 現(xiàn)為避免出現(xiàn)事故，在設(shè)計中安全性系數(shù)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(xiàn)狀的持續(xù)存在對我國正在進行的人工魚礁建設(shè)事業(yè)十分不利。因此， 人工魚礁是否具有良好的穩(wěn)定性是關(guān)系到礁體投放后其功能和效果能否得到發(fā)揮的關(guān)鍵 技術(shù)指標。如何延長魚礁的生態(tài)穩(wěn)定性，使魚礁的生物誘集和增殖效應(yīng)最大化是人工魚礁 工程建設(shè)追求的最重要目標。為了保證人工魚礁工程建設(shè)能取得預(yù)期效果，必須在人工魚 礁投放前結(jié)合海區(qū)的底質(zhì)沉積物(海底泥沙)和海況條件對其進行穩(wěn)定性性能進行科學(xué)的 驗算，以確保所設(shè)計的礁體類型適合海域?qū)嶋H狀況。 人工魚礁投放于相應(yīng)海域后，受到波、流的作用力即水阻力影響，會出現(xiàn)滑移、翻 轉(zhuǎn)等喪失穩(wěn)定性的現(xiàn)象。當水阻力大于礁體與海底間的最大靜摩擦力時，礁體會出現(xiàn)移位 現(xiàn)象即滑移現(xiàn)象。在對礁體進行抗滑移及抗翻轉(zhuǎn)分析時，礁體與海底的最大靜摩擦系數(shù)是 一個最基本也是最重要的參數(shù)。因而，不同人工魚礁礁體類型與不同海域海底泥沙間的最 大靜摩擦系數(shù)是非常關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)。 人工魚礁礁體與海底間的最大靜摩擦系數(shù)可以采用斜面裝置利用斜面傾角法測 量，但由于海底泥沙屬于彈性體處于滑動狀態(tài)，因此在斜面裝置上很難保證泥沙相對于底 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(dǎo)致上部泥 沙含水率降低，這些因素都會給測量結(jié)果帶來的誤差。雖然也可以采取海底實測的方法，但 是需要預(yù)先將設(shè)計好的人工魚礁進行澆筑，并投放到相應(yīng)海區(qū)，然后進行海底觀測，受到生 產(chǎn)成本及生產(chǎn)周期的制約，費時費力。而且由于海底情況復(fù)雜以及人工魚礁礁體重量較大， 導(dǎo)致現(xiàn)階段海底實測方法的可行性較差。而以往投放前經(jīng)過相應(yīng)的穩(wěn)定性校核由于沒有相 關(guān)實測數(shù)據(jù)支撐，海底最大靜摩擦系數(shù)的選取大多采用經(jīng)驗數(shù)值，僅憑借經(jīng)驗公式進行簡 單計算來判斷，因而給穩(wěn)定性校核計算帶來很大誤差，很難預(yù)測出魚礁的穩(wěn)定性性能，如果 人工魚礁的穩(wěn)定性不能保證，那么人工魚礁的功能發(fā)揮就會受到嚴重影響，同時也給人工 魚礁建設(shè)會帶來很大損失。
實用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)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系數(shù)測量的準確性，縮短人工魚礁制作的生產(chǎn) 周期，降低人工魚礁的生產(chǎn)成本的人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩擦系數(shù)的測量裝置。 為了解決上述技術(shù)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 大靜摩擦系數(shù)的測量裝置，其特征在于，包括一平面承載臺、設(shè)于所述平面承載臺下底的方 形平臺座，平面承載臺上臺面為海底泥沙層，即由海底泥沙構(gòu)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(cè)壁設(shè)有 支架和滴漏器，支架上裝有滑輪桿組件，所述滑輪桿組件包括連接支架的滑輪桿和設(shè)于滑 輪桿下端的滑輪；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(shè)有 滴漏管，滴漏管經(jīng)閥門連(通)接負載桶口。 進一步的，所述滑輪桿為能相對支架調(diào)節(jié)升降的螺紋滑輪桿。 進一步的，所述滑輪桿直接固定在支架下。 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系數(shù)的測量裝置 及其方法，由于采用模擬裝置在陸地上甚至船只上可以方便快捷的測定出人工魚礁實際建 設(shè)的不同海域海底泥沙對不同類型人工魚礁的摩擦系數(shù)，因而在人工魚礁建設(shè)規(guī)劃階段可 以作為礁體設(shè)計和選擇及礁區(qū)規(guī)劃的依據(jù)，為人工魚礁工程設(shè)計中穩(wěn)定性性能的校核提供 可靠的技術(shù)參數(shù)，提高了測量的準確性，縮短了人工魚礁制作的生產(chǎn)周期，降低了人工魚礁 的生產(chǎn)成本，確保了人工魚礁建設(shè)的安全性。
圖1為本實用新型實施例的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明對本實用新型的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用 于限制本實用新型，凡是采用本實用新型的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本實用新型 的保護范圍。 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 摩擦系數(shù)的測量裝置，其特征在于，包括一平面承載臺2、設(shè)于平面承載臺2下底的方形平 臺座l，平面承載臺2上臺面為海底泥沙層3，即由海底泥沙構(gòu)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(cè)壁 設(shè)有支架6和滴漏器9，支架6上裝有滑輪桿組件，所述滑輪桿組件包括連接支架6的滑輪 桿和設(shè)于滑輪桿下端的滑輪8，所述滑輪桿為能相對支架6調(diào)節(jié)升降的螺紋滑輪桿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(shè)有滴漏管，滴漏管經(jīng)閥門10連(通)接負載桶11 口。所述滑輪桿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上臺面的海底泥沙層3的制備實地調(diào)查采樣得到的海底泥沙除預(yù) 留一部分用于粒徑分析外，其余部分直接平鋪于平面承載臺2的臺面，或者事先在電熱恒 溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)烘干成完全干燥或者不同含水率狀態(tài)。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。 在測量最大靜摩擦系數(shù)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(xiàn)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系數(shù)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?nèi)斯~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(guān)閉滴漏器9的閥門10，并測量此時負載桶11的重量F的數(shù)值； 5)多次重復(fù)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(jù)最大靜摩擦系數(shù)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(zhì)泥沙間的最大靜摩擦系數(shù)
ii 。 本摩擦系數(shù)的測量方法依據(jù)經(jīng)典物理學(xué)測量最大靜摩擦系數(shù)時采取的水平拉動 法。最大靜摩擦系數(shù)P與自重G及拉力F之間的關(guān)系為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(shè)前方便快捷的測定出人工魚礁 實際建設(shè)海域海底泥沙對不同類型人工魚礁礁體的摩擦系數(shù)，因而在魚礁建設(shè)規(guī)劃階段可 以作為礁體設(shè)計和選擇及礁區(qū)規(guī)劃的依據(jù)，為人工魚礁建設(shè)中礁體設(shè)計、配置方案及穩(wěn)定 性性能的校核提供可靠的技術(shù)參數(shù)，確保了人工魚礁建設(shè)的安全性。
權(quán)利要求一種人工魚礁礁體與海底泥沙間最大靜摩擦系數(shù)的測量裝置，其特征在于，包括一平面承載臺、設(shè)于所述平面承載臺下底的方形平臺座，平面承載臺上臺面為海底泥沙層，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(cè)壁設(shè)有支架和滴漏器，支架上裝有滑輪桿組件，所述滑輪桿組件包括連接支架的滑輪桿和設(shè)于滑輪桿下端的滑輪；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(shè)有滴漏管，滴漏管經(jīng)閥門連通負載桶口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述滑輪桿為能相對支架調(diào)節(jié)升降 的螺紋滑輪桿。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述滑輪桿直接固定在支架下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，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系數(shù)的測量裝置，涉及測量技術(shù)領(lǐng)域；所要解決的是測量人工魚礁的最大靜摩擦系數(shù)的技術(shù)問題；該測量裝置包括平面承載臺、設(shè)于該平面承載臺下底的方形平臺座，平面承載臺上臺面為海底泥沙層，泥沙層上放置待測的魚礁模型塊，平面承載臺的一端側(cè)壁設(shè)有支架和滴漏器，支架上裝有滑輪桿組件，滑輪桿組件包括連接支架的滑輪桿和設(shè)于滑輪桿下端的滑輪；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(shè)有滴漏管，滴漏管經(jīng)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系數(shù)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(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者劉健, 孫習(xí)武, 張碩, 章守宇 申請人:上海海洋大學(xué)