CN115389078A - 一种水下射流开沟试验仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下射流开沟试验仪，属于水下实验技术领域，该水下射流开沟试验仪包括射流装置、土槽箱、负压真空泵以及采集传感器组，射流装置具有支撑架，移动框架通过水平滑轨机构设置在支撑架上，使得移动框架可在支撑架上水平滑动；移动框架上设置有旋转中台和声呐采集装置，旋转中台通过纵向滑轨机构连接在移动框架上，使得旋转中台可在移动框架上纵向滑动；声呐采集装置通过竖直伸缩机构连接在移动框架上，使得声呐采集装置可在垂直方向做调整；旋转中台上设置有射流装置，射流装置通过旋转机构连接在旋转中台上。本发明提供一种水下射流开沟试验仪，能够解决射流喷嘴移动范围和调整角度小的技术问题，实现全面地对射流开沟进行实验。

Description

一种水下射流开沟试验仪

技术领域

本发明属于水下实验技术领域，具体而言，涉及一种水下射流开沟试验仪。

背景技术

位于海底的油气管道通常会遇到潮汐、腐蚀等作用，还会遭遇船锚、渔网等物品的撞击和拖挂的情况；跨洋通讯的管线经常会因为自然原因被破坏，造成大洋两端的通讯中断，全球性互联网无法支持；因此需要在海底开沟埋设位于海底的油气管道和光缆管路。

但是，海底尤其是各大洋的底部环境极其恶劣，难以承受的水压、危险的海洋生物、无法透过的光照、稀薄到几乎没有的空气以及各种各样未知的恐惧使得人类进入海底作业还是一项难以突破的技术，直到近代以来机器的出现让这项工作出现了曙光。因为水深不同，海底的环境也有很大差异，所以一直以来，人们在进行海底作业之前会进行模拟试验，规避在进入海底作业时出现问题。

但是存在当前的试验仪射流喷嘴移动范围和调整角度小、射流流速和射流压力监控精度弱、以及无法全面地对射流开沟进行实验的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种水下射流开沟试验仪，能够解决射流喷嘴移动范围和调整角度小、射流流速和射流压力监控精度弱的技术问题，实现全面地对射流开沟进行实验。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种水下射流开沟试验仪，其中，包括射流装置、土槽箱、负压真空泵以及采集传感器组，所述射流装置具有长方形的支撑架以及移动框架，所述移动框架通过水平滑轨机构设置在所述支撑架上，使得所述移动框架可在所述支撑架上水平滑动；所述移动框架上还设置有旋转中台以及声呐采集装置，所述旋转中台通过纵向滑轨机构连接在所述移动框架上，所述纵向滑轨机构用于实现所述旋转中台在所述移动框架上纵向滑动；所述声呐采集装置通过竖直伸缩机构连接在所述移动框架上，所述竖直伸缩机构用于实现所述声呐采集装置在垂直方向深度的调整；所述旋转中台上设置有射流装置，所述射流装置通过旋转机构连接在所述旋转中台上。

本发明提供的一种水下射流开沟试验仪的技术效果如下：通过设置水平滑轨机构、纵向滑轨机构和旋转机构，使得该水下射流开沟试验仪可以实现在三维空间产生六个自由度的运动，能够较为准确地模拟多个角度的射流破土作用。其中，通过在支撑架和移动框架之间设置水平滑轨机构，实现移动框架在支撑架水平方向上的滑动；通过在旋转中台和移动框架之间设置纵向滑轨机构，实现旋转中台在移动框架纵向方向上的滑动；通过设置旋转中台以及在旋转中台和射流装置之间设置旋转机构，使得射流装置可以绕旋转中台的中轴线实现360°转动。通过设置声呐采集装置，可以改变声呐在水中的深度，更好的进行测量。

在上述技术方案的基础上，本发明的一种水下射流开沟试验仪还可以做如下改进:

其中，所述射流装置具有旋转支座以及固定支座，所述旋转中台上设置有圆形导杆，所述旋转机构包括旋转支座及圆形导杆，所述旋转支座为弧形的滑动圆管，所述旋转支座穿入在所述圆形导杆内，使得所述旋转支座可绕所述圆形导杆转动；所述固定支座的截面为弓形，所述固定支座的平面的侧壁的两端相对的设置有两个卡块，所述两个卡块之间设置有两根竖向滑轨，所述两根竖向滑轨上共同套设有L形杆，所述L形杆长轴的两端分别设置有第一转轴以及第二转轴，所述第一转轴上连接有第一连接臂，所述第二转轴上连接有第二连接臂，所述第一连接臂远离所述第一转轴的一端设置有第三转轴，所述第二连接臂远离所述第二转轴的一端设置有第四转轴，所述第三转轴和所述第四转轴之间连接有第三连接臂；所述第二转轴上还固定连接有射流固定臂，所述射流固定臂上设置有射流喷嘴、反力传感器以及水流流速传感器。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置旋转支座，实现射流装置可以绕旋转支座的中轴线进行360°转动；通过设置固定支座和卡块，可以将竖向滑轨固定在旋转支座上，使整个射流装置可以跟随旋转支座实现360°转动，使得整个水下射流开沟试验仪实现了在纵向空间360°转动；通过设置射流固定臂，可以将射流喷嘴固定在第二转轴上，射流喷嘴可以跟随第二转轴一起运动；通过设置L形杆、第一转轴、第二转轴、第一连接臂、第二连接臂、第三转轴、第四转轴以及第三连接臂，使第一连接臂、第二连接臂以及第三连接臂可以实现在竖直平面的转动，同时可以通过射流固定臂连带着射流喷嘴、反力传感器以及水流流速传感器实现在竖直平面的转动，使得整个水下射流开沟试验仪实现在竖直空间360°转动；通过设置反力传感器和水流流速传感器，实现对水下射流开沟试验仪实验过程中的数据进行实时采集，操作简单，实用性强。

进一步的，所述第三连接臂的长度小于所述L形杆的长轴的长度；所述第一转轴、所述第二转轴以及所述第三连接臂的长度之和大于所述L形杆的长轴的长度。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置第三连接臂的长度小于L形杆长轴的长度以及第一转轴、第二转轴以及第三连接臂的长度之和大于L形杆长轴的长度，使得射流固定臂可以连带着射流喷嘴实现在竖直空间内的360°转动。

其中，所述水平滑轨机构包括设置在所述支撑架顶部两个长边上的水平滑轨、水平丝杆以及第一电机，所述水平丝杆设置在其中一个所述水平滑轨的一侧，其中所述水平丝杆的两端设置有第一固定块，所述两个第一固定块固定设置在所述支撑架的顶部的长边上，所述第一固定块中设置有第一通孔，所述水平丝杆穿入设置在所述第一通孔内，所述水平丝杆上设置有螺纹，所述移动框架包括第一连接耳组、第二连接耳组以及第三连接耳组，所述第一连接耳组和所述第二连接耳组套设在所述两根水平滑轨上，所述第三连接耳组套设在所述水平丝杆上，所述第三连接耳组的内壁上设置有与所述水平丝杆上的螺纹相适配的螺纹；所述第一电机的输出轴连接在所述水平丝杆上，用于实现所述水平丝杆的转动。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置水平滑轨、水平丝杆，可以实现移动框架在水平方向上的滑动；通过设置第一固定块以及第一通孔，将水平丝杆固定在支撑架上，并可在第一通孔内转动；通过在水平丝杆上设置螺纹，将旋转运动转化为直线运动，实现移动框架在水平方向上的滑动；通过设置第一连接耳组、第二连接耳组以及第三连接耳组，将移动框架套设在水平滑轨和水平丝杆上，使得其可以在水平方向滑动，不会偏离方向；通过在第三连接耳组内壁设置与水平丝杆相适配的螺纹，使得水平丝杆可以通过旋转带动移动框架向前水平滑动，为移动框架的水平滑动提供了基本路径，同时具有很小的摩擦阻力，方便移动框架在支撑架上的滑动，可逆高效；通过设置第一电机，使得第一电机带动水平丝杆转动，为移动框架的水平滑动提供动力。其中，每个连接耳组包括两个连接耳。

其中，所述纵向滑轨机构包括设置在所述移动框架的两个长边上的两根纵向丝杆、两根纵向滑轨以及第二电机，所述纵向丝杆上设置有螺纹，所述纵向丝杆的两端设置有第二固定孔，所述第二固定孔固定设置在所述移动框架的长边上，所述第二固定孔内开设有第二通孔，所述纵向丝杆套设在所述第二通孔内，所述其中一根纵向丝杆的一端与所述第二电机的输出轴连接，用于实现所述纵向丝杆的转动；所述纵向滑轨固定设置在所述移动框架内并与所述纵向丝杆平行设置；所述旋转中台包括第四连接耳组、第五连接耳组、第六连接耳组以及第七连接耳组，所述第六连接耳组的内壁上设置有与所述纵向丝杆外壁上的螺纹相适配的螺纹；所述第六连接耳组以及所述第七连接耳组套设在所述纵向丝杆上，所述第四连接耳组以及所述第五连接耳组套设在所述纵向滑轨上。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置纵向丝杆、纵向滑轨，可以实现旋转中台在纵向方向上的滑动；通过设置第二固定孔以及第二通孔，将纵向丝杆固定在移动框架上，并可在第二通孔内进行转动；通过在纵向丝杆上设置螺纹，将旋转运动转化为直线运动，实现旋转中台在水平方向上的滑动；通过设置第二电机，使得第二电机带动纵向丝杆转动，为旋转中台的水平滑动提供动力；通过设置第四连接耳组、第五连接耳组、第六连接耳组以及第七连接耳组，将旋转中台套设在纵向丝杆以及纵向滑轨上，使得其可以在纵向方向上滑动，不会偏离方向；通过在第六连接耳组内壁设置与纵向丝杆相适配的螺纹，使得纵向丝杆可以通过旋转带动旋转中台向前水平滑动，为移动框架的水平滑动提供了基本路径，同时具有很小的摩擦阻力，方便旋转中台在移动框架上的滑动，可逆高效。

其中，所述竖直伸缩机构包括声呐连接杆以及伸缩连杆，其中所述声呐连接杆的顶端连接在所述移动框架的长边上，所述声呐连接杆的底端与所述伸缩连杆的一端连接，所述伸缩连杆的另一端连接有声呐。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置声呐连接杆，将声呐采集装置固定在移动框架上，方便声呐进行数据采集，防止其掉落；通过设置伸缩连杆，使得声呐可以通过伸缩连杆的伸长和缩短来改变在水中的深度，进行不同位置数据的采集，更好的进行测量；通过设置声呐，实现对水中数据的采集。

其中，所述土槽箱为密闭机构，所述土槽箱内设置有过滤片；所述土槽箱的侧壁上还设置有抽气孔，所述负压真空泵的输出端通过所述抽气孔延伸至所述土槽箱内。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置过滤片，实现对土槽箱内土样的过滤；通过设置抽气孔以及负压真空泵，对整个装置施加负压作用，进行抽真空，实现不同含水率、不同密度的饱和土样的制备。

其中，所述采集传感器组至少包括运动传感器、孔压传感器、重量传感器、压力传感器中的至少一种。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置多种传感器，可以实现对试验过程中的数据进行实时采集，提高射流流速和射流压力的监控精度。

进一步的，还包括数据采集箱，所述数据采集箱与所述采集传感器组中的任一种传感器电连接。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置数据采集箱，可以实现对整个试验过程所产生的数据存储，方便后续进行分析处理。

进一步的，还包括计算机，所述计算机与所述数据采集箱电连接，所述计算机用于显示所述数据采集箱采集的数据。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置计算机，实现对试验所测结果进行后处理，准确高效，增强该水下射流开沟试验仪的实用性

与现有技术相比较，本本发明提供的一种水下射流开沟试验仪的有益效果是：通过设置水平滑轨机构、纵向滑轨机构和旋转机构，能够解决当前使用的试验仪驱动射流喷嘴在空间中的移动范围过小，无法准确地模拟水下开沟时的射流破土作用的问题。其中，通过在支撑架和移动框架之间设置水平滑轨机构，实现移动框架在支撑架水平方向上的滑动；通过在旋转中台和移动框架之间设置纵向滑轨机构，实现旋转中台在移动框架纵向方向上的滑动；通过设置旋转中台以及在旋转中台和射流装置之间设置旋转机构，使得射流装置可以绕旋转中台的中轴线实现360°转动；通过设置第一连接臂、第二连接臂以及第三连接臂，带动射流喷嘴、反力传感器以及水流流速传感器实现在竖直平面的转动，使得整个水下射流开沟试验仪实现在竖直空间360°转动。通过设置声呐采集装置，可以改变声呐在水中的深度，更好的进行测量，通过设置抽气孔以及负压真空泵，对整个装置施加负压作用，进行抽真空，解决当前试验仪不能制备不同含水率、不同密度的土样的问题；通过设置传感器、数据采集箱以及计算机，对实验过程中的数据进行实时采集、存储与后处理，准确高效，增强该水下射流开沟试验仪的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种水下射流开沟试验仪的立体结构图；

图2为一种水下射流开沟试验仪水平滑轨机构结构示意图；

图3为一种水下射流开沟试验仪纵向滑轨机构结构示意图；

图4为一种水下射流开沟试验仪旋转机构结构示意图；

图5为一种水下射流开沟试验仪声呐采集装置结构示意图；

图6为一种水下射流开沟试验仪土槽箱结构示意图；

图7为一种水下射流开沟试验仪的电连接图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、支撑架；11、水平滑轨；12、水平丝杆；121、第一固定块；122、第一通孔；13、第一电机；20、移动框架；21、第一连接耳组；22、第二连接耳组；23、第三连接耳组；24、纵向丝杆；241、第二固定孔；242、第二通孔；25、纵向滑轨；26、第二电机；30、旋转中台；301、第四连接耳组；302、第五连接耳组；303、第六连接耳组；304、第七连接耳组；31、圆形导杆；40、声呐采集装置；41、声呐连接杆；42、伸缩连杆；43、声呐；50、射流装置；51、旋转支座；52、固定支座；521、卡块；522、竖向滑轨；523、L形杆；5231、第一转轴；5232、第二转轴；5233、第一连接臂；5234、第二连接臂；5235、第三转轴；5236、第四转轴；5237、第三连接臂；524、射流固定臂；53、射流喷嘴；54、反力传感器；55、水流流速传感器；61、过滤片；62、抽气孔。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，是本发明提供的一种水下射流开沟试验仪的第一实施例，在本实施例中，包括射流装置、土槽箱、负压真空泵以及采集传感器组，射流装置具有长方形的支撑架10以及移动框架20，移动框架20通过水平滑轨机构设置在支撑架10上，使得移动框架20可在支撑架10上水平滑动；移动框架20上还设置有旋转中台30以及声呐采集装置40，旋转中台30通过纵向滑轨机构连接在移动框架20上，纵向滑轨机构用于实现旋转中台30在移动框架20上纵向滑动；声呐采集装置40通过竖直伸缩机构连接在移动框架20上，竖直伸缩机构用于实现声呐采集装置40在垂直方向深度的调整；旋转中台30上设置有射流装置50，射流装置50通过旋转机构连接在旋转中台30上。

使用时，通过水平滑轨机构，使移动框架20在支撑架10上进行水平滑动；通过纵向滑轨机构，使旋转中台30在移动框架20上进行纵向滑动；通过旋转机构，使射流装置50绕旋转中台30的中轴线360°转动。通过水平滑轨机构、纵向滑轨机构和旋转机构，使该水下射流开沟试验仪能够驱动射流装置50在三维空间内进行6个自由度的运动，模拟多个角度的射流破土作用。同时，使用时通过调整竖直伸缩机构来改变声呐采集装置40的位置，采集不同水深处声呐采集装置40测得的数据。

其中，在上述技术方案中，射流装置50具有旋转支座51以及固定支座52，旋转中台30上设置有圆形导杆31，旋转机构包括旋转支座51及圆形导杆31，旋转支座51为弧形的滑动圆管，旋转支座51穿入在圆形导杆31内，使得旋转支座51可绕圆形导杆31转动；固定支座52的截面为弓形，固定支座52的平面的侧壁的两端相对的设置有两个卡块521，两个卡块521之间设置有两根竖向滑轨522，两根竖向滑轨522上共同套设有L形杆523，L形杆523长轴的两端分别设置有第一转轴5231以及第二转轴5232，第一转轴5231上连接有第一连接臂5233，第二转轴5232上连接有第二连接臂5234，第一连接臂5233远离第一转轴5231的一端设置有第三转轴5235，第二连接臂5234远离第二转轴5232的一端设置有第四转轴5236，第三转轴5235和第四转轴5236之间连接有第三连接臂5237；第二转轴5232上还固定连接有射流固定臂524，射流固定臂524上设置有射流喷嘴53、反力传感器54以及水流流速传感器55。

使用时，设置固定支座的截面为弓形，由弦和所对应的弧形组成；将圆形导杆31套设在旋转支座51上，将固定支座52固定在旋转支座51的内侧；通过转动旋转支座51，使得射流装置50在圆形导杆31上可以绕射流装置50的中轴线进行360°转动；通过转动第一连接臂5233、第二连接臂5234以及第三连接臂5237，使得射流固定臂524连带着射流喷嘴53、反力传感器54以及水流流速传感器55在竖直平面进行转动；通过射流喷嘴53、反力传感器54以及水流流速传感器55水平以及竖直位置的转动，模拟多个角度的射流破土作用，采集不同位置、不同角度射流破土作用的数据。

进一步的，在上述技术方案中，第三连接臂5237的长度小于L形杆523的长轴的长度；第一转轴5231、第二转轴5232以及第三连接臂5237的长度之和大于L形杆523的长轴的长度。

使用结构，转动第一连接臂5233、第二连接臂5234以及第三连接臂5237，使得射流固定臂524连带着射流喷嘴53、反力传感器54以及水流流速传感器55在竖直平面进行转动，模拟多个角度的射流破土作用，采集不同位置、不同角度射流破土作用的数据。

其中，在上述技术方案中，水平滑轨机构包括设置在支撑架10顶部两个长边上的水平滑轨11、水平丝杆12以及第一电机13，水平丝杆12设置在其中一个水平滑轨11的一侧，其中水平丝杆12的两端设置有第一固定块121，两个第一固定块121固定设置在支撑架10的顶部的长边上，第一固定块121中设置有第一通孔122，水平丝杆12穿入设置在第一通孔122内，水平丝杆12上设置有螺纹，移动框架20包括第一连接耳组21、第二连接耳组22以及第三连接耳组23，第一连接耳组21和第二连接耳组22套设在两根水平滑轨11上，第三连接耳组23套设在水平丝杆12上，第三连接耳组23的内壁上设置有与水平丝杆12上的螺纹相适配的螺纹；第一电机13的输出轴连接在水平丝杆12上，用于实现水平丝杆12的转动。

使用时，将两根水平丝杆12分别套设在第一连接耳组21和第二连接耳组22上，将水平丝杆12套设在第三连接耳组23上，通过第一电机13使得水平丝杆12开始转动，通过螺纹对应，连带着移动框架20在水平滑轨11上水平滑动。

其中，在上述技术方案中，纵向滑轨机构包括设置在移动框架20的两个长边上的两根纵向丝杆24、两根纵向滑轨25以及第二电机26，纵向丝杆24上设置有螺纹，纵向丝杆24的两端设置有第二固定孔241，第二固定孔241固定设置在移动框架20的长边上，第二固定孔241内开设有第二通孔242，纵向丝杆24套设在第二通孔242内，其中一根纵向丝杆24的一端与第二电机26的输出轴连接，用于实现纵向丝杆24的转动；纵向滑轨25固定设置在移动框架20内并与纵向丝杆24平行设置；旋转中台30包括第四连接耳组301、第五连接耳组302、第六连接耳组303以及第七连接耳组304，第六连接耳组303的内壁上设置有与纵向丝杆24外壁上的螺纹相适配的螺纹；第六连接耳组303以及第七连接耳组304套设在纵向丝杆24上，第四连接耳组301以及第五连接耳组302套设在纵向滑轨25上。

使用时，将两根纵向丝杆24分别套设在第六连接耳组303和第七连接耳组304上，将两根纵向滑轨25分辨套设在第四连接耳组301和第五连接耳组302上，通过第二电机26使得纵向丝杆24开始转动，通过螺纹对应，连带着旋转中台30在纵向滑轨25上进行纵向滑动。

其中，在上述技术方案中，竖直伸缩机构包括声呐连接杆41以及伸缩连杆42，其中声呐连接杆41的顶端连接在移动框架20的长边上，声呐连接杆41的底端与伸缩连杆42的一端连接，伸缩连杆42的另一端连接有声呐43。

使用时，将声呐43放入水中，采集所测得的数据，伸长或压缩伸缩连杆42，改变声呐43在水中的深度，继续测量数据。

其中，在上述技术方案中，土槽箱为密闭机构，土槽箱内设置有过滤片61；土槽箱的侧壁上还设置有抽气孔62，负压真空泵的输出端通过抽气孔62延伸至土槽箱内。

使用时，将负压真空泵将土样倒入土槽箱，向其中注入定量的水，开始抽真空，制备不同含水率、不同密度的饱和土样。

其中，在上述技术方案中，采集传感器组至少包括运动传感器、孔压传感器、重量传感器、压力传感器中的至少一种。

使用时，每组传感器实时采集试验过程中所测数据。其中，运动传感器可选用深圳市芯汇通科技有限公司生产的型号为LIS2DW12TR的传感器；孔压传感器可选用欧姆龙鼎悦电子官方专卖店生产的型号为D6F-PH5050AD3的传感器；重量传感器可选用西安盖文电子科技有限公司生产的型号为GSS406的传感器；压力传感器可选用苏州费斯杰自动化技术有限公司生产的型号为GPTBG3YG250BSBFX的传感器。

进一步的，在上述技术方案中，还包括数据采集箱，数据采集箱与采集传感器组中的任一种传感器电连接。

使用时，采集箱实时接收每组传感器发出的电信号，将试验时测得的数据储存起来。

进一步的，在上述技术方案中，还包括计算机，计算机与数据采集箱电连接，计算机用于显示数据采集箱采集的数据。

使用时，计算机将采集箱发出的电信号接收过来，对试验所测结果进行分析处理。，

具体的，本发明的原理是：通过第一电机13使得水平丝杆12开始转动，通过螺纹对应，连带着移动框架20在水平滑轨11上水平滑动；通过第二电机26使得纵向丝杆24开始转动，通过螺纹对应，连带着旋转中台30在纵向滑轨25上进行纵向滑动；通过转动旋转支座51，使得射流装置50在旋转中台30上可以绕射流装置50的中轴线进行360°转动；通过转动第一连接臂5233、第二连接臂5234以及第三连接臂5237，使得射流固定臂524连带着射流喷嘴53、反力传感器54以及水流流速传感器55在竖直平面进行转动；通过射流喷嘴53、反力传感器54以及水流流速传感器55水平以及竖直位置的转动，驱动射流喷嘴53在三维空间内进行6个自由度的运动，模拟多个角度的射流破土作用。将声呐43放入水中，采集所测得的数据，伸长或压缩伸缩连杆42，改变声呐43在水中的深度，继续测量数据。将每组传感器所测数据的电信号传递给数据采集器储存，并将储存的电信号传递给计算机进行分析处理。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水下射流开沟试验仪，其特征在于，包括射流装置、土槽箱、负压真空泵以及采集传感器组，所述射流装置具有长方形的支撑架(10)以及移动框架(20)，所述移动框架(20)通过水平滑轨机构设置在所述支撑架(10)上，使得所述移动框架(20)可在所述支撑架(10)上水平滑动；所述移动框架(20)上还设置有旋转中台(30)以及声呐采集装置(40)，所述旋转中台(30)通过纵向滑轨机构连接在所述移动框架(20)上，所述纵向滑轨机构用于实现所述旋转中台(30)在所述移动框架(20)上纵向滑动；所述声呐采集装置(40)通过竖直伸缩机构连接在所述移动框架(20)上，所述竖直伸缩机构用于实现所述声呐采集装置(40)在垂直方向深度的调整；所述旋转中台(30)上设置有射流装置(50)，所述射流装置(50)通过旋转机构连接在所述旋转中台(30)上。

2.根据权利要求1所述的一种水下射流开沟试验仪，其特征在于，所述射流装置(50)具有旋转支座(51)以及固定支座(52)，所述旋转中台(30)上设置有圆形导杆(31)，所述旋转机构包括旋转支座(51)及圆形导杆(31)，所述旋转支座(51)为弧形的滑动圆管，所述旋转支座(51)穿入在所述圆形导杆(31)内，使得所述旋转支座(51)可绕所述圆形导杆(31)转动；所述固定支座(52)的截面为弓形，所述固定支座(52)的平面的侧壁的两端相对的设置有两个卡块(521)，所述两个卡块(521)之间设置有两根竖向滑轨(522)，所述两根竖向滑轨(522)上共同套设有L形杆(523)，所述L形杆(523)长轴的两端分别设置有第一转轴(5231)以及第二转轴(5232)，所述第一转轴(5231)上连接有第一连接臂(5233)，所述第二转轴(5232)上连接有第二连接臂(5234)，所述第一连接臂(5233)远离所述第一转轴(5231)的一端设置有第三转轴(5235)，所述第二连接臂(5234)远离所述第二转轴(5232)的一端设置有第四转轴(5236)，所述第三转轴(5235)和所述第四转轴(5236)之间连接有第三连接臂(5237)；所述第二转轴(5232)上还固定连接有射流固定臂(524)，所述射流固定臂(524)上设置有射流喷嘴(53)、反力传感器(54)以及水流流速传感器(55)。

3.根据权利要求2所述的一种水下射流开沟试验仪，其特征在于，所述第三连接臂(5237)的长度小于所述L形杆(523)的长轴的长度；所述第一转轴(5231)、所述第二转轴(5232)以及所述第三连接臂(5237)的长度之和大于所述L形杆(523)的长轴的长度。

4.根据权利要求1所述的一种水下射流开沟试验仪，其特征在于，所述水平滑轨机构包括设置在所述支撑架(10)顶部两个长边上的水平滑轨(11)、水平丝杆(12)以及第一电机(13)，所述水平丝杆(12)设置在其中一个所述水平滑轨(11)的一侧，其中所述水平丝杆(12)的两端设置有第一固定块(121)，所述两个第一固定块(121)固定设置在所述支撑架(10)的顶部的长边上，所述第一固定块(121)中设置有第一通孔(122)，所述水平丝杆(12)穿入设置在所述第一通孔(122)内，所述水平丝杆(12)上设置有螺纹，所述移动框架(20)包括第一连接耳组(21)、第二连接耳组(22)以及第三连接耳组(23)，所述第一连接耳组(21)和所述第二连接耳组(22)套设在所述两根水平滑轨(11)上，所述第三连接耳组(23)套设在所述水平丝杆(12)上，所述第三连接耳组(23)的内壁上设置有与所述水平丝杆(12)上的螺纹相适配的螺纹；所述第一电机(13)的输出轴连接在所述水平丝杆(12)上，用于实现所述水平丝杆(12)的转动。

5.根据权利要求1所述的一种水下射流开沟试验仪，其特征在于，所述纵向滑轨机构包括设置在所述移动框架(20)的两个长边上的两根纵向丝杆(24)、两根纵向滑轨(25)以及第二电机(26)，所述纵向丝杆(24)上设置有螺纹，所述纵向丝杆(24)的两端设置有第二固定孔(241)，所述第二固定孔(241)固定设置在所述移动框架(20)的长边上，所述第二固定孔(241)内开设有第二通孔(242)，所述纵向丝杆(24)套设在所述第二通孔(242)内，所述其中一根纵向丝杆(24)的一端与所述第二电机(26)的输出轴连接，用于实现所述纵向丝杆(24)的转动；所述纵向滑轨(25)固定设置在所述移动框架(20)内并与所述纵向丝杆(24)平行设置；所述旋转中台(30)包括第四连接耳组(301)、第五连接耳组(302)、第六连接耳组(303)以及第七连接耳组(304)，所述第六连接耳组(303)的内壁上设置有与所述纵向丝杆(24)外壁上的螺纹相适配的螺纹；所述第六连接耳组(303)以及所述第七连接耳组(304)套设在所述纵向丝杆(24)上，所述第四连接耳组(301)以及所述第五连接耳组(302)套设在所述纵向滑轨(25)上。

6.根据权利要求1所述的一种水下射流开沟试验仪，其特征在于，所述竖直伸缩机构包括声呐连接杆(41)以及伸缩连杆(42)，其中所述声呐连接杆(41)的顶端连接在所述移动框架(20)的长边上，所述声呐连接杆(41)的底端与所述伸缩连杆(42)的一端连接，所述伸缩连杆(42)的另一端连接有声呐(43)。

7.根据权利要求1所述的一种水下射流开沟试验仪，其特征在于，所述土槽箱为密闭机构，所述土槽箱内设置有过滤片(61)；所述土槽箱的侧壁上还设置有抽气孔(62)，所述负压真空泵的输出端通过所述抽气孔(62)延伸至所述土槽箱内。

8.根据权利要求1所述的一种水下射流开沟试验仪，其特征在于，所述采集传感器组至少包括运动传感器、孔压传感器、重量传感器、压力传感器中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的一种水下射流开沟试验仪，其特征在于，还包括数据采集箱，所述数据采集箱与所述采集传感器组中的任一种传感器电连接。

10.根据权利要求9所述的一种水下射流开沟试验仪，其特征在于，还包括计算机，所述计算机与所述数据采集箱电连接，所述计算机用于显示所述数据采集箱采集的数据。

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