专利名称：人工鱼礁礁体与海底泥沙间最大静摩擦系数的测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量技术，特别是涉及一种人工鱼礁礁体与海底泥沙间最大静摩
擦系数的测量技术。
背景技术：
人工鱼礁是人为设置在海中的构造物，可为鱼类等水生生物营造适宜的栖息、生 长、繁育场所，用于改善海域生态环境、增殖渔业资源。20世纪50年代以来，人工鱼礁建设 在国外取得了长足发展。通过建设人工鱼礁渔场，能改善和修复海洋生态环境、增殖和养护 渔业资源、提高水产品质量，这已被发达国家的建设实践所证实。但是，目前我国人工鱼礁 建设大多停留在模仿国外经验或直接应用国外研究成果的水平，尚缺乏关键技术的有效支 撑，如对应于海域生态环境特点的礁体抗滑移、抗倾覆、抗沉陷和抗掩埋等稳定性技术的基 础性研究较少，因而往往出现人工鱼礁礁体形状、结构和材料的选择不适宜我国海域特点， 造成在礁体投放过程中发生倾倒、碰撞、漂移等工程事故，造成不必要的经济损失，或是出 现为避免出现事故，在设计中安全性系数取值过大，使得礁体建造成本大幅增加，造成了不 必要的浪费。这种现状的持续存在对我国正在进行的人工鱼礁建设事业十分不利。因此， 人工鱼礁是否具有良好的稳定性是关系到礁体投放后其功能和效果能否得到发挥的关键 技术指标。如何延长鱼礁的生态稳定性，使鱼礁的生物诱集和增殖效应最大化是人工鱼礁 工程建设追求的最重要目标。为了保证人工鱼礁工程建设能取得预期效果，必须在人工鱼 礁投放前结合海区的底质沉积物(海底泥沙)和海况条件对其进行稳定性性能进行科学的 验算，以确保所设计的礁体类型适合海域实际状况。 人工鱼礁投放于相应海域后，受到波、流的作用力即水阻力影响，会出现滑移、翻 转等丧失稳定性的现象。当水阻力大于礁体与海底间的最大静摩擦力时，礁体会出现移位 现象即滑移现象。在对礁体进行抗滑移及抗翻转分析时，礁体与海底的最大静摩擦系数是 一个最基本也是最重要的参数。因而，不同人工鱼礁礁体类型与不同海域海底泥沙间的最 大静摩擦系数是非常关键的技术参数。 人工鱼礁礁体与海底间的最大静摩擦系数可以采用斜面装置利用斜面倾角法测 量，但由于海底泥沙属于弹性体处于滑动状态，因此在斜面装置上很难保证泥沙相对于底 斜面静止；而且当泥沙具有一定含水率时，泥沙中的含水会因重力作用而下降，导致上部泥 沙含水率降低，这些因素都会给测量结果带来的误差。虽然也可以采取海底实测的方法，但 是需要预先将设计好的人工鱼礁进行浇筑，并投放到相应海区，然后进行海底观测，受到生 产成本及生产周期的制约，费时费力。而且由于海底情况复杂以及人工鱼礁礁体重量较大， 导致现阶段海底实测方法的可行性较差。而以往投放前经过相应的稳定性校核由于没有相 关实测数据支撑，海底最大静摩擦系数的选取大多采用经验数值，仅凭借经验公式进行简 单计算来判断，因而给稳定性校核计算带来很大误差，很难预测出鱼礁的稳定性性能，如果 人工鱼礁的稳定性不能保证，那么人工鱼礁的功能发挥就会受到严重影响，同时也给人工 鱼礁建设会带来很大损失。
实用新型内容针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能 提高人工鱼礁礁体与海底泥沙间最大静摩擦系数测量的准确性，縮短人工鱼礁制作的生产 周期，降低人工鱼礁的生产成本的人工鱼礁礁体与海底泥沙间最大静摩擦系数的测量装置。 为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种人工鱼礁礁体与海底泥沙间最 大静摩擦系数的测量装置，其特征在于，包括一平面承载台、设于所述平面承载台下底的方 形平台座，平面承载台上台面为海底泥沙层，即由海底泥沙构成的承载台面，海底泥沙层上 放置待测的与人工鱼礁礁体等比例的鱼礁(縮小的)模型块，平面承载台的一端侧壁设有 支架和滴漏器，支架上装有滑轮杆组件，所述滑轮杆组件包括连接支架的滑轮杆和设于滑 轮杆下端的滑轮；滑轮轮周上嵌有一钢丝线，所述钢丝线的一 (水平)端连接(人工)鱼礁 模型块，另一 (垂直)端吊挂有一负载桶，所述滴漏器盛有负载称料，所述滴漏器底部设有 滴漏管，滴漏管经阀门连(通)接负载桶口。 进一步的，所述滑轮杆为能相对支架调节升降的螺纹滑轮杆。 进一步的，所述滑轮杆直接固定在支架下。 进一步的，所述负载称料为水或细砂。 利用本实用新型提供的人工鱼礁礁体与海底泥沙间最大静摩擦系数的测量装置 及其方法，由于采用模拟装置在陆地上甚至船只上可以方便快捷的测定出人工鱼礁实际建 设的不同海域海底泥沙对不同类型人工鱼礁的摩擦系数，因而在人工鱼礁建设规划阶段可 以作为礁体设计和选择及礁区规划的依据，为人工鱼礁工程设计中稳定性性能的校核提供 可靠的技术参数，提高了测量的准确性，縮短了人工鱼礁制作的生产周期，降低了人工鱼礁 的生产成本，确保了人工鱼礁建设的安全性。
图1为本实用新型实施例的测试装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用 于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型 的保护范围。 由图1所示，本实用新型实施例所提供的一种人工鱼礁礁体与海底泥沙间最大静 摩擦系数的测量装置，其特征在于，包括一平面承载台2、设于平面承载台2下底的方形平 台座l，平面承载台2上台面为海底泥沙层3，即由海底泥沙构成的承载台面，海底泥沙层3 上放置待测的与人工鱼礁礁体等比例的鱼礁(縮小的)模型块4，平面承载台2的一端侧壁 设有支架6和滴漏器9，支架6上装有滑轮杆组件，所述滑轮杆组件包括连接支架6的滑轮 杆和设于滑轮杆下端的滑轮8，所述滑轮杆为能相对支架6调节升降的螺纹滑轮杆7 ;滑轮 8轮周上嵌有一钢丝线5，所述钢丝线5的一 (水平)端连接(人工)鱼礁模型块4，另一 (垂直)端吊有一负载桶11，所述滴漏器9盛有负载称料，所述滴漏器9底部设有滴漏管，滴漏管经阀门10连(通)接负载桶11 口。所述滑轮杆也可以直接固定在支架6下；所述
负载称料为水或细砂。 平面承载台2上台面的海底泥沙层3的制备实地调查采样得到的海底泥沙除预 留一部分用于粒径分析外，其余部分直接平铺于平面承载台2的台面，或者事先在电热恒 温鼓风干燥箱内烘干成完全干燥或者不同含水率状态。使用水平尺检验海底泥沙层的水平 性，如未达到水平，要通过平板平整使其保持水平。 在测量最大静摩擦系数时，通过滴漏器9底的滴漏管向负载桶11均匀缓慢的注入 清水(或细砂)，实现均匀缓慢加载。滴漏器9出口处的阀门IO，可以实时控制加载的起始
与停止。 —种本实用新型实施例所述的人工鱼礁礁体与海底泥沙间最大静摩擦系数的测 量装置的测量方法，其步骤包括 1)测量试验中所选用的钢丝线5对滑轮8的机械效率n，测量(人工)鱼礁模型 4的重量G ; 2)通过水平尺使海底泥沙层3表面保持水平，将待测(人工)鱼礁模型4轻放在 平面承载台2台面的海底泥沙层3表面； 3)将钢丝线5穿过滑轮8，一端系在(人工)鱼礁模型4中部，另一端钩挂负载桶 9 ; 4)滴漏器9通过滴漏管向负载桶11缓慢均匀地注入清水(或细砂)，使得负载桶 11中重量均匀缓慢的增加，均匀的改变人工鱼礁礁体4所受的拉力，待观测到人工鱼礁礁 体4有滑动倾向时，立即关闭滴漏器9的阀门10，并测量此时负载桶11的重量F的数值； 5)多次重复步骤2)、3)、4)的操作，求得负载桶11的重量F的平均值F; 6)根据最大静摩擦系数P与负载桶9的重量的平均值F及人工鱼礁礁体自重G
之间的公式P =F* n/G，S卩能求得该类型礁体在该海域与底质泥沙间的最大静摩擦系数
ii 。 本摩擦系数的测量方法依据经典物理学测量最大静摩擦系数时采取的水平拉动 法。最大静摩擦系数P与自重G及拉力F之间的关系为ii =F* n/G，其中n为滑轮8 的机械效率。 本实用新型实施例的测量装置能在人工鱼礁建设前方便快捷的测定出人工鱼礁 实际建设海域海底泥沙对不同类型人工鱼礁礁体的摩擦系数，因而在鱼礁建设规划阶段可 以作为礁体设计和选择及礁区规划的依据，为人工鱼礁建设中礁体设计、配置方案及稳定 性性能的校核提供可靠的技术参数，确保了人工鱼礁建设的安全性。
权利要求一种人工鱼礁礁体与海底泥沙间最大静摩擦系数的测量装置，其特征在于，包括一平面承载台、设于所述平面承载台下底的方形平台座，平面承载台上台面为海底泥沙层，海底泥沙层上放置待测的鱼礁模型块，平面承载台的一端侧壁设有支架和滴漏器，支架上装有滑轮杆组件，所述滑轮杆组件包括连接支架的滑轮杆和设于滑轮杆下端的滑轮；滑轮轮周上嵌有一钢丝线，所述钢丝线的一端连接鱼礁模型块，另一端吊挂有一负载桶，所述滴漏器盛有负载称料，所述滴漏器底部设有滴漏管，滴漏管经阀门连通负载桶口。
2. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述滑轮杆为能相对支架调节升降 的螺纹滑轮杆。
3. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述滑轮杆直接固定在支架下。
4. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述负载称料为水或细砂。
专利摘要一种人工鱼礁礁体与海底泥沙间最大静摩擦系数的测量装置，涉及测量技术领域；所要解决的是测量人工鱼礁的最大静摩擦系数的技术问题；该测量装置包括平面承载台、设于该平面承载台下底的方形平台座，平面承载台上台面为海底泥沙层，泥沙层上放置待测的鱼礁模型块，平面承载台的一端侧壁设有支架和滴漏器，支架上装有滑轮杆组件，滑轮杆组件包括连接支架的滑轮杆和设于滑轮杆下端的滑轮；滑轮轮周上嵌有一钢丝线，钢丝线的一端连接鱼礁模型块，另一端吊挂有一负载桶，滴漏器盛有负载称料，滴漏器底部设有滴漏管，滴漏管经阀门连通负载桶口。本实用新型具有能提高人工鱼礁最大静摩擦系数的测量准确性，缩短测量周期和降低测量成本的特点。
文档编号G01N19/02GK201464343SQ200920074938
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者刘健, 孙习武, 张硕, 章守宇 申请人:上海海洋大学