[发明专利]一种移动式水体表面漂浮物质受力测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种移动式水体表面漂浮物质受力测量装置及方法，属于漂浮物质受力测量技术领域，包括水槽；漂浮物，所述漂浮物具有配重功能；牵引力测量装置，所述牵引力测量装置与所述漂浮物相连接，用于牵引漂浮物运动获取总牵引力的数据；切应力测量装置，所述切应力测量装置用于获取所述漂浮物移动过程中接触水面的水流切应力数据；移动平台，所述移动平台沿水槽驱动所述牵引力测量装置、切应力测量装置移动；该移动式水体表面漂浮物质受力测量装置及方法，使用方便，通过导轨与导轨卡扣的配合，实现了运行的稳定性，通过对变频控制电机的调节，适合多种场合的测量；通过固定件的调节，使漂浮物与水面的接触，减少测试过程中测量误差。

技术领域

本发明属于漂浮物质受力测量技术领域，具体涉及移动式水体表面漂浮物质受力测量装置及方法。

背景技术

近年来，海洋环境中的赤潮及绿潮现象越来越受到科学家、公众和政策制定者的关注，赤潮及绿潮现象主要来源于海岸附近，近年来多次爆发，为我国海岸带环境治理带来很大的挑战，赤潮或绿潮爆发过程中，其会随着海流远距离输运形成二次伤害，如何精准的预测其漂移过程是亟需解决的问题，然而，目前我们对成型大片的藻类运动规律了解甚少，故需要相关实验进行探讨；

漂浮物在水中运动主要收到水流的拖曳力和风的阻力的作用，水流的拖曳力主要是由于表层水流速度和漂浮物漂移速度不同步所致，由于近岸海流主要受到潮汐动力较强使得水流的流速一直处在不断变化过程中，故水流和漂浮物的速度差也在不断变化，探讨不同速度差下漂浮物所受的拖曳力对漂浮物的运动轨迹预测有至关重要的作用，现有的研究多是通过遥感卫星影像反演，来探讨海洋中漂浮物的漂移规律，但存在着诸多问题，例如很难收集到同时期的风场及海流数据，获取数据成本较大，反演精度不高，操作复杂等。为探讨漂浮物的漂移特性，需借助相应的物理模型实验进行机理分析；漂浮物漂移过程中，受水流的总拖曳力分为压强阻力和粘滞阻力两种，压强阻力的大小主要和漂浮物的平面形状，厚度以及密度有关，粘滞应力和其面积及底面粗糙程度和面积有关；目前传统的实验过程无法高精确测量漂浮物在漂移过程中的压强阻力和粘滞阻力，只能测得一个总体拖曳力，然后再根据一些经验公式将其分离开来，这在后续研究计算中会产生较大误差，因此需要研发一种移动式水体表面漂浮物质受力测量装置及方法来解决现有的问题，以探讨漂浮物漂移过程中的受力机理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动式水体表面漂浮物质受力测量装置及方法，以解决无法高精确测量漂浮物在漂移过程中的压强阻力和粘滞阻力的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种移动式水体表面漂浮物质受力测量装置，包括：

水槽；

漂浮物，所述漂浮物具有配重功能；

牵引力测量装置，所述牵引力测量装置与所述漂浮物相连接，用于牵引漂浮物运动获取总牵引力的数据；

切应力测量装置，所述切应力测量装置用于获取所述漂浮物移动过程中接触水面的水流切应力数据；

移动平台，所述移动平台沿水槽驱动所述牵引力测量装置、切应力测量装置移动。

优选的，所述水槽腔体内设置有导轨。

优选的，所述移动平台包括：

作业平台，所述作业平台用于承载牵引力测量装置、切应力测量装置；

滚动轮，所述滚动轮包括两个从动轮以及两个用于驱动作业平台沿着水槽导轨移动的驱动轮；

变频控制电机，所述变频控制电机与两个驱动轮相连接，并设置电机功率控制所述作业平台运动速度；

导轨卡扣，所述导轨卡扣固定于作业平台，用于限制作业平台前进方向；

移动滑轮，所述移动滑轮连接于导轨卡扣，用于抵触导轨。