本发明属于水利工程技术领域，具体涉及滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置及试验方法。
背景技术：
滑坡为一种破坏性极强的自然灾害，当山坡土体或岩体本身地质条件较差时，一旦遇到人为的破坏或自然雨水的冲刷，其将沿山体滑至水中，激起滑坡涌浪。滑坡涌浪本身具有强大的冲击力，对周边结构物的稳定性均存在很大的安全隐患。斜坡式码头因其自身较好适应水位差的特性，被广泛应用于各大流域，且一般以“斜坡式码头-趸船-船舶”系统的形式存在。但长期以来，由于滑坡涌浪造成的码头破坏，船舶漂移，最终导致人员财产损失的事件众多。故滑坡涌浪发生时，对此系统受力状况的把握尤其重要。
为获取各个结构物所受作用力大小，现有技术中需要一种滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置及试验方法。
技术实现要素：
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置，包括水槽、滑架、滑槽、斜坡式码头模型、趸船模型、船舶模型、拉力环、拉力片系统、数据采集仪和高速摄像机。
所述滑架安装在所述水槽的一侧。所述滑槽可调节的安装在滑架上。所述滑槽与水槽水平面具有倾角。
所述斜坡式码头模型安装在水槽的另一侧，并与滑槽相对应。
所述趸船模型通过若干根锚链连接在水槽上。所述趸船模型位于滑槽与斜坡式码头模型之间，贴近斜坡式码头模型。
所述船舶模型通过若干根缆绳连接趸船模型。所述船舶模型位于滑槽与趸船模型之间，贴近趸船模型。
所述拉力环一端连接锚链，另一端连接所述数据采集仪。所述数据采集仪连接pc终端。所述数据采集仪采集趸船模型的锚链拉力数据,并将锚链拉力数据输出至pc终端整理并储存。
所述拉力片包括至少一个拉力片i、至少一个拉力片ii，以及至少一个拉力片iii。
所述拉力片i固定在趸船模型上。所述拉力片i一端连接缆绳，另一端连接数据采集仪。所述数据采集仪采集船舶模型的系缆力数据，并将系缆力数据输出至pc终端整理并储存。
所述拉力片ii固定于斜坡式码头模型前沿。所述拉力片ii一端连接数据采集仪，另一端设置有撞击点i。所述数据采集仪采集趸船模型对斜坡式码头模型的撞击力数据,并将该撞击力数据输出至pc终端整理并储存。
所述拉力片iii固定于趸船模型前沿，所述拉力片iii一端连接数据采集仪，另一端设置有撞击点ii。所述数据采集仪采集船舶模型对趸船模型的撞击力数据,并将该撞击力数据输出至pc终端整理并储存。
所述高速摄像机连接pc终端。所述高速摄像机采集水槽水面的视频数据，并将视频数据输出至pc终端整理并储存。
进一步，所述水槽中安装有若干个竖直的波高仪。所述波高仪信号连接pc终端。所述波高仪采集水槽的水面波浪高度数据，并输出至pc终端整理并储存。
进一步，所述滑架由布置在所述滑槽末端的墩柱及其正上方的两根能够上下调节滑槽前后缘高度的滑杆组成。
进一步，所述滑槽通过可调节的钢丝绳与滑架上部的滑杆连接。
进一步，所述拉力片i、拉力片ii和拉力片iii上均安装有固定部。
所述拉力片i通过固定部固定趸船模型上。所述拉力片ii通过固定部固定在斜坡式码头模型上。所述拉力片iii通过固定部固定在趸船模型上。
进一步，所述拉力片i、拉力片ii和拉力片iii的数量均为两个。所述两个拉力片i对称布置在趸船模型上。所述两个拉力片ii对称布置在斜坡式码头模型前沿。所述两个拉力片iii对称布置在趸船模型前沿。
本发明还包括滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验方法，包括如下步骤：
1)进行滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置的安装。
2)在水槽中加水。
3)开启pc终端、数据采集仪、高速摄像机和波高仪。
4)在滑槽内放置滑块，并推动滑块。滑块滑入水槽中激起涌浪，涌浪冲击斜坡式码头模型、趸船模型和船舶模型。
5)波高仪对水槽的水面波浪高度数据进行采集，并输出至pc终端整理并储存。高速摄像机采集水槽水面的视频数据，并将视频数据输出至pc终端整理并储存。数据采集仪对趸船模型的锚链拉力数据、船舶模型的系缆力数据、趸船模型对斜坡式码头模型的撞击力数据、船舶模型对趸船模型的撞击力数据进行采集，并输出至pc终端整理并储存。
6)改变水槽水深或滑块方量，重复步骤2)～5)。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，具有如下优点：
1)通过调节滑槽的坡度，能够满足试验装置对不同坡度变化的需求，使试验模拟结果更接近实际；
2)通过在水槽中安装波高仪得到涌浪波高随时间变化的曲线，并利用高速摄像机能够清晰地记录涌浪在水槽中的传播过程及涌浪的浪高变化；
3)通过拉力环和数据采集仪采集趸船模型的锚链拉力数据；通过拉力片系统和数据采集仪采集船舶模型的系缆力数据、趸船模型对斜坡式码头模型的撞击力数据、船舶模型对趸船模型的撞击力数据，记录了整个过程的各个结构物所受作用力大小；
4)试验装置设备简洁，试验方法步骤简单。
附图说明
图1为本发明的斜坡式码头-趸船-船舶模型系统布置图；
图2为本发明的测力单元布置图；
图3为测量撞击力拉力片设备细节图；
图4为测量系缆力拉力片设备细节图；
图5为拉力片细节图；
图6为测量锚链拉力环设备细节图。
图中：水槽1、滑架2、斜坡式码头模型3、趸船模型4、船舶模型5、拉力环6、锚链7、缆绳8、拉力片i9、拉力片ii10、拉力片iii11、波高仪12、固定部13和固定孔1301。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开一种滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置，参见图1和图2，包括水槽1、滑架2、滑槽、斜坡式码头模型3、趸船模型4、船舶模型5、拉力环6、拉力片系统、数据采集仪和高速摄像机。
所述滑架2安装在所述水槽1的一侧。所述滑槽可调节的安装在滑架2上。所述滑槽与水槽1水平面具有倾角。具体地，所述滑架2由布置在所述滑槽末端的墩柱及其正上方的两根能够上下调节滑槽前后缘高度的滑杆组成，用于调整滑坡剪出口位置及滑坡前后缘高度。所述滑槽通过可调节的钢丝绳与滑架2上部的滑杆连接，滑槽用于模拟滑块入水前的运动过程。
所述斜坡式码头模型3固定在水槽的另一侧，并与滑槽位置相对应。
所述趸船模型4通过六根锚链7连接在水槽1上，本实施例中，趸船模型4的船头和船尾均连接三根锚链7，将趸船以“三前三后”的形式固定。所述趸船模型4位于滑槽与斜坡式码头模型3之间。
所述船舶模型5通过两根缆绳8连接趸船模型4。所述船舶模型5位于滑槽与趸船模型4之间，形成“斜坡式码头-趸船-船舶”试验模型系统。
参见图6，所述拉力环6一端连接锚链7，另一端连接所述数据采集仪。所述数据采集仪连接pc终端。所述数据采集仪采集趸船模型4的锚链拉力数据,并将锚链拉力数据输出至pc终端整理并储存。
所述拉力片包括两个拉力片i9、两个拉力片ii10和两个拉力片iii11。
参见图3至图5，所述拉力片i9、拉力片ii10和拉力片iii11上均连接有固定部13。拉力片i9、拉力片ii10和拉力片iii11的中部嵌入固定部13，两端露出固定部13。固定部13上具有用于将固定部13与其他构件固定连接的固定孔1301。
所述两个拉力片i9均通过固定部13固定连接在趸船模型4上，两个拉力片i9对称布置。所述拉力片i9一端连接缆绳8，另一端连接数据采集仪。所述数据采集仪采集船舶模型5的系缆力数据，并将系缆力数据输出至pc终端整理并储存。
所述两个拉力片ii10均通过固定部13固定连接在斜坡式码头模型3前沿，两个拉力片ii10对称布置。所述拉力片ii10一端连接数据采集仪，另一端安装螺钉作为趸船模型4的撞击点i。所述数据采集仪采集趸船模型4对斜坡式码头模型3的撞击力数据,并将该撞击力数据输出至pc终端整理并储存。
所述两个拉力片iii11均通过固定部13固定连接在趸船模型4前沿，两个拉力片iii11对称布置。所述拉力片iii11一端连接数据采集仪，另一端安装螺钉作为船舶模型5的撞击点ii。所述数据采集仪采集船舶模型5对趸船模型4的撞击力数据,并将该撞击力数据输出至pc终端整理并储存。
所述高速摄像机连接pc终端。所述高速摄像机采集水槽1水面的视频数据，并将视频数据输出至pc终端整理并储存。
进一步，所述水槽1中安装有四个竖直的波高仪12，波高仪12底部和水槽1底部固定连接。所述波高仪12信号连接pc终端。所述波高仪12采集水槽1的水面波浪高度数据，并输出至pc终端整理并储存。
在试验时，在滑槽内放置滑块，并推动滑块。滑块滑入水槽1中激起涌浪，涌浪对斜坡式码头模型3、趸船模型4和船舶模型5产生冲击，使得船舶模型5撞击趸船模型4，趸船模型4撞击斜坡式码头模型3，波高仪12对水槽1的水面波浪高度数据进行实时采集，形成涌浪波高随时间变化的曲线，并输出至pc终端整理并储存。高速摄像机采集水槽1水面的视频数据，记录涌浪在水槽1中的传播过程及涌浪的浪高变化，并将视频数据输出至pc终端整理并储存。数据采集仪对趸船模型4的锚链拉力数据、船舶模型5的系缆力数据、趸船模型4对斜坡式码头模型3的撞击力数据、船舶模型5对趸船模型4的撞击力数据进行实时采集，并输出至pc终端整理并储存。通过pc终端对滑坡涌浪对“斜坡式码头-趸船-船舶”试验模型系统影响过程进行观测和测量。
本实施例公开的滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置，试验装置设备简洁，通过调节滑槽的坡度，能够满足试验装置对不同坡度变化的需求，使试验模拟结果更接近实际；通过在水槽1中安装波高仪12得到涌浪波高随时间变化的曲线，并利用高速摄像机能够清晰地记录涌浪在水槽1中的传播过程及涌浪的浪高变化；通过拉力环6和数据采集仪采集趸船模型4的锚链拉力数据；通过拉力片系统和数据采集仪采集船舶模型5的系缆力数据、趸船模型4对斜坡式码头模型3的撞击力数据、船舶模型5对趸船模型4的撞击力数据，记录了整个过程的各个结构物所受作用力大小。
实施例2：
本实施例提供一种较为基础的实现方式，一种滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置，参见图1和图2，包括水槽1、滑架2、滑槽、斜坡式码头模型3、趸船模型4、船舶模型5、拉力环6、拉力片系统、数据采集仪和高速摄像机。
所述滑架2固定在所述水槽1的一侧。所述滑槽可调节的安装在滑架2上。所述滑槽与水槽1水平面具有倾角。
所述斜坡式码头模型3固定在水槽的另一侧，并与滑槽位置相对应。
所述趸船模型4通过六根锚链7连接在水槽1上，本实施例中，趸船模型4的船头和船尾均连接三根锚链7，将趸船以“三前三后”的形式固定。所述趸船模型4位于滑槽与斜坡式码头模型3之间。
所述船舶模型5通过两根缆绳8连接趸船模型4。所述船舶模型5位于滑槽与趸船模型4之间，形成“斜坡式码头-趸船-船舶”试验模型系统。
参见图6，所述拉力环6一端连接锚链7，另一端连接所述数据采集仪。所述数据采集仪连接pc终端。所述数据采集仪采集趸船模型4的锚链拉力数据,并将锚链拉力数据输出至pc终端整理并储存。
所述拉力片包括两个拉力片i9、两个拉力片ii10和两个拉力片iii11。
所述两个拉力片i9均通过固定部13固定连接在趸船模型4上，两个拉力片i9对称布置。所述拉力片i9一端连接缆绳8，另一端连接数据采集仪。所述数据采集仪采集船舶模型5的系缆力数据，并将系缆力数据输出至pc终端整理并储存。
所述两个拉力片ii10均通过固定部13固定连接在斜坡式码头模型3前沿，两个拉力片ii10对称布置。所述拉力片ii10一端连接数据采集仪，另一端安装螺钉作为趸船模型4的撞击点i。所述数据采集仪采集趸船模型4对斜坡式码头模型3的撞击力数据,并将该撞击力数据输出至pc终端整理并储存。
所述两个拉力片iii11均通过固定部13固定连接在趸船模型4前沿，两个拉力片iii11对称布置。所述拉力片iii11一端连接数据采集仪，另一端安装螺钉作为船舶模型5的撞击点ii。所述数据采集仪采集船舶模型5对趸船模型4的撞击力数据,并将该撞击力数据输出至pc终端整理并储存。
所述高速摄像机连接pc终端。所述高速摄像机采集水槽1水面的视频数据，并将视频数据输出至pc终端整理并储存。
在试验时，在滑槽内放置滑块，并推动滑块。滑块滑入水槽1中激起涌浪，涌浪对斜坡式码头模型3、趸船模型4和船舶模型5产生冲击，使得船舶模型5撞击趸船模型4，趸船模型4撞击斜坡式码头模型3。高速摄像机采集水槽1水面的视频数据，记录涌浪在水槽1中的传播过程及涌浪的浪高变化，并将视频数据输出至pc终端整理并储存。数据采集仪对趸船模型4的锚链拉力数据、船舶模型5的系缆力数据、趸船模型4对斜坡式码头模型3的撞击力数据、船舶模型5对趸船模型4的撞击力数据进行实时采集，并输出至pc终端整理并储存。通过pc终端对滑坡涌浪对“斜坡式码头-趸船-船舶”试验模型系统影响过程进行观测和测量。
本实施例公开的滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置，试验装置设备简洁，通过调节滑槽的坡度，能够满足试验装置对不同坡度变化的需求，使试验模拟结果更接近实际；通过拉力环6和数据采集仪采集趸船模型4的锚链拉力数据；通过拉力片系统和数据采集仪采集船舶模型5的系缆力数据、趸船模型4对斜坡式码头模型3的撞击力数据、船舶模型5对趸船模型4的撞击力数据，记录了整个过程的各个结构物所受作用力大小。
实施例3：
本实施例主要结构同实施例2，进一步，进一步，所述水槽1中安装有四个竖直的波高仪12，波高仪12底部和水槽1底部固定连接。所述波高仪12信号连接pc终端。所述波高仪12采集水槽1的水面波浪高度数据，并输出至pc终端整理并储存。通过在水槽1中安装波高仪12得到涌浪波高随时间变化的曲线。
实施例4：
本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述滑架2由布置在所述滑槽末端的墩柱及其正上方的两根能够上下调节滑槽前后缘高度的滑杆组成，用于调整滑坡剪出口位置及滑坡前后缘高度。
实施例5：
本实施例主要结构同实施例4，进一步，所述滑槽通过可调节的钢丝绳与滑架2上部的滑杆连接，滑槽用于模拟滑块入水前的运动过程。
实施例6：
本实施例主要结构同实施例2，进一步，参见图3至图5，所述拉力片i9、拉力片ii10和拉力片iii11上均连接有固定部13。拉力片i9、拉力片ii10和拉力片iii11的中部嵌入固定部13，两端露出固定部13。固定部13上具有用于将固定部13与其他构件固定连接的固定孔1301。
所述拉力片i9通过固定部13固定连接在趸船模型4上，所述拉力片ii10通过固定部13固定连接在斜坡式码头模型3前沿，所述拉力片iii11通过固定部13固定连接在趸船模型4前沿。
实施例7：
本实施例公开一种滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验方法，采用滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置进行试验，包括如下步骤：
1)据实际斜坡式码头、趸船、船舶为原型，依照一定的比例设计并制作斜坡式码头模型3、趸船模型4和船舶模型5，进行整个滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置的安装。
2)在水槽1中加入适量水。
3)开启pc终端、数据采集仪、高速摄像机和波高仪12。
4)在滑槽内放置滑块，并推动滑块。滑块滑入水槽1中激起涌浪，涌浪对斜坡式码头模型3、趸船模型4和船舶模型5产生冲击，使得船舶模型5撞击趸船模型4，趸船模型4撞击斜坡式码头模型3。
5)波高仪12对水槽1的水面波浪高度数据进行采集，形成涌浪波高随时间变化的曲线，并输出至pc终端整理并储存。高速摄像机采集水槽1水面的视频数据，记录涌浪在水槽1中的传播过程及涌浪的浪高变化，并将视频数据输出至pc终端整理并储存。数据采集仪对趸船模型4的锚链拉力数据、船舶模型5的系缆力数据、趸船模型4对斜坡式码头模型3的撞击力数据、船舶模型5对趸船模型4的撞击力数据进行采集，并输出至pc终端整理并储存，通过pc终端对滑坡涌浪对“斜坡式码头-趸船-船舶”试验模型系统影响过程进行观测和测量。
6)改变水槽1水深或滑块方量，重复步骤2)～5)，进行多次试验。
本实施例公开的滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验方法，步骤简单，能够通过调节滑槽的坡度，能够满足试验装置对不同坡度变化的需求，使试验模拟结果更接近实际，通过高速摄像机对涌浪进行拍摄，能够完整的记录滑坡涌浪的形成和传播的全部过程，通过拉力环6和数据采集仪采集趸船模型4的锚链拉力数据；通过拉力片系统和数据采集仪采集船舶模型5的系缆力数据、趸船模型4对斜坡式码头模型3的撞击力数据、船舶模型5对趸船模型4的撞击力数据，记录了整个过程的各个结构物所受作用力大小。
1.滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置，其特征在于：包括水所述槽(1)、滑架(2)、滑槽、斜坡式码头模型(3)、趸船模型(4)、船舶模型(5)、拉力环(6)、拉力片系统、数据采集仪和高速摄像机；
所述滑架(2)安装在所述水槽(1)的一侧；所述滑槽可调节的安装在滑架(2)上；所述滑槽与水槽(1)水平面具有倾角；
所述斜坡式码头模型(3)安装在水槽的另一侧，并与滑槽相对应；
所述趸船模型(4)通过若干根锚链(7)连接在水槽(1)上；所述趸船模型(4)位于滑槽与斜坡式码头模型(3)之间，贴近斜坡式码头模型(3)；
所述船舶模型(5)通过若干根缆绳(8)连接趸船模型(4)；所述船舶模型(5)位于滑槽与趸船模型(4)之间，贴近趸船模型(4)；
所述拉力环(6)一端连接锚链(7)，另一端连接所述数据采集仪；所述数据采集仪连接pc终端；所述数据采集仪采集趸船模型(4)的锚链拉力数据,并将锚链拉力数据输出至pc终端整理并储存；
所述拉力片包括至少一个拉力片i(9)、至少一个拉力片ii(10)，以及至少一个拉力片iii(11)；
所述拉力片i(9)固定在趸船模型(4)上；所述拉力片i(9)一端连接缆绳(8)，另一端连接数据采集仪；所述数据采集仪采集船舶模型(5)的系缆力数据，并将系缆力数据输出至pc终端整理并储存；
所述拉力片ii(10)固定于斜坡式码头模型(3)前沿；所述拉力片ii(10)一端连接数据采集仪，另一端设置有撞击点i。所述数据采集仪采集趸船模型(4)对斜坡式码头模型(3)的撞击力数据,并将该撞击力数据输出至pc终端整理并储存；
所述拉力片iii(11)固定于趸船模型(4)前沿，所述拉力片iii(11)一端连接数据采集仪，另一端设置有撞击点ii；所述数据采集仪采集船舶模型(5)对趸船模型(4)的撞击力数据,并将该撞击力数据输出至pc终端整理并储存；
所述高速摄像机连接pc终端；所述高速摄像机采集水槽(1)水面的视频数据，并将视频数据输出至pc终端整理并储存。
2.根据权利要求1所述的滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置，其特征在于：所述水槽(1)中安装有若干个竖直的波高仪(12)；所述波高仪(12)信号连接pc终端；所述波高仪(12)采集水槽(1)的水面波浪高度数据，并输出至pc终端整理并储存。
3.根据权利要求1所述的滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置，其特征在于：所述滑架(2)由布置在所述滑槽末端的墩柱及其正上方的两根能够上下调节滑槽前后缘高度的滑杆组成。
4.根据权利要求3所述的滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置，其特征在于：所述滑槽通过可调节的钢丝绳与滑架(2)上部的滑杆连接。
5.根据权利要求1所述的滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置，其特征在于：所述拉力片i(9)、拉力片ii(10)和拉力片iii(11)上均安装有固定部(13)；
所述拉力片i(9)通过固定部(13)固定趸船模型(4)上；所述拉力片ii(10)通过固定部(13)固定在斜坡式码头模型(3)前沿；所述拉力片iii(11)通过固定部(13)固定在趸船模型(4)前沿。
6.根据权利要求1所述的滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置，其特征在于：所述拉力片i(9)、拉力片ii(10)和拉力片iii(11)的数量均为两个；所述两个拉力片i(9)对称布置在趸船模型(4)上；所述两个拉力片ii(10)对称布置在斜坡式码头模型(3)前沿；所述两个拉力片iii(11)对称布置在趸船模型(4)前沿。
7.基于权利要求2所述滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)进行滑坡涌浪对斜坡式码头-趸船-船舶模型系统作用力的试验装置的安装；
2)在水槽(1)中加水；
3)开启pc终端、数据采集仪、高速摄像机和波高仪(12)；
4)在滑槽内放置滑块，并推动滑块；滑块滑入水槽(1)中激起涌浪，涌浪冲击斜坡式码头模型(3)、趸船模型(4)和船舶模型(5)；
5)波高仪(12)对水槽(1)的水面波浪高度数据进行采集，并输出至pc终端整理并储存；数据采集仪对趸船模型(4)的锚链拉力数据、船舶模型(5)的系缆力数据、趸船模型(4)对斜坡式码头模型(3)的撞击力数据、船舶模型(5)对趸船模型(4)的撞击力数据进行采集，并输出至pc终端整理并储存；
6)改变水槽(1)水深或滑块方量，重复步骤2)～5)。
技术总结