一种试验用的疏浚过程水槽系统的制作方法

本发明涉及疏浚技术试验设备技术领域，具体地说是一种试验用的疏浚过程水槽系统。

背景技术：

中交建设疏浚技术装备国家工程研究中心拟建疏浚过程水槽。

耙吸台车作为试验载体车，是试验关键设备。主要用于耙吸、绞吸、抓斗挖泥船三类主力船型的疏浚系统及关键疏浚机具的模型试验，以及疏浚过程的模拟试验，如耙齿模型试验、耙齿试验、绞抓斗施工过程模拟试验。

进一步的还可兼顾疏浚过程自动化监控系统的模拟，兼顾船模试验、船行波试验等。

耙吸挖泥船的基本原理：吸泥管将下端的耙齿下放到床面，靠自重将耙齿压入泥土，在船体向前航行拖曳的过程中，通过耙齿的切削作用、高压冲水以及流向吸口的水流的冲蚀作用，泥水混合物被泥泵吸入并输送到挖泥船的泥舱内，沉降后余水通过可调节的溢流系统被排放到舷外的水体中。一旦泥舱内装满了疏浚物料，挖泥船便行驶到指定的抛泥区或吹填区卸载。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种试验用的疏浚过程水槽系统，以提供试验的载体的操作平台，并可驱动移动，以模拟运动。

为实现上述目的，设计一种试验用的疏浚过程水槽系统，其特征在于，包括：

——水槽，沿长度方向布置，其下半部埋于地下；沿所述水槽的宽度方向分隔成排泥区和试验区；所述的试验区沿水槽的长度方向从槽头至槽尾依次分隔为造波区、耙吸试验区、耙吸绞吸试验区、绞吸试验区、抓斗试验区、溢流排水区；

——槽壁轨道，设有两根，分别沿所述水槽的长度方向铺设在对应抓斗试验区至耙吸试验区上方的水槽的两槽壁的顶面上；

——大车，其包括，

大车车架，包括靠近水槽的槽头侧的前架平台、靠近水槽的槽尾侧的后架平台、固定于前架平台的内侧边且与槽壁轨道在水平投影上呈垂直的前横梁、固定于后架平台的内侧边且与槽壁轨道在水平投影上呈垂直的后横梁、首尾分别连接前横梁的一端和后横梁的一端的左纵梁、首尾分别连接前横梁的另一端和后横梁的另一端的右纵梁；所述前、后横梁上沿各自长度方向分别设有小车轨道，且两个小车轨道分别设置于靠近内侧边的前、后横梁上；

大车驱动行走机构，包括分别设置在前横梁的底面近两端处和后横梁的底面近两端处且支撑于所述槽壁轨道上的大车行走轮、依次连接大车行走轮的电磁离合器、减速器、大车直流电机，连接相应大车行走轮的所述的大车直流电机、减速器、电磁离合器分别固定在前、后横梁相应处的底面；

电气控制室，设置在前架平台上；

若干控制柜，设置在前、后横梁和/或前、后架上；若干控制柜包括大车直流电机控制柜、小车牵引控制柜、水泵控制柜、泥泵控制柜；

——用于承载疏浚装置试验模型的横移小车，其包括，

小车车架，采用方形立体框架，方形立体框架的上层框架的四边缘凸出于小车车架的其余部位，上层框架的四边缘的底面四周分别设有支承于大车车架的小车轨道内的x轴的小车行走轮；方形立体框架的底面为承载水泵和泥泵用的搭载平台，搭载平台位于大车车架的下方；靠近前、后横梁侧的方形立体框架的两侧边框上分别设有z轴的小车水平轮，所述小车水平轮支撑在相应处的前、后横梁的内侧壁上；在后横梁下方的方形立体框架的侧边框上还设有反扣轮，反扣轮支撑在后横梁的底面；所述小车车架沿小车轨道位移，与大车的位移方向呈直角；小车车架的上层框架上在x轴的近居中位置设有液压缸连接轴；小车车架的近水槽的槽头侧的搭载平台上还设有铰接吸泥管的顶部用的旋转轴承座；

小车驱动系统，包括设在左纵梁上的小车电机、与小车电机轴接的主动链轮、设在右纵梁上并与主动链轮相对应的从动链轮；主动链轮与从动链轮之间采用链条连接；所述小车车架采用连接件与链条连接；使小车电机的正反转带动链条正反运动，从而带动小车车架在大车车架上沿水槽的宽度向运动；

吸泥管伸缩用液压缸，其连接端与小车车架上的液压缸连接轴旋转连接，其伸缩杆的工作端用于铰接吸泥管的近底端处；通过伸缩杆的伸缩旋转调节吸泥管的角度；

油缸液压泵站，设在上层框架的上表面的一侧；其采用输油管连接吸泥管伸缩用液压缸以为其输送液压油；

转角编码器，设在所述旋转轴承座上，用于测量吸泥管的旋转角度；

——绞车牵引系统，其包括，

牵引车，其底面近左右两端处分别设牵引车走轮支撑在水槽的槽头侧的槽壁轨道上，且牵引车与大车之间插销连接；牵引车的左右两端的底面外侧分别设有y轴的首牵引车压轮、尾牵引车压轮，首、尾牵引车压轮的底部分别低于槽壁轨道，每一端的首、尾牵引车压轮沿水槽的长度方向布置且设有间距；在左端的首、尾牵引车压轮与右端的首、尾牵引车压轮之间的牵引车的上表面还设有若干x轴的前排托轮、若干x轴的后排托轮，前排托轮与后排托轮平行；若干前、后排托轮分别沿水槽的宽度方向布置；

双出绳卷扬式绞车，包括由绞车联轴器轴接的两台绞车，两台绞车分别固定在水槽的槽头处的两槽壁的顶面上，每台绞车设有绞车驱动电机；

液压张紧机构，设有两个，分别设置在相应绞车的水槽的槽尾处的两槽壁的顶面；其沿水槽的槽尾至槽头方向依次设有但不限于：拉耳座、连接端与拉耳座销接的张紧液压缸、封闭端与张紧液压缸的伸缩工作端销接的u形拉板、两端与开口处的u形拉板的两侧拉板壁销接的轮轴、位于u形拉板的u形槽中且与轮轴轴接的张紧轮、两侧壁沿水平向分别设有滑槽的u形张紧轮座；所述轮轴的两端分别嵌入两侧的滑槽内；通过所述张紧液压缸的伸缩来使张紧轮沿滑槽位移；

两个导向滑轮组，分别位于耙吸试验区与绞车之间的水槽的两槽壁的上表面；每组导向滑轮组包括沿槽头至槽尾依次布置的且靠近水槽的槽壁顶面外侧处的y轴的下出绳托轮和y轴的下出绳压轮、沿槽头至槽尾依次布置的且靠近水槽的槽壁顶面内侧处的y轴的上出绳托轮和y轴的上出绳压轮、位于上、下出绳压轮后方且沿槽头至槽尾布置的z轴的第一水平滑轮、z轴的第二水平滑轮；且下出绳托轮矮于上出绳托轮，下出绳托轮比上出绳托轮靠近槽头侧；下出绳压轮矮于上出绳压轮，且上出绳压轮的中心轴线与下出绳压轮的中心轴线上下平行；

两个钢丝绳托轮组，其低于槽壁轨道分别设置在对应耙吸试验区至抓斗试验区处的水槽的两外侧壁上；每个钢丝绳托轮组包括沿水槽的长度方向设在内侧的若干x轴的内排沿途托轮、沿水槽的长度方向设在外侧的若干x轴的外排沿途托轮；内排沿途托轮高于外排沿途托轮；

封闭绕绳，设有一根，其整体绕设成h形；h形的封闭绕绳的四个角分别绕设在两个绞车及两个张紧轮上；从右纵梁侧的绞车的上表面出来的封闭绕绳的上出绳依次绕设在该侧的如下部位：上出绳托轮的上槽面、上出绳压轮的下槽面、上第一水平滑轮的内侧槽面、第二水平滑轮的外侧槽面、位于牵引车与槽头侧之间的若干内排沿途托轮的上槽面、首牵引车压轮的下槽面、若干前排托轮的上槽面，再依次绕至位于左纵梁侧的如下部位：首牵引车压轮的下槽面、位于牵引车与槽头侧之间的若干内排沿途托轮的上槽面、第二水平滑轮的外侧槽面、上第一水平滑轮的内侧槽面、上出绳压轮的下槽面、上出绳托轮的上槽面、绞车的上表面；从左纵梁侧的绞车的下表面出来的封闭绕绳的下出绳再依次绕设在该侧的如下部位：下出绳托轮的上槽面、下出绳压轮的下槽面、若干外排沿途托轮的上槽面、张紧轮的上槽面，再依次绕至张紧轮的下槽面、位于槽尾与牵引车之间的内排沿途托轮的上槽面、尾牵引车压轮的下槽面、后排托轮的上槽面；再依次绕设在右纵梁侧的如下部位：尾牵引车压轮的下槽面、位于牵引车与槽尾之间的内排沿途托轮的上槽面、张紧轮的上槽面，再绕至张紧轮的下槽面、外排沿途托轮的上槽面、下出绳压轮的下槽面、下出绳托轮的上槽面、绞车的下表面；

两台绞车采用同一根封闭绕绳牵引，保证封闭绕绳各部位的同步位移，绞车正反转带动封闭绕绳运动，从而依次带动牵引车、大车沿槽壁轨道前后位移，而横移小车由小车驱动系统驱动其沿水槽宽度方向移动，从而带动位于其内的疏浚装置试验模型沿水槽宽度方向移动至合适的位置后锁定从而进行相应试验，而液压张紧机构的张紧液压缸收缩来使张紧轮向槽尾处移动从而张紧封闭绕绳，封闭绕绳的下出绳位于上出绳的外侧，从而避免相互之间的干涉。

进一步的，所述的后横梁上还设有与大车行走轮同步运行的测速用的自由轮，自由轮的底部支撑在槽壁轨道上，所述自由轮上还设有用于实现车速闭环控制、保证稳速精度的大车编码器。

进一步的，位于所述链条与前横梁之间的大车车架上还并排设有拖缆槽和泥槽，所述拖缆槽内还设有电缆拖链；所述泥槽呈排泥区侧低、试验区侧高的倾斜状，所述泥槽的低端对应于水槽的排泥区。

进一步的，所述的大车还设有制动系统，所述的制动系统包括机械制动、电气制动；所述的电气制动包括回馈制动；所述的机械制动包括液压抱轨制动；所述的液压抱轨制动为设于所述大车车架的底面与槽壁轨道之间刹车用的液压制动器，所述液压制动器的底面凹槽两侧的摩擦片分别位于所述槽壁轨道的轨道壁两侧；并在后横梁上设置制动器的液压泵站，为液压制动器提供液压油。

进一步的，所述大车还包括大车水平导轮，右纵梁和左纵梁中的至少一个的底面的两端的外侧处分别设有两个z轴的大车水平导轮，每端的两个大车水平导轮分别夹设在槽壁轨道的两外侧壁处，对大车沿槽壁轨道行走起导向作用。

进一步的，在所述槽壁轨道两端的水槽的槽壁顶面上还设有液压缓冲器。

进一步的，所述的大车上还设有波浪补偿装置预留位、绞吸台车固定位置预留位。

进一步的，若干所述控制柜分别采用plc，其中大车直流电机控制柜分别电连接四角处的大车直流电机；小车牵引控制柜电连接小车电机、水泵控制柜用于电连接选择性放入横移小车内的试验用的水泵、泥泵控制柜用于电连接选择性放入横移小车内的试验用的泥泵。

在所述大车或小车上还设有高压冲水系统。

所述水槽上及台车上分别设有梯架。

进一步的，还设有测量垂向力和水平力的受力测量传感器、波形测量传感器、水底压力分布测量传感器。

进一步的，所述疏浚装置试验模型包括疏浚装备模型，其包括吸泥管、与吸泥管的进口相连的耙齿、进口与吸泥管的出口相连的泥泵、进口与泥泵的上出口相连的输泥管；输泥管的出口对应于大车的泥槽；所述的吸泥管与大车的前进方向的夹角为135～175°可调。

进一步的，所述控制室内设有主控制柜、电源进线柜；所述主控制柜的若干信号端分别对应连接若干控制柜的相应信号端，用于试验过程监测、控制和数据采集分析；所述主控制柜还与外部监控室远程通信。

本发明的优势在于，方便装载疏浚装置试验模型进行包括耙吸试验模拟、耙齿切削过程模拟监控系统模拟在内的模拟试验，并能对试验过程监测、控制、数据采集分析。具体还具备如下优势：

大车可自行驱动，也可由绞车牵引系统驱动，即大车前采用插销连接一台牵引车，采用绞车牵引驱动可有效避免大车自行驱动时提供试验需要的驱动力不足的问题，大车通过电磁离合器将电机减速器吸合大车行走轮，使大车由从动也即绞车牵引驱动转换成自行驱动，分别实现大牵引力、稳速精度的指标要求，自行驱动采用直流驱动，实现了高速度、高精度目标；

采用双出绳卷扬式绞车，两个绞车通过两侧的钢丝绳封闭绕绳，穿绕在牵引车上，可降低钢丝绳牵引时牵引车的偏角，且配备有液压张紧机构，也叫拉曳系统，这样做成液压张紧，液压张紧行程可随压力变化相应调节，保证张力，满足不同阻力试验时的张力要求，2台绞车及拉曳系统对称布置，且采用一根钢丝绳封闭绕绳，采用解决了牵引装置两侧牵引同步问题；

通过在小车上装配反扣轮、小车水平轮，可使小车在大车底部移动时依然能够确保两者的连接牢固性，且设有吸泥管伸缩用液压缸用以调节吸泥管的高度以适应不同泥层的试验，满足不同深度的试验，具备横向行走，吸泥管可旋转升降，并承受各向力及相应的力矩的功能，通过大车、小车的组合运动，试验机具可以覆盖整个试验区域，解决了不同模拟试验以及不同试验阶段的向后、向上、自重等各向分力。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1的俯视图，图中未示出横移小车和液压缓冲器。

图3为本发明中绞车牵引系统封闭绕绕设向的简易示意图。

图4为本发明中绞车牵引系统的主视图。

图5为图4的俯视图。

图6为图4中c-c剖示图。

图7为图4中d-d剖示图。

图8为图4中e-e剖示图。

图9为图4中f-f剖示图。

图10为图4中g-g剖示图。

图11为本发明中大车销接牵引车的主视图。

图12为图11的俯视图，且图12中额外示出了图11中未示出的内排沿途托轮。

图13为图12的左视图。

图14为本发明中横移小车的主视图。

图15为横移小车中装载耙吸挖泥试验设备后的主视图。

图16为大车中装载图15中设有耙吸挖泥试验设备的横移小车后并销接牵引车的主视图。

图17为液压张紧机构的主视图。

图18为图17的俯视图。

图19为图17中m-m的放大剖示图。

图20为本发明中液压制动器的主视图。

图21为本发明中液压制动器的侧视图。

图22为本发明中液压制动器的仰视图。

参见图1～图22，其中，水槽1；造波区1-1；耙吸试验区1-2；耙吸绞吸试验区1-3；绞吸试验区1-4；抓斗试验区1-5；溢流排水区1-6；排泥区1-7；槽壁轨道2；牵引车3；首牵引车压轮3-1；尾牵引车压轮3-2；前排托轮3-3；后排托轮3-4；牵引车走轮3-5；小车4；小车车架4-1；上层框架4-110；搭载平台4-120；小车行走轮4-2；小车水平轮4-3；反扣轮4-4；液压缸连接轴4-5；旋转轴承座4-6；小车电机4-7；主动链轮4-8；从动链轮4-9；吸泥管伸缩用液压缸4-10；油缸液压泵站4-11；大车5；前架平台5-1；后架平台5-2；前横梁5-3；后横梁5-4；左纵梁5-5；右纵梁5-6；小车轨道5-7；大车行走轮5-8；电磁离合器5-9；减速器5-10；大车直流电机5-11；电气控制室5-12；制动器的液压泵站5-13；大车直流电机控制柜5-14；小车牵引控制柜5-15；水泵控制柜5-16；泥泵控制柜5-17；拖缆槽5-18；泥槽5-19；大车水平导轮5-20；绞车6；绞车驱动电机6-1；导向滑轮组7；下出绳托轮7-1；下出绳压轮7-2；上出绳托轮7-3；上出绳压轮7-4；第一水平滑轮7-5；第二水平滑轮7-6；封闭绕绳8；上出绳8-1；下出绳8-2；液压张紧机构9；拉耳座9-1；张紧液压缸9-2；u形拉板9-3；轮轴9-4；张紧轮9-5；u形张紧轮座9-6；滑槽9-7；液压缓冲器10；吸泥管11；钢丝绳托轮组12；内排沿途托轮12-1；外排沿途托轮12-2；液压制动器13；泥泵14；耙齿15；输泥管16。

具体实施方式

现结合附图及实施例对本发明作进一步地说明。

实施例1

参见图1～图22，一种试验用的疏浚过程水槽系统，其特征在于，包括：

——水槽1，沿长度方向布置，其下半部埋于地下；沿所述水槽的宽度方向分隔成排泥区1-7和试验区；所述的试验区沿水槽的长度方向从槽头至槽尾依次分隔为造波区1-1、耙吸试验区1-2、耙吸绞吸试验区1-3、绞吸试验区1-4、抓斗试验区1-5、溢流排水区1-6；

——槽壁轨道2，设有两根，分别沿所述水槽的长度方向铺设在对应抓斗试验区1-5至耙吸试验区1-2上方的水槽的两槽壁的顶面上；本发明中槽壁轨道2由上至下依次包括轨道本体、可调轨座、基础钢梁；其中，可调轨座每隔一定间距可设一个，可调轨座可以对轨道本体的水平方向、垂直方向进行微量调整；

——大车5，其包括，

大车车架，包括靠近水槽的槽头侧的前架平台5-1、靠近水槽的槽尾侧的后架平台5-2、固定于前架平台5-1的内侧边且与槽壁轨道2在水平投影上呈垂直的前横梁5-3、固定于后架平台5-2的内侧边且与槽壁轨道2在水平投影上呈垂直的后横梁5-4、首尾分别连接前横梁的一端和后横梁的一端的左纵梁5-5、首尾分别连接前横梁的另一端和后横梁的另一端的右纵梁5-6；所述前、后横梁上沿各自长度方向分别设有小车轨道5-7，且两个小车轨道5-7分别设置于靠近内侧边的前、后横梁上；

大车驱动行走机构，包括分别设置在前横梁5-3的底面近两端处和后横梁5-4的底面近两端处且支撑于所述槽壁轨道2上的大车行走轮5-8、依次连接大车行走轮的电磁离合器5-9、减速器5-10、大车直流电机5-11，连接相应大车行走轮5-8的所述的大车直流电机、减速器、电磁离合器分别固定在前、后横梁相应处的底面；

电气控制室5-12，设置在前架平台5-1上；

若干控制柜，设置在前、后横梁和/或前、后架上；若干控制柜包括大车直流电机控制柜5-14、小车牵引控制柜5-15、水泵控制柜5-16、泥泵控制柜5-17；

——用于承载疏浚装置试验模型的横移小车4，其包括，

小车车架4-1，采用方形立体框架，方形立体框架的上层框架4-110的四边缘凸出于小车车架4-1的其余部位，上层框架4-110的四边缘的底面四周分别设有支承于大车车架的小车轨道5-7内的x轴的小车行走轮4-2；方形立体框架的底面为承载水泵和泥泵用的搭载平台4-120，搭载平台4-120位于大车车架的下方；靠近前、后横梁侧的方形立体框架的两侧边框上分别设有z轴的小车水平轮4-3，所述小车水平轮4-3支撑在相应处的前、后横梁的内侧壁上；在后横梁5-4下方的方形立体框架的侧边框上还设有反扣轮4-4，反扣轮4-4支撑在后横梁5-4的底面；所述小车车架4-1沿小车轨道5-7位移，与大车5的位移方向呈直角；小车车架的上层框架4-110上在x轴的近居中位置设有液压缸连接轴4-5；小车车架4-1的近水槽的槽头侧的搭载平台4-120上还设有铰接吸泥管11的顶部用的旋转轴承座4-6；

小车驱动系统，包括设在左纵梁5-5上的小车电机4-7、与小车电机4-7轴接的主动链轮4-8、设在右纵梁上并与主动链轮相对应的从动链轮4-9；主动链轮与从动链轮之间采用链条连接；所述小车车架4-1采用连接件与链条连接；使小车电机4-7的正反转带动链条正反运动，从而带动小车车架在大车车架上沿水槽的宽度向运动；

吸泥管伸缩用液压缸4-10，其连接端与小车车架上的液压缸连接轴4-5旋转连接，其伸缩杆的工作端用于铰接吸泥管11的近底端处；通过伸缩杆的伸缩旋转调节吸泥管11的角度；

油缸液压泵站4-11，设在上层框架4-110的上表面的一侧；其采用输油管连接吸泥管伸缩用液压缸4-10以为其输送液压油；

转角编码器，设在所述旋转轴承座4-6上，用于测量吸泥管11的旋转角度；

——绞车牵引系统，其包括，

牵引车3，其底面近左右两端处分别设牵引车走轮3-5支撑在水槽1的槽头侧的槽壁轨道2上，且牵引车3与大车5之间插销连接；牵引车3的左右两端的底面外侧分别设有y轴的首牵引车压轮3-1、尾牵引车压轮3-2，首、尾牵引车压轮的底部分别低于槽壁轨道2，每一端的首、尾牵引车压轮沿水槽的长度方向布置且设有间距；在左端的首、尾牵引车压轮与右端的首、尾牵引车压轮之间的牵引车3的上表面还设有若干x轴的前排托轮3-3、若干x轴的后排托轮3-4，前排托轮3-3与后排托轮3-4平行；若干前、后排托轮分别沿水槽的宽度方向布置；

双出绳卷扬式绞车，包括由绞车联轴器轴接的两台绞车6，两台绞车分别固定在水槽1的槽头处的两槽壁的顶面上，每台绞车6设有绞车驱动电机6-1；

液压张紧机构9，设有两个，分别设置在相应绞车的水槽的槽尾处的两槽壁的顶面；其沿水槽的槽尾至槽头方向依次设有但不限于：拉耳座9-1、连接端与拉耳座销接的张紧液压缸9-2、封闭端与张紧液压缸9-2的伸缩工作端销接的u形拉板9-3、两端与开口处的u形拉板9-3的两侧拉板壁销接的轮轴9-4、位于u形拉板9-3的u形槽中且与轮轴9-4轴接的张紧轮9-5、两侧壁沿水平向分别设有滑槽9-7的u形张紧轮座9-6；所述轮轴9-4的两端分别嵌入两侧的滑槽9-7内；通过所述张紧液压缸9-2的伸缩来使张紧轮9-5沿滑槽9-7位移；本发明中液压张紧机构呈倾斜设置，以使其配合上出绳和下出绳之间的倾斜角度。

两个导向滑轮组7，分别位于耙吸试验区与绞车6之间的水槽1的两槽壁的上表面；每组导向滑轮组7包括沿槽头至槽尾依次布置的且靠近水槽的槽壁顶面外侧处的y轴的下出绳托轮7-1和y轴的下出绳压轮7-2、沿槽头至槽尾依次布置的且靠近水槽的槽壁顶面内侧处的y轴的上出绳托轮7-3和y轴的上出绳压轮7-4、位于上、下出绳压轮后方且沿槽头至槽尾布置的z轴的第一水平滑轮7-5、z轴的第二水平滑轮7-6；且下出绳托轮7-1矮于上出绳托轮7-3，下出绳托轮7-1比上出绳托轮7-3靠近槽头侧；下出绳压轮7-2矮于上出绳压轮7-4，且上出绳压轮7-4的中心轴线与下出绳压轮7-2的中心轴线上下平行；

两个钢丝绳托轮组12，其低于槽壁轨道2分别设置在对应耙吸试验区至抓斗试验区处的水槽1的两外侧壁上；每个钢丝绳托轮组12包括沿水槽的长度方向设在内侧的若干x轴的内排沿途托轮12-1、沿水槽的长度方向设在外侧的若干x轴的外排沿途托轮12-2；内排沿途托轮12-1高于外排沿途托轮12-2；

封闭绕绳8，设有一根，其整体绕设成h形；h形的封闭绕绳的四个角分别绕设在两个绞车6及两个张紧轮9-5上；从右纵梁侧的绞车的上表面出来的封闭绕绳的上出绳8-1依次绕设在该侧的如下部位：上出绳托轮7-3的上槽面、上出绳压轮7-4的下槽面、上第一水平滑轮7-5的内侧槽面、第二水平滑轮7-6的外侧槽面、位于牵引车与槽头侧之间的若干内排沿途托轮12-1的上槽面、首牵引车压轮3-1的下槽面、若干前排托轮3-3的上槽面，再依次绕至位于左纵梁侧的如下部位：首牵引车压轮3-1的下槽面、位于牵引车与槽头侧之间的若干内排沿途托轮12-1的上槽面、第二水平滑轮7-6的外侧槽面、上第一水平滑轮7-5的内侧槽面、上出绳压轮7-4的下槽面、上出绳托轮7-3的上槽面、绞车的上表面；从左纵梁侧的绞车的下表面出来的封闭绕绳8的下出绳8-2再依次绕设在该侧的如下部位：下出绳托轮7-1的上槽面、下出绳压轮7-2的下槽面、若干外排沿途托轮12-2的上槽面、张紧轮9-5的上槽面，再依次绕至张紧轮9-5的下槽面、位于槽尾与牵引车3之间的内排沿途托轮12-1的上槽面、尾牵引车压轮3-2的下槽面、后排托轮3-4的上槽面；再依次绕设在右纵梁侧的如下部位：尾牵引车压轮3-2的下槽面、位于牵引车与槽尾之间的内排沿途托轮12-1的上槽面、张紧轮9-5的上槽面，再绕至张紧轮9-5的下槽面、外排沿途托轮12-2的上槽面、下出绳压轮7-2的下槽面、下出绳托轮7-1的上槽面、绞车的下表面；

两台绞车6采用同一根封闭绕绳牵引，保证封闭绕绳各部位的同步位移，绞车正反转带动封闭绕绳运动，从而依次带动牵引车、大车沿槽壁轨道2前后位移，而横移小车由小车驱动系统驱动其沿水槽宽度方向移动，从而带动位于其内的疏浚装置试验模型沿水槽宽度方向移动至合适的位置后锁定再进行相应试验，而液压张紧机构9的张紧液压缸9-2收缩来使张紧轮9-5向槽尾处移动从而张紧封闭绕绳，封闭绕绳的下出绳位于上出绳的外侧，从而避免相互之间的干涉。且本发明中采用卷扬式双出绳卷扬式绞车，并控制偏角，不需排绳，简化机构，通过各前、后排托轮的导向可保证牵引力方向始终不变，避免高速运动时，出绳影响走车的方向。

本发明中采用钢丝绳牵引多用在低速重载的工况下，钢丝绳高速情况下更易打滑；且钢丝绳是弹性体，受力后伸长，牵引拖车前进，台车是刚性的，速度难以一致，运动呈现步进的行走姿态，对钢丝绳采用托轮和张紧后，会对速度稳定性有所改善，但是精度无法保证。进一步将张紧做成液压张紧，油缸张紧行程可随压力变化相应调节，保证张力就可解决精度问题。

进一步的，所述的后横梁5-4上还设有与大车行走轮5-8同步运行的测速用的自由轮，该自由轮在附图中未示出，自由轮的底部支撑在槽壁轨道2上，所述自由轮上还设有用于实现车速闭环控制、保证稳速精度的大车编码器。

进一步的，位于所述链条与前横梁5-3之间的大车车架上还并排设有拖缆槽5-18和泥槽5-19，所述拖缆槽5-18内还设有电缆拖链，方便电缆布线整洁；所述泥槽5-19呈排泥区侧低、试验区侧高的倾斜状，所述泥槽的低端对应于水槽的排泥区，方便快速排泥。

进一步的，所述的大车5还设有制动系统，所述的制动系统包括机械制动、电气制动；所述的电气制动包括回馈制动；所述的机械制动包括液压抱轨制动；所述的液压抱轨制动为设于所述大车车架的底面与槽壁轨道2之间刹车用的液压制动器13，所述液压制动器13的底面凹槽两侧的摩擦片分别位于所述槽壁轨道2的轨道壁两侧；并在后横梁上设置制动器的液压泵站5-13，为液压制动器13提供液压油。

进一步的，所述大车还包括大车水平导轮5-20，右纵梁和左纵梁中的至少一个的底面的两端的外侧处分别设有两个z轴的大车水平导轮5-20，每端的两个大车水平导轮分别夹设在槽壁轨道2的两外侧壁处，对大车5沿槽壁轨道2行走起导向作用。

进一步的，在所述槽壁轨道2两端的水槽的槽壁顶面上还设有液压缓冲器10，减小大车运行停车故障时减小冲击力，起安全保护作用。

进一步的，所述的大车5上还设有波浪补偿装置预留位、绞吸台车固定位置预留位。

进一步的，若干所述控制柜分别采用plc，本例中可采用西门子s7-300系统的plc，其中大车直流电机控制柜5-14分别电连接四角处的大车直流电机5-11；小车牵引控制柜5-15电连接小车电机4-7、水泵控制柜5-16用于电连接选择性放入横移小车内的试验用的水泵、泥泵控制柜5-17用于电连接选择性放入横移小车内的试验用的泥泵。

进一步的，在所述大车或小车上还设有高压冲水系统，方便对台车上的污泥进行冲洗。

进一步的，还设有测量垂向力和水平力的受力测量传感器、波形测量传感器、水底压力分布测量传感器，用于监测获取相关数据。

进一步的，所述疏浚装置试验模型包括疏浚装备模型，其包括吸泥管11、与吸泥管11的进口相连的耙齿15、进口与吸泥管11的出口相连的泥泵14、进口与泥泵14的上出口相连的输泥管16；输泥管16的出口对应于大车的泥槽5-19；所述的吸泥管11与大车的前进方向的夹角为135～175°可调。

进一步的，所述控制室内设有主控制柜、电源进线柜；所述主控制柜的若干信号端分别对应连接若干控制柜的相应信号端，用于试验过程监测、控制和数据采集分析；所述主控制柜还与外部监控室远程通信。

进一步的，所述水槽上及台车上分别设有梯架，方便人员进出。

本发明中装配有横移小车后的大车称之为台车。

本发明中，台车的电气控制主要包括台车的钢丝绳牵引运行、台车直流自驱运行；横移小车运行及其上的试验设备：水泵和泥泵的运行以及吸泥管角度控制用的吸泥管伸缩用液压缸4-10；无线通讯系统；同时包含液压张紧机构9、台车刹车用的液压制动器13、台车的电磁离合器、空调、行走声光报警器等辅助设备，并且电控系统给监控系统留有电源以及通讯接口。

1、供电

供电电源，ac400v，三相四线制，其中台车运行部分通过安全滑触线供电，2×100kn绞车牵引系统供电则由供配电直接提供到水槽端部电气控制室的控制柜总断路器上。目前供电使用的安全滑触线应提供包含两台台车系统的容量。

控制部分采用ac400v/220v变压器转成ac220v控制电源。

2、驱动

台车中4台大车直流电机的驱动采用一台abbdcs800系列全数字直流调速器，励磁回路采用一台小型直流调速器控制。

直流控制单元采用四象限运行，大车编码器测速，实现闭环控制。大车直流电机的速度给定可以通过工控机实现精确的给定，也可以通过操纵台上的选择开关实现几档常用速度的给定。

直流调速器可通过其profibus接口，与相应plc控制器相连，通过相应plc对直流调速器进行速度和参数设定等控制，同时将内部的信息传递给相应plc。直流调速器具有失磁保护，过载保护，缺相保护，欠压保护等，具有电流电压、速度的反馈，并有专用的调试软件，便于调试和维护，进一步保证了整个驱动系统的安全和可靠运行。

台车采用2×100kn绞车牵引系统牵引的工况：驱动采用变频器电机，能耗制动方式。同时在电动机轴上安装增量型光电编码器，实现闭环控制。液压张紧机构由张紧液压缸9-2进行驱动，共两套；分布在水槽首的两侧槽壁上；张紧机构一直处于工作状态，使得钢丝绳保持一定的张力。

其他机构控制如下(与台车部分同时运行使用，共计280kw)：

吸泥泵电机110kw采用变频控制，采用acs800系列变频器，ac400v，110kw。

高压冲水泵电机160kw采用变频控制，采用acs800系列变频器，ac400v，160kw。

监控采集，预留5kw电源接口。

封水泵电机5kw采用直接启动方式。

3、控制系统

plc采用西门子s7-300系列，100kn绞车牵引系统部分采用分站形式。工控机通过通讯模块和plc进行连接，在工控机的画面上，可以显示各空气开关、接触器的闭合状态，台车的实时速度，直流调速器的工作状态，变频器部分工作状态，还可以显示故障信息，方便维修人员迅速排除故障。

4、无线控制系统

由于主操作台设置在台车上，而绞车控制在水槽端部的电气控制室内。因此，台车上设置带反馈卡的无线发射器，绞车部分控制信号通过无线发射器发射到端部的绞车控制柜内，在台车和绞车控制柜内安装有无线控制-固定双向发射接收器(dp总线模式)，一方面绞车控制柜内无线控制-固定双向发射接收器可接收到信号，给定绞车电机速度及控制要求，另一方面可以采集故障等信号反馈给台车上主plc。

5、安全功能

设置急停、防撞、声光报警、安全限位的保护功能。

以下为本发明在进行模拟试验时的一些介绍：

一、本发明耙吸试验模拟

主要模拟方法是：台车在槽壁轨道2上匀速运动，模拟耙吸挖泥船的直线运动，耙齿(包括重量)、泥泵、高压冲水泵、航速等按相似准则进行设计，试验土采用原型土制备。对应的模拟目标船型为1.2万m³舱容的主流耙吸挖泥船，疏浚机具几何比尺1：6，即模型耙齿宽度约620mm-700mm、吸泥管直径约200mm。原型装舱流量25200m³/h，模型的额定流量设计为650m³/h，泥浆密度与现场相同，1.1-1.4m³/h。疏浚机具子系统应可在水槽宽度范围内通过自动化控制的方式调节和锁定位置。试验方法，分槽疏浚-刮平-下一层。三种典型土质开展1：6模型试验时稳定的拖曳速度可达3m/s，速度精度控制在3％以内。吸泥管、耙齿模型可升、放，不使用时可提抬升到小车的底部，不影响其它类型试验。疏浚深度可控并可在试验过程中保持恒定，深度误差<1mm，其需要吸泥管伸缩用液压缸调节并固定位置。

配水下泥泵系统，其含润滑系统、封水系统，泥泵可升降调节真空度，泥泵转速可调，排放距离8-10m。排放到水槽一侧的排泥区中，泥槽水平面内角度可调，保障疏浚系统位于水槽横向的不同位置时排放口均位于排泥区中间位置。

配高压冲水系统，水泵转速可调，额定转速额定流量下排压>5mpa。

有受力测量系统，垂向力、水平力测量误差<1％。

二、本发明耙吸挖泥船耙齿切削过程模拟

基本原理同耙吸过程，不同的是，只试验切削过程，其含高压冲水，不涉及泥泵的抽吸和泥沙的输送，齿、土均采用原型。

三个原型齿，试验土主要为粉土、粉细沙、软粘土三种。

三种典型土质，疏浚深度15cm-20cm时，拖曳速度可达2m/s，速度精度控制在3％以内。

试验时，允许接入高压冲水系统共同作用。

疏浚深度可控并可在试验过程中保持恒定，深度误差<1mm。其需要吸泥管伸缩用液压缸调节并固定位置。

有受力测量系统，垂向力、水平力测量误差<1％。

船体水中行进、定位及船行波模拟。

挖泥船深水作业(水深为船舶吃水的5倍以上)时，阻力较小，可以达到其最大航速，相对施工效率就高，而在狭窄的浅水航道中作业时，由于两侧及底部边壁的影响，航速受到较大影响。因此，主要针对的模拟目标是狭长水域耙吸挖泥船的深/浅水航行问题，以及附带引起的船行波问题(涉及到岸坡稳定等)。有造波条件时，可开展波浪作用下的船行试验，同时可研究波浪作用下绞吸挖泥船等的定位和受力试验。

在台车上配置船模拖曳的夹具，或者预留安装位置；配置相关的受力测量、波形测量、水底压力分布测量等系统；配置单向不规则波造波系统。

三、监控系统模拟

控制运动、挖掘、水流和土体的相关状态，控制辅助系统的工作状态，以及在突发事件时的自动安全保护控制。集控系统应能够控制整个平台内的各项操作，并具备较高的控制精度，尤其是保持固定航速、保持固定切削深度两个方面。

数据采集和分析处理应集成到一个界面，可在台车上进行，并在监控室远程同步。

监控对象包括台车动力系统功率输出情况、台车航速(行进速度)、转速(泥泵、绞刀)、泥浆流量及浓度、管道内压力、台车航速、疏浚机具三维坐标及角度、机具系统及关键设备受力情况、机具内外流速及浓度、疏浚前后地形、土体内部土压孔压等。

测量仪器尽可能布置在台车上，最好不需另外设置测桥。

浓度测量误差<3％，流量测量误差<1.5％，其余量误差<1％。

数据采集可连续并自动储存，采集频率>200hz。

试验系统可在台车上进行集控，也可在监控室远程集控，控制精度垂向位移波动<1mm，水平向位移波动<2mm，速度(行车线速度，泥泵、绞刀角速度)波动<3％。

进行不同类型的试验时，共用设备(动力系统、泥泵系统、测量仪器设备)可自动控制切换。

根据以上试验要求，设计和业主沟通，梳理出了本设备相应的设计参数满足模拟试验。

试验时横移小车是锁定不动的。台车的主车为大车，提供驱动和试验的载体的操作平台。横移小车具备功能实现各向模拟试验。