專利名稱：水工閘門水彈性相似模型的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水工閘門水彈性相似模型，屬于水工結構流激振動模擬試驗技術范圍，具體地說是預報原形的震動狀態(tài)和震動危害的模型。
背景技術：
在水力水電工程中水工閘門有及其廣泛的應用。它是泄洪，發(fā)電，航運，供水等工程中的控制性水工結構件，在運行中受水流脈動壓力作用往往產生振動。這種振動稱為水彈性振動，是水動力與閘門結構彈性的耦合振動，振動嚴重時會影響其安全運行，甚至造成工程失事。因此，工程界對閘門的流激振動問題一直十分重視，進行過廣泛的研究。20世紀60年代以前，研究閘門的流激振動都采用剛性閘門模型，主要從水動力特性方面研究。60年代以后，國際上開始采用彈性閘門模型，用PVC材料或有機玻璃制造變態(tài)閘門模型研究閘門流激振動，即通過增加板厚和在模型上粘貼附加質量使模型近似滿足彈性相似和質量相似。20世紀90年代，我們研制出水彈性材料，這種材料的彈性模量為閘門鋼的幾何比尺分之一，容重與鋼相同。

發(fā)明內容
本實用新型的目的就是提供一種用水彈性材料制造的水工閘門水彈性相似模型。模型在完全滿足彈性相似和質量分布相似的前提下，對各種水工閘門的共性進行抽象，設計出具有通用性的典型結構，對于個例，只作尺寸比例的改變，就能夠可靠預報水工閘門的水彈性振動特性，包括動靜應力、振動頻率、振動加速度等，并得到原型驗證。
本實用新型的技術方案本實用新型的水工閘門水彈性相似模型，包括門頁結構、V字型支臂、支鉸，門頁結構是正圓弧截面的瓦狀體，門頁結構包括正圓弧形外門頁板，在外門頁板內側面上有沿弧面方向的多條主縱梁平行排列，主縱梁分兩組對稱排列在外門頁板內側兩旁，兩組主縱梁中間是對接縱梁；主縱梁之間，主縱梁與對接縱梁之間有多排橫隔板，主縱梁和對接縱梁兩端有橫梁，構成梁格結構；兩組主縱梁上有固定支臂的縱向內門頁板，與主縱梁構成∏型主承力梁；兩個同樣的V字形支臂沿圓弧方向并排固定在這兩條∏型主承力梁上，V字型支臂的頂角部位是支鉸，門頁結構上側有吊耳。
所述的種水工閘門水彈性相似模型，V字型支臂長度是正圓弧形外門頁圓弧的半徑減去門頁結構的厚度，支鉸軸孔位于圓心。
所述的種水工閘門水彈性相似模型，主縱梁和對接縱梁之間梁格上也固定有橫向內門頁板。
所述的種水工閘門水彈性相似模型，在外門頁板內側面上主縱梁兩側有起局部加強作用的小縱梁。
所述的種水工閘門水彈性相似模型，在V字形支臂兩臂之間有工字梁連接。
所述的種水工閘門水彈性相似模型，在兩個V字形支臂之間有連接板。
本實用新型的優(yōu)點通過制作三峽大壩導流底孔1/20全水彈性閘門模型進行動力特性試驗、在按重力相似原理設計的相同幾何比尺的水力學模型上進行流激振動試驗。另外在工程現場對原型閘門采用實驗模態(tài)分析，驗證了模型與原型的相似性；對原型閘門在與模型十分相近的運行條件下進行振動觀測，閘門振動加速度的原型觀測成果與模型預報的成果相當接近；模型預報的閘門支臂動應力與原型實測值都比較小，屬同一量級。


圖1是本實用新型的總體結構示意圖；圖2是沿一個支臂縱向剖視圖；圖3是沿兩支臂的一側臂縱向剖視圖；圖4、圖5是門頁結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型的水工閘門水彈性相似模型結構進一步說明由圖1圖中的1指門頁結構，2為V字型支臂、3是支鉸、4為吊耳。
由圖2、圖3所示門頁結構1包括正圓弧形外門頁板1-1，在外門頁板內側面上有沿弧面方向的多條主縱梁1-2平行排列，縱向內門頁板1-6與主縱梁1-2構成∏型主承力梁；兩個同樣的V字形支臂2沿圓弧方向并排固定在這兩條∏型主承力梁上，兩組主縱梁中間是對接縱梁1-3，V字型支臂2的頂角部位是支鉸3。主縱梁之間、主縱梁與對接縱梁之間有多排橫隔板1-4，1-5是兩端有橫梁。主縱梁和對接縱梁之間梁格上固定有橫向內門頁板1-7。在外門頁板1-1內側面上主縱梁1-2兩側有小縱梁1-8起局部加強作用，當門頁較寬時，在兩組主縱梁中間加一組小縱梁1-8；1-9、1-10是門頁兩側小縱梁1-8與主縱梁1-2之間的連接肋板；V字形支臂兩臂之間有工字梁2-1剛性連接，兩個V字形支臂之間有連接板2-2作為驗證用，可定性考核兩支臂受力狀態(tài)；當兩個支臂在同一時刻往相反方向有很大的位移時，連接板2-2被拉開，將提示原形應在兩個V字形支臂之間加固。V字型支臂2長度是正圓弧形門頁1的圓弧的半徑減去門頁結構的厚度，支鉸3的軸孔位于圓心。
圖4、圖5是門頁結構示意圖門頁結構是正圓弧截面的瓦狀體，門頁結構包括正圓弧形外門頁板1-1，在外門頁板內側面上有沿弧面方向的多條主縱梁1-2平行排列，主縱梁分兩組對稱排列在外門頁板內側面兩旁，兩組主縱梁中間是對接縱梁1-3；主縱梁之間、主縱梁與對接縱梁之間有多排橫隔板1-4，主縱梁和對接縱梁兩端有橫梁1-5，構成梁格結構；兩組主縱梁上有固定支臂的縱向內門頁板1-6；1-7是主縱梁和對接縱梁之間梁格上的橫向內門頁板；1-8是小縱梁；1-9、1-10是門頁兩側小縱梁1-8與主縱梁1-2之間的連接肋板。4是吊耳。
閘門啟閉時以支鉸為圓心支鉸中心到門頁為半徑作圓弧運動。門頁結構所受水流作用力都通過門頁主要結構傳遞到支臂，門頁結構包括支臂系統所受的力都是由支臂傳遞到支鉸部分的向心力。
本實用新型是對三峽深孔弧形閘門、三峽船閘進水口反弧門和水布埡、錦屏、獅子坪、龍灘等水電站的弧形閘門等典型進行抽象，找出力學性能較好的全水彈性模型的共性而設計的。需要預報振動參數的關鍵部位可安裝相應的物理傳感器，通過二次儀表、DASP軟件即可記錄原始物理信號。
權利要求1.一種水工閘門水彈性相似模型，包括門頁結構、V字型支臂、支鉸，其特征在于門頁結構是正圓弧截面的瓦狀體，門頁結構包括正圓弧形外門頁板，在外門頁板內側面上有沿弧面方向的主縱梁平行排列，主縱梁分兩組對稱排列在外門頁板內側兩旁，兩組主縱梁中間是對接縱梁；主縱梁之間，主縱梁與對接縱梁之間有多排橫隔板，主縱梁和對接縱梁兩端有橫梁，構成梁格結構；兩組主縱梁上有固定支臂的縱向內門頁板，與主縱梁構成∏型主承力梁；兩個同樣的V字形支臂沿圓弧方向并排固定在這兩條∏型主承力梁上，V字型支臂的頂角部位是支鉸，門頁結構上側有吊耳。
2.根據權利要求1所述的種水工閘門水彈性相似模型，其特征在于V字型支臂長度是正圓弧形外門頁圓弧的半徑減去門頁結構的厚度，支鉸軸孔位于圓心。
3.根據權利要求1或2所述的種水工閘門水彈性相似模型，其特征在于主縱梁和對接縱梁之間梁格上也固定有橫向內門頁板，與對接縱梁構成T型梁。
4.根據權利要求1或2所述的種水工閘門水彈性相似模型，其特征在于在外門頁板內側面上主縱梁兩側有起局部加強作用的小縱梁。
5.根據權利要求1或2所述的種水工閘門水彈性相似模型，其特征在于在V字形支臂兩臂之間有工字梁連接。
6.根據權利要求1或2所述的種水工閘門水彈性相似模型，其特征在于在兩個V字形支臂之間有連接板。
專利摘要本實用新型提供一種水工閘門水彈性相似模型，包括門頁結構、V字型支臂、支鉸，其門頁結構是正圓弧截面的瓦狀體，門頁結構包括正圓弧形外門頁板，在外門頁板內側面上有沿弧面方向的多條主縱梁平行排列，其中中間一條或一對，兩旁對稱排列兩組主縱梁，主縱梁之間有多排橫隔板，主縱梁兩端有橫梁，構成梁格結構；梁格上有固定支臂的內門頁板，內門頁板與主縱梁構成∏型主縱梁；兩個同樣的V字形支臂沿圓弧方向并排固定在這兩條∏型主縱梁上，V字型支臂的頂角部位是支鉸，門頁結構上側有吊耳。其V字型支臂長度是正圓弧形門頁的圓弧的半徑，支鉸軸孔位于圓心。
文檔編號G09B25/00GK2859705SQ200520098570
公開日2007年1月17日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權日2005年11月3日
發(fā)明者曹曉麗, 張林讓, 吳杰芳, 陳玲玲, 李聲平, 楊小利 申請人:曹曉麗, 張林讓