沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，它包括活動(dòng)底板，活動(dòng)底板由多個(gè)相互連接的正六形底板組成，每個(gè)正六形底板中央設(shè)置有半球面螺公，半球面螺公下端連接有底板支撐結(jié)構(gòu)，底板支撐結(jié)構(gòu)底部下端連接有分離式電動(dòng)液壓千斤頂。本發(fā)明的正六邊形底板及其鏈接裝置靈活度高。正六邊形底板可以其六個(gè)邊為軸發(fā)生傾斜，比正方形和長(zhǎng)方形傾斜方向多；球形連桿通過半球形螺公支撐底板，這種支撐方式允許底板向各個(gè)方向傾斜。底板間相對(duì)兩邊用兩個(gè)彈簧和一根鐵鏈鏈接，鐵鏈比彈簧略長(zhǎng)，允許造形時(shí)底板間距部分拉大，同時(shí)鐵鏈可約束彈簧拉伸的長(zhǎng)度，防止彈簧過度拉伸而損壞；兩根彈簧允許底板間以鐵鏈為軸發(fā)生扭動(dòng)。
【專利說明】
沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及幾何面拼接造型、幾何面之間的鏈接、幾何面的轉(zhuǎn)動(dòng)與升降裝置，具體涉及一種沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]沉積模擬實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)水池中，通過模擬自然界沉積體發(fā)育的控制因素和邊界條件，再現(xiàn)沉積體的發(fā)育過程，模擬需遵循幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似的原則。沉積模擬實(shí)驗(yàn)具有直觀性、動(dòng)態(tài)性、完整性、正演性、可控性等特點(diǎn)，是油氣儲(chǔ)層描述和預(yù)測(cè)的有效技術(shù)手段，也是開展定量沉積學(xué)研究的重要途徑。
[0003]實(shí)驗(yàn)裝置主要由水池、底板系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、加砂系統(tǒng)等構(gòu)成，其中底板系統(tǒng)是其最關(guān)鍵的裝置之一。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的底板分為固定底板和活動(dòng)底板兩種，固定底板經(jīng)濟(jì)，但只能模擬單一底形，活動(dòng)底板不僅可以反復(fù)使用，還可以模擬坳陷、隆起、斷陷等多種底形，特別是能夠在沉積過程中模擬底形的變化，優(yōu)勢(shì)明顯，但控制較為復(fù)雜。
[0004]長(zhǎng)江大學(xué)的CNPC湖盆沉積模擬實(shí)驗(yàn)室的活動(dòng)底板由4塊2.5mX 2.5m的正方形鋼質(zhì)底板構(gòu)成，底板之間用高強(qiáng)度膠皮連接，每塊底板由4個(gè)絲桿升降機(jī)控制其向不同方向傾斜，從而模擬出各種沉積底形。不足之處在于單塊底板面積太大、底板數(shù)量太少，所能模擬的底形十分有限。單塊底板面積越小、底板數(shù)量越多，理論上能夠模擬的底形就越豐富、越精確，但單塊底板越小，底板數(shù)量就越多，所需的絲桿升降機(jī)也就越多，控制也越麻煩，且如果底板太小，安放絲桿升降機(jī)的空間就不足，即使勉強(qiáng)安放下了，保養(yǎng)維修也非常不方便。
[0005]St.Anthony Falls實(shí)驗(yàn)室在1996年建立的大地景觀實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(XES)，其底板裝置由若干個(gè)正六邊形漏斗拼接而成，漏斗中裝滿礫石，礫石層表面鋪上防水柔性膠皮，從而構(gòu)筑初始底形。礫石可在漏斗底部逐漸排出，通過控制礫石的排出，沉積基底發(fā)生沉降，從而改變底形。這種裝置能夠根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)底形不同部位的沉降，包括模擬斷層，但底形只能下降不能隆升，且維修保養(yǎng)較為麻煩。
[0006]另一個(gè)典型的活動(dòng)底板由Utrecht大學(xué)的Eurotank實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)，其活動(dòng)地板由正六邊形的塑料塊體構(gòu)成，每個(gè)塊體正中央被一根主軸刺穿，每根主軸通過下部的機(jī)械裝置可上下移動(dòng)，從而構(gòu)建不同的底形。盡管塑料塊體之上鋪設(shè)有彈性橡膠片，但由于塊體不能傾斜，塊體之間因高差產(chǎn)生的臺(tái)階仍無法消除，影響實(shí)驗(yàn)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置的不足，提供了一種沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，其利用正六邊形的拼接優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)一種可多方向傾斜、可升降、單塊底板之間平緩過渡的活動(dòng)底板系統(tǒng)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，它包括活動(dòng)底板，所述活動(dòng)底板由多個(gè)相互連接的正六形底板組成，每個(gè)正六形底板中央設(shè)置有半球面螺公，所述半球面螺公下端連接有底板支撐結(jié)構(gòu)，所述底板支撐結(jié)構(gòu)底部下端連接有分離式電動(dòng)液壓千斤頂。
[0009]進(jìn)一步地，所述正六形底板邊沿的每條邊均設(shè)置有多個(gè)掛耳，且掛耳的數(shù)目為單數(shù);兩個(gè)正六形底板連接時(shí)，對(duì)應(yīng)邊對(duì)稱掛耳通過連接件連接。
[0010]再進(jìn)一步地，所述兩個(gè)正六形底板的對(duì)應(yīng)邊的中間對(duì)稱的兩掛耳用鐵鏈鏈接，其它對(duì)應(yīng)的掛耳均用彈簧鏈接。鐵鏈由三節(jié)組成，且鐵鏈的長(zhǎng)度比彈簧長(zhǎng)。彈簧除兩頭掛鉤外的螺旋段長(zhǎng)度為6cm。
[0011]再進(jìn)一步地，所述正六形底板邊沿的每條邊均設(shè)置有3個(gè)掛耳。
[0012 ]再進(jìn)一步地，所述底板支撐結(jié)構(gòu)由球面孔螺母和球形連桿組成。
[0013]再進(jìn)一步地，所述球形連桿由球體連接頭和柱狀連桿組成，所述球形連接頭一端與半球面螺公的半球面凹槽連接，所述球體連接頭的另一端與柱狀連桿連接，所述柱狀連桿另一端內(nèi)表面設(shè)置有內(nèi)螺紋，通過內(nèi)螺紋與千斤頂伸縮臂相連。將球形連桿穿過球面孔螺母，并用球面孔螺母將連桿的球形端嵌合于半球面螺公的半球面凹槽中，以便正六邊形底板可以繞球形連桿的球體端向不同方向傾斜。
[0014]再進(jìn)一步地，所述半球面螺公外壁為螺紋結(jié)構(gòu)。
[0015]再進(jìn)一步地，所述球面孔螺母一端為內(nèi)表面為內(nèi)螺紋，所述球面孔螺母另一端內(nèi)部設(shè)置有環(huán)形臺(tái)
[0016]再進(jìn)一步地，所述正六形底板的邊長(zhǎng)為0.3?0.5m。
[0017]再進(jìn)一步地，所述活動(dòng)底板上表面鋪設(shè)有防水防滑柔性膠皮，防水防滑柔性膠皮類似于浴室防滑墊，底面有圓形小吸盤，頂面較粗糙。
[0018]注:本發(fā)明由國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)41472097)資助。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[°02°] I)本發(fā)明的正六邊形底板及其鏈接裝置靈活度高。正六邊形底板可以其六個(gè)邊為軸發(fā)生傾斜，比正方形和長(zhǎng)方形傾斜方向多;球形連桿通過半球形螺公支撐底板，這種支撐方式允許底板向各個(gè)方向傾斜。底板間相對(duì)兩邊用兩個(gè)彈簧和一根鐵鏈鏈接，鐵鏈比彈簧略長(zhǎng)，允許造形時(shí)底板間距部分拉大，同時(shí)鐵鏈可約束彈簧拉伸的長(zhǎng)度，防止彈簧過度拉伸而損壞;兩根彈簧允許底板間以鐵鏈為軸發(fā)生扭動(dòng)。底板間間隔6cm而不是無縫拼接，可確保底板傾斜、扭動(dòng)時(shí)相互之間不碰撞。
[0021 ] 2)本發(fā)明的正六邊形底板邊長(zhǎng)為0.3?0.5m，優(yōu)選為0.4m的正六邊形底板造形能力強(qiáng)。正六邊形底板邊長(zhǎng)0.4m，一塊底板面積不到0.5m2，相比現(xiàn)有設(shè)計(jì)(CNPC實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)4塊正方形底板，每塊6.25m2)，單塊底板面積更小，相同面積的活動(dòng)底板區(qū)可以鋪設(shè)更多數(shù)量的底板，造形能力更強(qiáng)。
[0022]3)本發(fā)明鋪設(shè)于活動(dòng)底板之上的防水防滑柔性膠皮防止泥沙和水通過正六邊形底板之間的間隙滲漏;底面小吸盤吸住底板，防止底板傾斜時(shí)膠皮滑動(dòng);粗糙的頂面防止底板傾斜時(shí)沉積物沿膠皮滑動(dòng)。
[0023]4)本發(fā)明中千斤頂起升機(jī)可控制各底板之間的相對(duì)高度，高度不同的相鄰底板之間由于彈簧和鐵鏈的牽拉而發(fā)生傾斜，從而造出不同的底形，造形過程中自動(dòng)平滑了由底板之間高差形成的臺(tái)階，能夠克服前述Eurotank實(shí)驗(yàn)室裝置中的臺(tái)階問題。
[0024]5)0.4m邊長(zhǎng)、6cm間距范圍內(nèi)有兩根彈簧和一根鐵鏈鏈接，彈簧和鐵鏈可以托住防水防滑柔性膠皮，以上覆免泥沙水的重力過大使膠皮破裂而導(dǎo)致滲漏。
[0025]6)分離式電動(dòng)液壓千斤頂中，油栗置于實(shí)驗(yàn)水池之外，僅起頂機(jī)置于底板之下，相比CNPC的絲桿升降機(jī)，底板之下升降裝置的體積大大減小，為縮小單塊底板面積、增加底板數(shù)量創(chuàng)造了條件。
【附圖說明】
[0026]圖1為正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)的示意圖；
[0027]圖2為正六形底板2、底板支撐結(jié)構(gòu)3和分離式電動(dòng)液壓千斤頂5的拆分圖；
[0028]圖3為正六形底板2、底板支撐結(jié)構(gòu)3和分離式電動(dòng)液壓千斤頂5的裝配圖；
[0029]圖4為正六形底板2的仰視圖；
[0030]圖中，活動(dòng)底板1、正六形底板2、半球面螺公2.1、半球面凹槽2.11、掛耳2.2、底板支撐結(jié)構(gòu)3、球面孔螺母3.1、環(huán)形臺(tái)3.11、球形連桿3.2、球體連接頭3.21、柱狀連桿3.22、連接件4、鐵鏈4.1、彈簧4.2、分離式電動(dòng)液壓千斤頂5、防水防滑柔性膠皮6。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。
[0032]如圖1?4所示:一種沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，它包括活動(dòng)底板I，活動(dòng)底板I上表面鋪設(shè)有防水防滑柔性膠皮6，活動(dòng)底板I由多個(gè)相互連接的正六形底板2組成，每個(gè)正六形底板2底部中央設(shè)置有半球面螺公2.1，半球面螺公2.1下端連接有底板支撐結(jié)構(gòu)3，底板支撐結(jié)構(gòu)3下端連接有分離式電動(dòng)液壓千斤頂5。
[0033]正六形底板2底板邊沿的每條邊均設(shè)置有3個(gè)掛耳2.2，兩個(gè)正六形底板2連接時(shí)，對(duì)應(yīng)邊對(duì)稱掛耳2.2通過連接件4連接。兩個(gè)正六形底板2的對(duì)應(yīng)邊的中間對(duì)稱的兩掛耳2.2用鐵鏈4.1鏈接，其它對(duì)應(yīng)的掛耳2.2均用彈簧4.2鏈接。鐵鏈由三節(jié)組成，且鐵鏈4.1的長(zhǎng)度比彈簧4.2長(zhǎng)。彈簧除兩頭掛鉤外的螺旋段長(zhǎng)度為6cm。
[0034]底板支撐結(jié)構(gòu)3由球面孔螺母3.1和球形連桿3.2組成;球面孔螺母3.1一端為內(nèi)表面為內(nèi)螺紋，球面孔螺母3.1另一端內(nèi)部設(shè)置有環(huán)形臺(tái)3.11;球形連桿3.2由球體連接頭3.21和柱狀連桿3.22，球形連接頭3.21—端與半球面螺公2.1的半球面凹槽2.11連接，球體連接頭3.21的另一端與柱狀連桿3.22連接，柱狀連桿3.22另一端內(nèi)表面設(shè)置有內(nèi)螺紋，半球面螺公2.1外壁為螺紋結(jié)構(gòu)。通過內(nèi)螺紋與千斤頂伸縮臂相連。將球形連桿3.2穿過球面孔螺母3.1，并用球面孔螺母3.1將球形連桿3.2的球形端嵌合于半球面螺公2.1的半球面凹槽2.11中，以便正六邊形底板2可以繞球形連桿3.2的球體連接頭3.21向不同方向傾斜。
[0035]分離式電動(dòng)液壓千斤頂購(gòu)于市面，它包括起頂機(jī)、連接管、分流閥和油栗。
[0036]在具體使用時(shí)，在底板數(shù)量較多的情況下，可開發(fā)造形軟件，在軟件中輸入底形參數(shù)，軟件自行計(jì)算各底板的高度，并對(duì)千斤頂發(fā)出指令，調(diào)節(jié)其高度，造出需要的底形，還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，設(shè)計(jì)底形逐漸變化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)底形變化過程中沉積的模擬。此軟件及其對(duì)千斤頂?shù)目刂撇粚儆诒景l(fā)明的內(nèi)容，僅以此對(duì)本發(fā)明進(jìn)行補(bǔ)充和延伸說明。
[0037]其它未詳細(xì)說明的部分均為現(xiàn)有技術(shù)。盡管上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出了詳盡的描述，但它僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，人們還可以根據(jù)本實(shí)施例在不經(jīng)創(chuàng)造性前提下獲得其他實(shí)施例，這些實(shí)施例都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，它包括活動(dòng)底板(I)，其特征在于:所述活動(dòng)底板(I)由多個(gè)相互連接的正六形底板(2)組成，每個(gè)正六形底板(2)底部中央設(shè)置有半球面螺公(2.1)，所述半球面螺公(2.1)下部連接有底板支撐結(jié)構(gòu)(3)，所述底板支撐結(jié)構(gòu)(3)下部連接有分離式電動(dòng)液壓千斤頂(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，其特征在于:所述正六形底板(2)底板邊沿的每條邊均設(shè)置有多個(gè)掛耳(2.2)，且掛耳(2.2)的數(shù)目為單數(shù);兩個(gè)正六形底板(2)連接時(shí)，對(duì)應(yīng)邊對(duì)稱掛耳(2.2)通過連接件(4)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，其特征在于:所述兩個(gè)正六形底板(2)的對(duì)應(yīng)邊的中間對(duì)稱的兩掛耳(2.2)用鐵鏈(4.1)鏈接，其它對(duì)應(yīng)的掛耳(2.2)均用彈簧(4.2)鏈接，且鐵鏈(4.1)的長(zhǎng)度比彈簧(4.2)長(zhǎng)。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，其特征在于:所述正六形底板(2)底板邊沿的每條邊均設(shè)置有3個(gè)掛耳(2.2)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，其特征在于:所述底板支撐結(jié)構(gòu)(3)由球面孔螺母(3.1)和球形連桿(3.2)組成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，其特征在于:所述球形連桿(3.2)由球體連接頭(3.21)和柱狀連桿(3.22)，所述球形連接頭(3.21) —端與半球面螺公(2.1)的半球面凹槽(2.11)連接，所述球體連接頭(3.21)的另一端與柱狀連桿(3.22)連接，所述柱狀連桿(3.22)另一端內(nèi)表面設(shè)置有內(nèi)螺紋。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，其特征在于:所述半球面螺公(2.1)外壁為螺紋結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，其特征在于:所述球面孔螺母(3.1)—端內(nèi)表面為內(nèi)螺紋，所述球面孔螺母(3.1)另一端內(nèi)部設(shè)置有環(huán)形臺(tái)(3.11)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，其特征在于:所述正六形底板(2)的邊長(zhǎng)為0.3?0.5m。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述沉積模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的正六邊形萬向活動(dòng)底板系統(tǒng)，其特征在于:所述活動(dòng)底板(I)上表面鋪設(shè)有防水防滑柔性膠皮(6)。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK106053734SQ201610559013
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月15日
【發(fā)明人】胡光明, 謝麗芳, 張春生, 劉忠保, 喻小濤, 奉偉, 孫躍東
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)江大學(xué)