專利名稱：均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及海洋工程技術領域的裝置，具體地涉及一種均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置。
背景技術：
根據流體力學知識，將柱狀結構物置于一定速度的來流當中，其兩側會發生交替瀉渦。與漩渦的生成和瀉放相關聯，柱體會受到橫向和流向的脈動壓力。如果此時柱體是彈性支撐的，那么脈動流體力會引發柱體的振動，柱體的振動反過來又會改變其尾流結構。這種流體結構物相互作用的問題稱為渦激振動。由于海洋油氣開采向深水推進，深水環境中的立管可視為細長柔性結構，小變形理論不再適用，這使得立管的渦激振動問題更加突出。 例如在海流或海洋平臺運動的作用下，懸置于海中的海洋平臺立管、拖纜、海底管線、spar 平臺的浮筒、系泊纜索等柔性管件上會出現渦激振動現象，將會導致柔性管件的疲勞破壞。目前為止，對柔性管件渦激振動現象的研究最重要的方法之一就是模型試驗方法。通過模型試驗方法可以加深對柔性立管渦激振動機理以及海洋平臺的運動對立管的渦激振動的影響的認識，并提供可靠的立管渦激振動預報途徑和技術。經過對現有技術文獻的檢索發現，目前的渦激振動試驗裝置一般在拖曳海洋工程深水池中進行，有的在環形水槽中進行，有的用拖船拖動立管進行渦激振動試驗。在第 14 屆國際近海與極地工程會議“Proceedings of the Fourteen(2004) International Offshore and Polar Engineering Conference，，中白勺論文"Laboratory Investigation of Long Riser VIV Response”(長立管渦激振動響應的實驗研究)是關于柔性管件渦激振動實驗研究的，文中提到了一種柔性管件渦激振動模型試驗技術，把柔性立管橫置于拖曳水池中，拖車拖動立管模型產生均勻流場。用布置在立管內部的加速度傳感器來測量立管的運動，在立管壁內布置光柵測量立管壁內的應變量。經分析，該試驗技術的不足之處在于1、一般只能模擬小尺度管件的渦激振動，尺度效應難以避免；2、受海洋工程水池拖車速度限制，難以有效的進行實雷諾數下的渦激振動試驗。3、受拖曳海洋工程深水池長度的限制，所得到的測試段距離較小，測得的試驗數據較少。4、不能進行強迫振蕩試驗。5、不能模擬立管頂部平臺的運動，從而研究平臺的運動對立管渦激振動的影響。
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置，本發明利用垂直軌道與水平軌道以及拖車和拖曳水池的相對運動模擬不同流速的來流，從而實現在實驗室環境下模擬深海立管渦激振動。本發明測試時間長且能夠測試流速高的橫置于拖曳水池中的深海立管模型，也可以進行深海立管模型的往復振蕩測試。本發明提供一種剪切流下頂部可運動的斜置立管渦激振動旋轉測試裝置，包括一個深海立管模塊、頂部支撐模塊、底部支撐模塊、兩個垂直軌道模塊、水平軌道模塊、四個電機模塊、四個整流罩模塊、以及測量分析控制模塊，其中，兩個所述垂直軌道模塊分別與所述水平軌道模塊的底部、頂部支撐模塊、以及底部支撐模塊連接，所述水平軌道模塊與兩個所述垂直軌道模塊的頂部連接，所述深海立管模塊的兩端分別與所述頂部支撐模塊和所述底部支撐模塊連接，所述垂直軌道模塊包括滑塊，四個所述整流罩模塊的整流罩邊板分別穿過且固定于兩個所述垂直軌道模塊的外部，每個所述垂直軌道模塊上有兩個所述整流罩模塊，所述測量分析控制模塊通過導線分別與所述深海立管模塊、頂部支撐模塊、底部支撐模塊、以及四個電機模塊連接，四個所述電機模塊分為兩組，其中的兩個所述電機模塊安裝在所述水平軌道模塊上來控制兩個所述垂直軌道模塊的運動，剩余的兩個所述電機模塊分別安裝在兩個所述垂直軌道模塊的頂部上來控制兩個所述垂直軌道模塊上的滑塊的運動， 從而控制所述頂部支撐模塊和底部支撐模塊運動。這時根據頂部支撐模塊、底部支撐模塊以及兩個垂直軌道模塊的運動狀態，可以將研究的問題分為以下幾類
1)當把頂支撐模塊和底部支撐模塊固定在垂直軌道模塊上，不讓其沿著垂直軌道模塊運動，而且不允許兩個垂直軌道模塊沿著水平軌道模塊運動，讓拖車帶動整個模型運動，可以研究立管在不受海洋平臺運動影響下的渦激振動。2)當將兩個垂直軌道模塊固定，讓頂部支撐模塊和底部支撐模塊沿著各自的垂直軌道模塊同步的做垂直方向上的往復運動，而拖車不動，就可以研究深海立管的強迫振動。3)當讓頂部撐模塊沿著垂直軌道模塊做垂直方向上的往復運動，不允許底部支撐模塊和兩個垂直軌道模塊以及拖車運動，就可以研究立管只在海洋平臺運動的作用下的渦激振動。4)當讓頂部支撐模塊沿著垂直軌道模塊做垂直方向上的往復運動，不允許底部支撐模塊和兩個垂直軌道模塊運動，讓拖車帶動整個模型運動，就可以研究立管在流向垂直于海洋平臺運動方向的來流作用下以及海洋平臺運動的影響下的渦激振動。5)當不允許頂部支撐模塊和底部支撐模塊沿著垂直軌道模塊運動，讓與頂部支撐模塊相連的垂直軌道模塊沿著水平軌道模塊做水平方向上的往復運動，固定另一個垂直軌道模塊，讓拖車帶動整個模型運動，就可以研究立管在流向平行于海洋平臺運動方向的來流作用下以及海洋平臺運動的影響下的渦激振動。6)當讓頂部支撐模塊沿著與之相連的垂直軌道模塊做垂直方向上的往復運動，與頂部支撐模塊相連的垂直軌道模塊沿著水平軌道模塊做水平方向上的往復運動，并且調整它們的運動速度，不允許底部支撐模塊以及與之相連的垂直軌道模塊運動，讓拖車帶動整個模型運動，就可以研究立管在海洋平臺的各種方向的運動影響下來流對其造成的渦激振動。優選地，所述深海立管模塊包括光纖光柵傳感器、兩個立管固定接頭、以及立管模型，其中，所述光纖光柵傳感器沿所述立管模型表面軸向均勻布置，所述立管模型兩端分別與兩個所述立管固定接頭連接，兩個所述立管固定接頭分別與所述頂部部支撐模塊和所述底部支撐模塊連接，所述光纖光柵傳感器與所述測量分析控制模塊連接。優選地，所述深海立管模型其單位長度質量與其單位長度排開水的質量之比為1 :1。優選地，所述頂部支撐模塊包括頂部連接架、水平支座、支撐板、以及第一轉動傳感結構，其中，所述頂部連接架的一端和所述垂直軌道模塊上的滑塊連接，另一端和所述水平支座連接，所述支撐板分別和所述水平支座以及第一轉動傳感結構相連，所述第一轉動傳感結構分別與所述深海立管模塊以及測量分析控制模塊連接，所述頂部支撐模塊固定所述深海立管模塊的一端。優選地，所述第一轉動傳感結構包括第一傳感器、以及第一萬向節，其中，所述第一傳感器分別與所述支撐板、第一萬向節、以及測量分析控制模塊連接，所述第一萬向節與所述深海立管模塊連接。優選地，所述底部支撐模塊包括底部連接架、支架安裝座、彈性滑動組件、直線軸承、以及第二轉動傳感結構，其中，所述底部連接架的一端和另一個所述垂直軌道模塊上的滑塊連接，另一端和所述支架安裝座連接，所述支架安裝座與所述直線軸承連接，所述彈性滑動組件穿過所述支架安裝座且與所述第二轉動傳感結構連接，所述第二轉動傳感結構分別與所述深海立管模塊以及測量分析控制模塊連接，所述底部支撐模塊用來所述固定深海立管模塊的另一端，并對試驗過程中所述深海立管模塊1發生渦激振動時提供緩沖作用。優選地，所述彈性滑動組件包括前支撐板、滑動軸、緩沖彈簧、以及后支撐板，其中，所述緩沖彈簧套在所述滑動軸外部且分別與所述后支撐板和所述直線軸承連接，所述前支撐板、滑動軸、后支撐板依次串聯連接，所述第二轉動傳感結構包括第二傳感器和第二萬向節，其中，所述第二傳感器分別與所述彈性滑動組件、第二萬向節以及測量分析控制模塊連接，所述第二萬向節與所述深海立管模塊連接。優選地，所述垂直軌道模塊包括垂直軌道、以及頂部連接塊，所述垂直軌道垂直于所述水平軌道模塊，所述垂直軌道通過所述頂部滑塊與所述水平軌道模塊的底部滑塊相連，在所述水平軌道模塊上做水平方向上的往復運動，所述滑塊安裝在所述垂直軌道上，且分別與所述頂部支撐模塊的頂部連接架以及所述底部支撐模塊的底部連接架相連，從而將所述垂直軌道模塊與所述頂支撐模塊以及所述底部模塊連接起來，兩個所述整流罩模塊對稱地布置在所述垂直軌道的一側，所述垂直軌道模塊為所述深海立管模塊提供支撐作用， 所述深海立管模型模塊在所述垂直軌道模塊的作用下做垂直方向上的往復運動，所述水平軌道模塊包括掛鉤、支撐梁、水平軌道、以及底部滑塊，所述水平軌道垂直于所述垂直軌道， 所述水平軌道連接所述掛鉤，所述水平軌道通過所述底部滑塊與所述垂直軌道模塊的頂部連接塊相連，所述深海立管模塊在所述水平軌道模塊的作用下做水平方向的往復運動，所述支撐梁將兩個所述水平軌道連接起來。優選地，所述整流罩模塊包括固定連接的整流罩外殼和整流罩邊板，其中，所述整流罩外殼與所述整流罩邊板連接，四個所述整流罩邊板分別與兩個所述垂直軌道的外表面連接，每個所述垂直軌道上安裝兩個對稱布置的所述整流罩模塊，所述整流罩外殼39呈機翼型剖面。優選地，所述測量分析控制模塊包括光纖數據采集單元、力數據采集單元和電機控制單元，其中，所述光纖數據采集單元分別與所述深海立管模塊連接，所述力數據采集單元分別與所述頂部支撐模塊和底部支撐模塊連接，所述電機控制單元與四個所述電機模塊連接，所述光纖數據采集單元、力數據采集單元和電機控制單元各自獨立，所述光纖數據采集單元和力數據采集單元用于記錄和分析試驗中所述立管模型的應變和受力，所述電機控制單元用于控制四個所述電機，從而控制兩個所述垂直軌道模塊、頂部支撐模塊以及底部支撐模塊各自的運動。
本發明能夠安裝大尺度立管模型，從而避免尺度效應，本發明能夠充分利用垂直軌道模塊和水平軌道模塊來模擬大尺度立管模型在海洋平臺的影響下的渦激振動，本發明采用模塊化設計，安裝和拆卸均非常方便。
圖1為實施例1的結構示意圖； 圖2為實施例1的斜視圖3為實施例1的垂直軌道模塊和水平軌道模塊的連接示意圖； 圖4為實施例1的深海立管模塊示意圖； 圖5為實施例1的頂部支撐模塊側視圖； 圖6為實施例1的底部支撐模塊側視圖； 圖7為實施例1的底部支撐模塊仰視圖； 圖8為實施例1的垂直軌道模塊示意圖； 圖9為實施例1的水平軌道模塊示意圖； 圖10為實施例1的整流罩模塊示意圖； 圖11為實施例1的加力模塊示意圖； 圖12為實施例1的測量分析控制模塊系統框圖。
具體實施例方式下面結合附圖給出本發明實施例的詳細說明和
具體實施例方式各實施例以本發明所述技術方案為前提進行實施，給出詳細的實施方式和過程，但本發明的保護范圍不限于以下實施例。實施例1
在本實施例中，根據本發明提供的所述剪切流下頂部可運動的斜置立管渦激振動旋轉測試裝置包括一個深海立管模塊1、頂部支撐模塊2、底部支撐模塊3、兩個垂直軌道模塊4、 水平軌道模塊5、四個電機模塊6、四個整流罩模塊7、以及測量分析控制模塊9。其中，兩個所述垂直軌道模塊4分別與所述水平軌道模塊5的底部、頂部支撐模塊2、以及底部支撐模塊3連接，所述水平軌道模塊5分別與拖車10另一側的底部和兩個所述垂直軌道模塊4的頂部連接，所述深海立管模塊1的兩端分別與所述頂部支撐模塊2和所述底部支撐模塊3 連接，四個所述整流罩模塊7的整流罩邊板39分別穿過且固定于兩個所述垂直軌道模塊4 的外部，每個所述垂直軌道模塊4上有兩個所述整流罩模塊7，所述測量分析控制模塊9設置于拖車10上，所述測量分析控制模塊9通過導線分別與所述深海立管模塊1、頂部支撐模塊2、底部支撐模塊3、以及四個電機模塊6連接，四個所述電機模塊6分為兩組，其中的兩個所述電機模塊6安裝在所述水平軌道模塊5上來控制兩個所述垂直軌道模塊4的運動， 剩余的兩個所述電機模塊6分別安裝在兩個所述垂直軌道模塊4的頂部上來控制兩個所述垂直軌道模塊4上的所述滑塊34的運動，從而控制所述頂部支撐模塊2和底部支撐模塊3 運動。所述深海立管模塊1包括光纖光柵傳感器13、兩個立管固定接頭14、以及立管模型15，其中，所述光纖光柵傳感器13沿所述立管模型15表面軸向均勻布置，所述立管模型15兩端分別與兩個所述立管固定接頭14連接，兩個所述立管固定接頭14分別與所述頂部部支撐模塊2和所述底部支撐模塊3連接，所述光纖光柵傳感器13與所述測量分析控制模塊9連接。所述深海立管模塊1用來模擬實際海洋中的立管。所述深海立管模型15其單位長度質量與其單位長度排開水的質量之比為1:1。所述頂部支撐模塊2包括頂部連接架16、水平支座17、支撐板18、以及第一轉動傳感結構19，其中，所述頂部連接架16的一端和所述垂直軌道模塊4上的滑塊34連接，另一端和所述水平支座17連接，所述支撐板18分別和所述水平支座17以及第一轉動傳感結構 19相連。所述第一轉動傳感結構19分別與所述深海立管模塊1以及測量分析控制模塊9 連接。所述頂部支撐模塊2用來固定深海立管模塊1的一端。所述第一轉動傳感結構19包括第一傳感器21、以及第一萬向節20，其中，所述第一傳感器21分別與所述支撐板18、第一萬向節20、以及測量分析控制模塊9連接，所述第一萬向節20與所述深海立管模塊1連接。所述底部支撐模塊3包括底部連接架M、支架安裝座25、彈性滑動組件22、直線軸承26、以及第二轉動傳感結構23，其中，所述底部連接架M的一端和另一個所述垂直軌道模塊4上的滑塊34連接，另一端和所述支架安裝座25連接，所述支架安裝座25與所述直線軸承沈連接，所述彈性滑動組件22穿過所述支架安裝座25且與所述第二轉動傳感結構 23連接，所述第二轉動傳感結構23分別與所述深海立管模塊1以及測量分析控制模塊9連接。所述底部支撐模塊3用來所述固定深海立管模塊1的另一端，并對試驗過程中深海立管模塊1發生渦激振動時提供緩沖作用。所述彈性滑動組件22包括前支撐板27、滑動軸28、緩沖彈簧29、以及后支撐板 30，其中，所述緩沖彈簧四套在所述滑動軸觀外部且分別與所述后支撐板30和所述直線軸承26連接，所述前支撐板27、滑動軸觀、后支撐板30依次串聯連接。所述第二轉動傳感結構23包括第二傳感器31和第二萬向節32，其中，所述第二傳感器31分別與所述彈性滑動組件21、第二萬向節32以及測量分析控制模塊9連接，所述第二萬向節32與所述深海立管模塊1連接。所述垂直軌道模塊4包括垂直軌道33、滑塊34、以及頂部連接塊12，所述垂直軌道33垂直于所述水平軌道模塊5和拖曳水池11池底。所述垂直軌道33通過所述頂部滑塊12與所述水平軌道模塊5的底部滑塊37相連，可以在所述水平軌道模塊5上做水平方向上的往復運動，所述滑塊34安裝在所述垂直軌道33上，且分別與所述頂部支撐模塊2的頂部連接架16以及所述底部支撐模塊3的底部連接架M相連，從而將所述垂直軌道模塊4 與所述頂支撐模塊2以及所述底部模塊3連接起來，兩個所述整流罩模塊7對稱的布置在所述垂直軌道33的一側。所述垂直軌道模塊4為所述深海立管模塊1提供支撐作用。所述深海立管模型模塊1可以在所述垂直軌道模塊4的作用下做垂直方向上的往復運動。所述水平軌道模塊5包括掛鉤8、支撐梁35、水平軌道36、以及底部滑塊37，所述水平軌道36垂直于所述垂直軌道33，平行于水池11池底。所述水平軌道36通過所述掛鉤 8與拖車10的底部相連并且通過所述底部滑塊37與所述垂直軌道模塊4的頂部連接塊12 相連。所述深海立管模塊1可以在所述水平軌道模塊5的作用下做水平方向的往復運動。 所述支撐梁35的作用是將兩個所述水平軌道36連接起來。所述整流罩模塊7包括固定連接的整流罩外殼39和整流罩邊板40，其中，所述整流罩外殼39與所述整流罩邊板40連接，四個所述整流罩邊板40分別與兩個所述垂直軌道 33的外表面連接。每個所述垂直軌道33上安裝兩個所述整流罩模塊7，二者對稱布置。所述整流罩外殼39呈機翼型剖面，該結構能夠大大減小整個試驗裝置運動過程中的阻力和興波。如圖11所示，所述四個電機模塊6為已有試驗設備。四個所述電機模塊6分為兩組，其中的兩個所述電機模塊6安裝在所述水平軌道模塊5上來控制兩個所述垂直軌道模塊4的運動，剩余的兩個所述電機模塊6分別安裝在兩個所述垂直軌道模塊4的頂部來控制兩個所述垂直軌道模塊4上的滑塊34的運動，從而控制所述頂部支撐模塊2和所述底部支撐模塊3運動。所述測量分析控制模塊9包括光纖數據采集單元41、力數據采集單元42和電機控制單元43，其中，所述光纖數據采集單元41分別與所述深海立管模塊1連接，所述力數據采集單元42分別與所述頂部支撐模塊2和底部支撐模塊3連接，所述電機控制單元43與四個所述電機模塊6連接，所述光纖數據采集單元41、力數據采集單元42和電機控制單元43 各自獨立，均位于拖車10上。所述光纖數據采集單元41和力數據采集單元42含有實時采集分析軟件，能夠記錄和分析試驗中所述立管模型1的應變和受力。所述電機控制單元43能夠控制四個所述電機6，從而控制兩個所述垂直軌道模塊4、頂部支撐模塊2以及底部支撐模塊3各自的運動。如圖1所示，所述拖車10和拖曳水池11均為已有試驗設施，拖車10可實現雙向的不同速度下的勻速直線運動，拖曳水池11裝一定深度的水，為海底立管模型15提供水環境，二者相對運動即可模擬不同流速的均勻流。根據本發明提供的所述裝置有以下優點1、所述裝置能夠安裝大尺度立管模型 15，從而避免尺度效應；2、所述裝置能夠充分利用拖車10的高速來模擬大尺度立管模型15 實雷諾數渦激振動。3、所述裝置能夠充分利用拖曳水池11的長度，進行長距離測試，獲得的更長更穩定的試驗數據。4、所述裝置能夠利用垂直軌道模塊和水平軌道模塊來進行立管的強迫振蕩試驗。5、所述裝置能夠利用垂直軌道模塊和水平軌道模塊的運動來模擬海洋平臺的運動，從而研究海洋平臺運動對立管渦激振動的影響。6、所述裝置采用模塊化設計，安裝和拆卸均非常方便。
權利要求
1.一種均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置，其特征在于，包括一個深海立管模塊、頂部支撐模塊、底部支撐模塊、兩個垂直軌道模塊、水平軌道模塊、四個電機模塊、四個整流罩模塊、以及測量分析控制模塊，其中，兩個所述垂直軌道模塊分別與所述水平軌道模塊的底部、頂部支撐模塊、以及底部支撐模塊連接，所述水平軌道模塊與兩個所述垂直軌道模塊的頂部連接，所述深海立管模塊的兩端分別與所述頂部支撐模塊和所述底部支撐模塊連接，所述垂直軌道模塊包括滑塊，四個所述整流罩模塊的整流罩邊板分別穿過且固定于兩個所述垂直軌道模塊的外部，每個所述垂直軌道模塊上有兩個所述整流罩模塊，所述測量分析控制模塊通過導線分別與所述深海立管模塊、頂部支撐模塊、底部支撐模塊、以及四個電機模塊連接，四個所述電機模塊分為兩組，其中的兩個所述電機模塊安裝在所述水平軌道模塊上來控制兩個所述垂直軌道模塊的運動，剩余的兩個所述電機模塊分別安裝在兩個所述垂直軌道模塊的頂部上來控制兩個所述垂直軌道模塊上的滑塊的運動，從而控制所述頂部支撐模塊和底部支撐模塊運動。
2.根據權利要求1所述的均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征在于，所述深海立管模塊包括光纖光柵傳感器、兩個立管固定接頭、以及立管模型， 其中，所述光纖光柵傳感器沿所述立管模型表面軸向均勻布置，所述立管模型兩端分別與兩個所述立管固定接頭連接，兩個所述立管固定接頭分別與所述頂部部支撐模塊和所述底部支撐模塊連接，所述光纖光柵傳感器與所述測量分析控制模塊連接。
3.根據權利要求1或2所述的均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置，其特征在于，所述深海立管模型其單位長度質量與其單位長度排開水的質量之比為1:1。
4.根據權利要求1所述的均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征在于，所述頂部支撐模塊包括頂部連接架、水平支座、支撐板、以及第一轉動傳感結構，其中，所述頂部連接架的一端和所述垂直軌道模塊上的滑塊連接，另一端和所述水平支座連接，所述支撐板分別和所述水平支座以及第一轉動傳感結構相連，所述第一轉動傳感結構分別與所述深海立管模塊以及測量分析控制模塊連接，所述頂部支撐模塊固定所述深海立管模塊的一端。
5.根據權利要求4所述的均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征在于，所述第一轉動傳感結構包括第一傳感器、以及第一萬向節，其中，所述第一傳感器分別與所述支撐板、第一萬向節、以及測量分析控制模塊連接，所述第一萬向節與所述深海立管模塊連接。
6.根據權利要求5所述的均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征在于，所述底部支撐模塊包括底部連接架、支架安裝座、彈性滑動組件、直線軸承、以及第二轉動傳感結構，其中，所述底部連接架的一端和另一個所述垂直軌道模塊上的滑塊連接，另一端和所述支架安裝座連接，所述支架安裝座與所述直線軸承連接，所述彈性滑動組件穿過所述支架安裝座且與所述第二轉動傳感結構連接，所述第二轉動傳感結構分別與所述深海立管模塊以及測量分析控制模塊連接，所述底部支撐模塊用來所述固定深海立管模塊的另一端，并對試驗過程中所述深海立管模塊1發生渦激振動時提供緩沖作用。
7.根據權利要求6所述的均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征在于，所述彈性滑動組件包括前支撐板、滑動軸、緩沖彈簧、以及后支撐板，其中，所述緩沖彈簧套在所述滑動軸外部且分別與所述后支撐板和所述直線軸承連接，所述前支撐板、滑動軸、后支撐板依次串聯連接，所述第二轉動傳感結構包括第二傳感器和第二萬向節，其中，所述第二傳感器分別與所述彈性滑動組件、第二萬向節以及測量分析控制模塊連接，所述第二萬向節與所述深海立管模塊連接。
8.根據權利要求1所述的均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征在于，所述垂直軌道模塊包括垂直軌道、以及頂部連接塊，所述垂直軌道垂直于所述水平軌道模塊，所述垂直軌道通過所述頂部滑塊與所述水平軌道模塊的底部滑塊相連，在所述水平軌道模塊上做水平方向上的往復運動，所述滑塊安裝在所述垂直軌道上，且分別與所述頂部支撐模塊的頂部連接架以及所述底部支撐模塊的底部連接架相連，從而將所述垂直軌道模塊與所述頂支撐模塊以及所述底部模塊連接起來，兩個所述整流罩模塊對稱地布置在所述垂直軌道的一側，所述垂直軌道模塊為所述深海立管模塊提供支撐作用，所述深海立管模型模塊在所述垂直軌道模塊的作用下做垂直方向上的往復運動，所述水平軌道模塊包括掛鉤、支撐梁、水平軌道、以及底部滑塊，所述水平軌道垂直于所述垂直軌道，所述水平軌道連接所述掛鉤，所述水平軌道通過所述底部滑塊與所述垂直軌道模塊的頂部連接塊相連，所述深海立管模塊在所述水平軌道模塊的作用下做水平方向的往復運動，所述支撐梁將兩個所述水平軌道連接起來。
9.根據權利要求8所述的均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征在于，所述整流罩模塊包括固定連接的整流罩外殼和整流罩邊板，其中，所述整流罩外殼與所述整流罩邊板連接，四個所述整流罩邊板分別與兩個所述垂直軌道的外表面連接，每個所述垂直軌道上安裝兩個對稱布置的所述整流罩模塊，所述整流罩外殼39呈機翼型剖面。
10.根據權利要求1、2、或者4至9中任一項所述的均勻流下頂端可運動深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置，其特征在于，所述測量分析控制模塊包括光纖數據采集單元、力數據采集單元和電機控制單元，其中，所述光纖數據采集單元分別與所述深海立管模塊連接， 所述力數據采集單元分別與所述頂部支撐模塊和底部支撐模塊連接，所述電機控制單元與四個所述電機模塊連接，所述光纖數據采集單元、力數據采集單元和電機控制單元各自獨立，所述光纖數據采集單元和力數據采集單元用于記錄和分析試驗中所述立管模型的應變和受力，所述電機控制單元用于控制四個所述電機，從而控制兩個所述垂直軌道模塊、頂部支撐模塊以及底部支撐模塊各自的運動。
全文摘要
本發明提供一種剪切流下頂部可運動的斜置立管渦激振動旋轉測試裝置，包括一個深海立管模塊、頂部支撐模塊、底部支撐模塊、兩個垂直軌道模塊、水平軌道模塊、四個電機模塊、四個整流罩模塊、以及測量分析控制模塊，其中，兩個垂直軌道模塊分別與水平軌道模塊的底部、頂部支撐模塊、以及底部支撐模塊連接，水平軌道模塊與兩個垂直軌道模塊的頂部連接，深海立管模塊的兩端分別與頂部支撐模塊和底部支撐模塊連接，測量分析控制模塊與深海立管模塊、頂部支撐模塊以及底部支撐模塊連接。本發明能夠充分利用垂直軌道模塊和水平軌道模塊來模擬大尺度立管模型在海洋平臺的影響下的渦激振動，安裝和拆卸均非常方便。
文檔編號G01M7/06GK102410918SQ20111021965
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月2日 優先權日2011年8月2日
發明者付世曉, 宋斌, 王俊高, 胡克 申請人:上海交通大學