專利名稱：階梯流下受預張力的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(fā)明涉及的是一種海洋工程技術領域的裝置，具體是一種階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置。
背景技術：
根據(jù)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(fā)生交替瀉渦。與漩渦的生成和瀉放相關聯(lián)，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(fā)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。例如在海流的作用下，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(xiàn)渦激振動現(xiàn)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(xiàn)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的認識，并提供可靠的立管渦激振動預報途徑和技術。為了使試驗中模擬的現(xiàn)象更加接近于自然界中的真實情況，除了采用先進的試驗裝置，試驗中模擬的環(huán)境也必須和自然界接近。在實際海洋中，整個深度范圍內的流速截面并不是一成不變的。例如墨西哥灣2000m水深的海域，一般表層300m內的平均流速是300m-800m水深范圍內平均流速的4到5倍，是800m以下平均流速的20倍以上。 由此可見，海洋中整個深度范圍內的流速截面應該更接近于階梯狀的流場。經過對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，目前的渦激振動試驗裝置一般只能在均勻流或剪切流環(huán)境下使用。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，，中的論文 "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，拖車拖動深海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(shù)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(shù)據(jù)較少。4、一般只能模擬均勻流的渦激振動，難以進行階梯流下的渦激振動試驗。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置，本發(fā)明利用拖車和拖曳水池的相對運動模擬不同流速的來流， 加上套筒模塊的局部阻流作用，實現(xiàn)階梯流的模擬，且能夠對深海立管模型兩端施加預張力，從而實現(xiàn)在實驗室環(huán)境下模擬深海立管渦激振動，本發(fā)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。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括深海立管模塊、第一端部支撐模塊、第二端部支撐模塊、第一固定柱模塊、第二固定柱模塊、加力模塊、兩個整流罩模塊、兩個壓浪板模塊、套筒模塊和測量分析控制模塊，其中加力模塊設置于第二固定柱模塊內部且與第二端部支撐模塊連接，第二固定柱模塊分別與拖車一側的底部和第二端部支撐模塊連接，第一固定柱模塊分別與拖車另一側的底部和第一端部支撐模塊連接，深海立管模塊兩端分別與第二端部支撐模塊和第一端部支撐模塊連接，兩個整流罩模塊的整流罩邊板分別固定于第一固定柱模塊的下部外表面和第二固定柱模塊的加力端固定柱下分段的外表面，兩個壓浪板模塊分別穿過且固定于第一固定柱模塊和第二固定柱模塊外部，測量分析控制模塊設置于拖車上，測量分析控制模塊分別與深海立管模塊、第一端部支撐模塊、第二端部支撐模塊和加力模塊連接，套筒模塊套在深海立管模塊外部且與拖車連接。所述的深海立管模塊包括光纖光柵傳感器、兩個立管固定接頭和深海立管模型， 其中光纖光柵傳感器沿深海立管模型表面軸向均勻布置，深海立管模型兩端分別與兩個立管固定接頭連接，兩個立管固定接頭分別與第二端部支撐模塊和第一端部支撐模塊連接，光纖光柵傳感器與測量分析控制模塊連接。深海立管模塊用來模擬實際海洋中的立管。所述的第一端部支撐模塊包括整流外伸組件、彈性滑動結構、直線軸承和第一轉動傳感結構，其中整流外伸組件與直線軸承連接，彈性滑動結構穿過整流外伸組件且與第一轉動傳感結構連接，第一轉動傳感結構分別與深海立管模塊和測量分析控制模塊連接， 整流外伸組件與第一固定柱模塊連接。第一端部支撐模塊用來固定深海立管模塊的一端， 并對試驗過程中深海立管模塊發(fā)生渦激振動時提供緩沖作用。所述的整流外伸組件包括整流板、整流板安裝座、外伸支架和支架連接板，其中 整流板、整流板安裝座、外伸支架和支架連接板依次串聯(lián)連接，支架連接板分別與第一固定柱模塊和直線軸承連接。所述的彈性滑動結構包括前支撐板、滑動軸、緩沖彈簧和后支撐板，其中緩沖彈簧套在滑動軸外部且分別與后支撐板和直線軸承連接，后支撐板、滑動軸、前支撐板和第一轉動傳感結構依次串聯(lián)連接。所述的第一轉動傳感結構包括傳感器和萬向節(jié)，其中傳感器分別與彈性滑動結構、萬向節(jié)和測量分析控制模塊連接，萬向節(jié)與深海立管模塊連接。所述的第二端部支撐模塊包括整流軌道固定組件、第二轉動傳感結構、滑動組件和齒輪組件，其中整流軌道固定組件與滑動組件活動連接，整流軌道固定組件分別與齒輪組件連接，齒輪組件分別與第二固定柱模塊和加力模塊連接，第二轉動傳感結構分別與滑動組件、深海立管模塊和測量分析控制模塊連接。第二端部支撐模塊用來固定深海立管模塊的另一端，并對深海立管模塊施加預張力。所述的整流軌道固定組件包括整流板、整流板安裝座、軌道模塊、同步傳輸盒模塊、水平傳動軸模塊和導軌連接塊，其中整流板、整流板安裝座、軌道模塊和同步傳輸盒模塊依次串聯(lián)連接，水平傳動軸模塊通過導軌連接塊與軌道模塊連接，軌道模塊和水平傳動軸模塊均與齒輪組件連接，軌道模塊與滑動組件活動連接。所述的第二轉動傳感結構包括傳感器和萬向節(jié)，其中傳感器分別與滑動組件、 萬向節(jié)和測量分析控制模塊連接，萬向節(jié)與深海立管模塊連接。所述的滑動組件包括滑塊機構、滑塊連接板和立管固定支座，其中滑塊機構、滑塊連接板和立管固定支座依次串聯(lián)連接，滑塊機構和立管固定支座分別與整流軌道固定組件和第二轉動傳感結構連接。所述的齒輪組件包括齒輪箱支座、齒輪箱和支撐斜齒輪，其中齒輪箱通過齒輪箱支座與整流軌道固定組件連接，支撐斜齒輪設置于齒輪箱內部且與整流軌道固定組件連接，齒輪箱和支撐斜齒輪分別與第二固定柱模塊和加力模塊連接。所述的第一固定柱模塊垂直于拖車和拖曳水池池底且分別與拖車、第一端部支撐模塊、整流罩模塊和壓浪板模塊連接。第一固定柱模塊為深海立管模塊提供固定支撐作用。所述的第二固定柱模塊垂直于拖車和拖曳水池池底，該第二固定柱模塊包括加力端固定柱上分段和加力端固定柱下分段，其中加力端固定柱上分段分別與拖車和加力端固定柱下分段連接，加力端固定柱下分段與第二端部支撐模塊連接，加力端固定柱上分段和加力端固定柱下分段分別與整流罩模塊和壓浪板模塊固定連接。第二固定柱模塊為深海立管模塊提供固定支撐作用。所述的加力模塊包括伺服驅動電機、減速器、傳動軸模塊和驅動斜齒輪，其中 伺服驅動電機、減速器、傳動軸模塊和驅動斜齒輪依次串聯(lián)連接，減速器和傳動軸模塊均與第二固定柱模塊連接，驅動斜齒輪和伺服驅動電機分別與第二端部支撐模塊和測量分析控制模塊連接。所述的整流罩模塊由固定連接的整流罩外殼和整流罩邊板組成。所述的整流罩外殼呈機翼型剖面，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。所述的壓浪板模塊包括水平板、壓浪邊板和蓋板，其中水平板分別與壓浪邊板和蓋板連接，水平板和蓋板分別與第一固定柱模塊和第二固定柱模塊連接。所述的套筒模塊由固定連接的套筒連接桿和套筒件組成，其中套筒件套在深海立管模型外側，套筒連接桿與拖車連接。套筒模塊使帶套筒件部分的深海立管模型在試驗中不受水流的作用，從而模擬階梯流。所述的測量分析控制模塊包括光纖數(shù)據(jù)采集單元、力數(shù)據(jù)采集單元和預張力控制單元，其中光纖數(shù)據(jù)采集單元與深海立管模塊連接，力數(shù)據(jù)采集單元分別與第一端部支撐模塊和第二端部支撐模塊，加力模塊與預張力控制單元連接，預張力控制單元與加力模塊連接，光纖數(shù)據(jù)采集單元、力數(shù)據(jù)采集單元和預張力控制單元均設置于拖車上。所述的光纖數(shù)據(jù)采集單元和力數(shù)據(jù)采集單元含有實時采集分析軟件，能夠記錄和分析試驗中深海立管模型的應變和受力。預張力控制單元能夠控制施加在深海立管模型兩端的預張力。所述的整流板上部設有若干個固定孔和貫穿孔，整流板安裝座通過該固定孔與整流板連接，深海立管模塊穿過貫穿孔。第一端部支撐模塊的整流板和第二端部支撐模塊的整流板呈對稱布置，以減少邊界對流程的干擾。所述拖車和拖曳水池均為已有試驗設施，拖車能夠實現(xiàn)雙向的不同速度下的勻速直線運動，拖曳水池裝一定深度的水，為海底深海立管模型提供水環(huán)境，二者相對運動即可模擬不同流速的階梯流。本發(fā)明能夠安裝大尺度深海立管模型，從而避免尺度效應，能夠充分利用拖車的高速來模擬大尺度深海立管模型實雷諾數(shù)渦激振動，能夠充分利用拖曳水池的長度，進行長距離測試，獲得的更長更穩(wěn)定的試驗數(shù)據(jù)，本發(fā)明由于在深海立管模型外部設置套筒模塊，使得套筒模塊內部立管試驗中不受水流的作用，實現(xiàn)階梯流的模擬，使得模擬深海立管模型的外部環(huán)境更加真實，本發(fā)明采用模塊化設計，安裝和拆卸均非常方便。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖。圖2為本發(fā)明的斜視圖。圖3為深海立管模塊結構示意圖。圖4為第一端部支撐模塊側視圖。圖5為第一端部支撐模塊仰視圖。圖6為第二端部支撐模塊側視圖。圖7為整流板結構示意圖。圖8為第一固定柱模塊結構示意圖，其中視圖。圖9為第二固定柱模塊結構示意圖，其中視圖。圖10為加力模塊結構示意圖。圖11為整流罩模塊結構示意圖。圖12為壓浪板模塊結構示意圖。圖13為套筒模塊結構示意圖。圖14為測量分析控制模塊系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1如圖1和圖2所示，本實施例包括深海立管模塊1、第一端部支撐模塊2、第二端部支撐模塊3、第一固定柱模塊4、第二固定柱模塊5、加力模塊6、兩個整流罩模塊7、兩個壓浪板模塊8、套筒模塊9和測量分析控制模塊10，其中加力模塊6設置于第二固定柱模塊 5內部且與第二端部支撐模塊3連接，第二固定柱模塊5分別與拖車11 一側的底部和第二端部支撐模塊3連接，第一固定柱模塊4分別與拖車11另一側的底部和第一端部支撐模塊 2連接，深海立管模塊1兩端分別與第二端部支撐模塊3和第一端部支撐模塊2連接，兩個整流罩模塊7的整流罩邊板51分別固定于第一固定柱模塊4的下部外表面和第二固定柱模塊5的加力端固定柱下分段45的外表面，兩個壓浪板模塊8分別穿過且固定于第一固定柱模塊4和第二固定柱模塊5外部，測量分析控制模塊10設置于拖車11上，測量分析控制模塊10分別與深海立管模塊1、第一端部支撐模塊2、第二端部支撐模塊3和加力模塊6連接，套筒模塊9套在深海立管模塊1外部且與拖車11連接。如圖1和圖3所示，所述的深海立管模塊1包括光纖光柵傳感器13、兩個立管固圖(a)為連接結構示意圖，圖(b)為后 圖(a)為連接結構示意圖，圖(b)為側定接頭14和深海立管模型15，其中光纖光柵傳感器13沿深海立管模型15表面軸向均勻布置，深海立管模型15兩端分別與兩個立管固定接頭14連接，兩個立管固定接頭14分別與第二端部支撐模塊3和第一端部支撐模塊2連接，光纖光柵傳感器13與測量分析控制模塊10連接。深海立管模塊1用來模擬實際海洋中的立管。所述的深海立管模型15其單位長度質量與其單位長度排開水的質量之比為
1 Io如圖1、圖4和圖5所示，所述的第一端部支撐模塊2包括整流外伸組件16、彈性滑動結構17、直線軸承18和第一轉動傳感結構19，其中整流外伸組件16與直線軸承18 連接，彈性滑動結構17穿過整流外伸組件16且與第一轉動傳感結構19連接，第一轉動傳感結構19分別與深海立管模塊1和測量分析控制模塊10連接，整流外伸組件16與第一固定柱模塊4連接。第一端部支撐模塊2用來固定深海立管模塊1的一端，并對試驗過程中深海立管模塊1發(fā)生渦激振動時提供緩沖作用。所述的整流外伸組件16包括整流板20、整流板安裝座21、外伸支架22和支架連接板23，其中整流板20、整流板安裝座21、外伸支架22和支架連接板23依次串聯(lián)連接， 支架連接板23分別與第一固定柱模塊4和直線軸承18連接。所述的彈性滑動結構17包括前支撐板M、滑動軸25、緩沖彈簧沈和后支撐板 27，其中緩沖彈簧沈套在滑動軸25外部且分別與后支撐板27和直線軸承18連接，后支撐板27、滑動軸25、前支撐板M和第一轉動傳感結構19依次串聯(lián)連接。所述的第一轉動傳感結構19包括傳感器觀和萬向節(jié)四，其中傳感器觀分別與彈性滑動結構17、萬向節(jié)四和測量分析控制模塊10連接，萬向節(jié)四與深海立管模塊1 連接。如圖1和圖6所示，所述的第二端部支撐模塊3包括整流軌道固定組件30、第二轉動傳感結構31、滑動組件32和齒輪組件33，其中整流軌道固定組件30與滑動組件32 活動連接，整流軌道固定組件30分別與齒輪組件33連接，齒輪組件33分別與第二固定柱模塊5和加力模塊6連接，第二轉動傳感結構31分別與滑動組件32、深海立管模塊1和測量分析控制模塊10連接。第二端部支撐模塊3用來固定深海立管模塊1的另一端，并對深海立管模塊1施加預張力。所述的整流軌道固定組件30包括整流板20、整流板安裝座21、軌道模塊34、同步傳輸盒模塊35、水平傳動軸模塊36和導軌連接塊37，其中整流板20、整流板安裝座21、 軌道模塊34和同步傳輸盒模塊35依次串聯(lián)連接，水平傳動軸模塊36通過導軌連接塊37 與軌道模塊34連接，軌道模塊34和水平傳動軸模塊36均與齒輪組件33連接，軌道模塊34 與滑動組件32活動連接。所述的第二轉動傳感結構31包括傳感器觀和萬向節(jié)四，其中傳感器觀分別與滑動組件32、萬向節(jié)四和測量分析控制模塊10連接，萬向節(jié)四與深海立管模塊1連接。所述的滑動組件32包括滑塊機構38、滑塊連接板39和立管固定支座40，其中 滑塊機構38、滑塊連接板39和立管固定支座40依次串聯(lián)連接，滑塊機構38和立管固定支座40分別與整流軌道固定組件30和第二轉動傳感結構31連接。所述的齒輪組件33包括齒輪箱支座41、齒輪箱42和支撐斜齒輪43，其中齒輪箱42通過齒輪箱支座41與整流軌道固定組件30連接，支撐斜齒輪43設置于齒輪箱42內部且與整流軌道固定組件30連接，齒輪箱42和支撐斜齒輪43分別與第二固定柱模塊5和加力模塊6連接。如圖1和圖8所示，所述的第一固定柱模塊4垂直于拖車11和拖曳水池12池底且分別與拖車11、第一端部支撐模塊2、整流罩模塊7和壓浪板模塊8連接。第一固定柱模塊4為深海立管模塊1提供固定支撐作用。如圖1和圖9所示，所述的第二固定柱模塊5垂直于拖車11和拖曳水池12池底且為圓柱空心筒，該第二固定柱模塊5包括加力端固定柱上分段44和加力端固定柱下分段45，其中加力端固定柱上分段44分別與拖車11和加力端固定柱下分段45連接，加力端固定柱下分段45與第二端部支撐模塊3連接，加力端固定柱上分段44和加力端固定柱下分段45分別與整流罩模塊7和壓浪板模塊8固定連接。第二固定柱模塊5為深海立管模塊1提供固定支撐作用。如圖1和圖10所示，所述的加力模塊6包括伺服驅動電機46、減速器47、傳動軸模塊48和驅動斜齒輪49，其中伺服驅動電機46、減速器47、傳動軸模塊48和驅動斜齒輪 49依次串聯(lián)連接，伺服驅動電機46與預張力控制單元59連接，減速器47和傳動軸模塊48 分別與加力端固定柱上分段44和加力端固定柱下分段45連接，驅動斜齒輪49與第二端部支撐模塊3連接。加力模塊6為深海立管模塊1提供預張力。如圖11所示，所述的整流罩模塊7由固定連接的整流罩外殼50和整流罩邊板51 組成。所述的整流罩外殼50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12所示，所述的壓浪板模塊8包括水平板52、壓浪邊板53和蓋板M，其中 水平板52分別與壓浪邊板53和蓋板M連接，水平板52和蓋板M分別與第一固定柱模塊 4和加力端固定柱上分段44連接。壓浪板模塊8能夠壓制第一固定柱模塊4和第二固定柱模塊5在運動中產生的波浪，防止水溢出拖曳水池。如圖1和圖13所示，所述的套筒模塊9由固定連接的套筒連接桿55和套筒件56 組成，其中套筒件56套在深海立管模型15外側，套筒連接桿55與拖車11連接。套筒模塊9使帶套筒件56部分的深海立管模型15在試驗中不受水流的作用，從而模擬階梯流。如圖1和圖14所示，所述的測量分析控制模塊10包括光纖數(shù)據(jù)采集單元57、力數(shù)據(jù)采集單元58和預張力控制單元59，其中光纖數(shù)據(jù)采集單元57與深海立管模塊1連接，力數(shù)據(jù)采集單元58分別與第一端部支撐模塊2和第二端部支撐模塊3，預張力控制單元 59與加力模塊6連接，光纖數(shù)據(jù)采集單元57、力數(shù)據(jù)采集單元58和預張力控制單元59各自獨立，均設置于拖車10上。所述的光纖數(shù)據(jù)采集單元57和力數(shù)據(jù)采集單元58含有實時采集分析軟件，能夠記錄和分析試驗中深海立管模型15的應變和受力。預張力控制單元59能夠控制施加在深海立管模型15兩端的預張力大小。如圖7所示，所述的整流板20上部設有固定孔和貫穿孔，整流板安裝座21通過該固定孔與整流板20連接，深海立管模塊1穿過貫穿孔。第一端部支撐模塊2的整流板20 和第二端部支撐模塊3的整流板20呈對稱布置，以減少邊界對流程的干擾。如圖1所示，所述的拖車11和拖曳水池12均為已有試驗設施，拖車11可實現(xiàn)雙向的不同速度下的勻速直線運動，拖曳水池12裝一定深度的水，為海底深海立管模型15提供水環(huán)境，二者相對運動即可模擬不同流速的階梯流。 本裝置能夠安裝大尺度深海立管模型15，從而避免尺度效應，能夠充分利用拖車 11的高速來模擬大尺度深海立管模型15實雷諾數(shù)渦激振動，能夠充分利用拖曳水池12的長度，進行長距離測試，獲得的更長更穩(wěn)定的試驗數(shù)據(jù)。本裝置由于在深海立管模型15外部設置套筒模塊9，使得套筒模塊9內部立管試驗中不受水流的作用，實現(xiàn)階梯流的模擬， 使得模擬深海立管模型15的外部環(huán)境更加真實。本裝置采用模塊化設計，安裝和拆卸均非常方便。
權利要求
1.一種階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置，其特征在于，包括 深海立管模塊、第一端部支撐模塊、第二端部支撐模塊、第一固定柱模塊、第二固定柱模塊、 加力模塊、兩個整流罩模塊、兩個壓浪板模塊、套筒模塊和測量分析控制模塊，其中加力模塊設置于第二固定柱模塊內部且與第二端部支撐模塊連接，第二固定柱模塊分別與拖車一側的底部和第二端部支撐模塊連接，第一固定柱模塊分別與拖車另一側的底部和第一端部支撐模塊連接，深海立管模塊兩端分別與第二端部支撐模塊和第一端部支撐模塊連接，兩個整流罩模塊的整流罩邊板分別固定于第一固定柱模塊的下部外表面和第二固定柱模塊的加力端固定柱下分段的外表面，兩個壓浪板模塊分別穿過且固定于第一固定柱模塊和第二固定柱模塊外部，測量分析控制模塊設置于拖車上，測量分析控制模塊分別與深海立管模塊、第一端部支撐模塊、第二端部支撐模塊和加力模塊連接，套筒模塊套在深海立管模塊外部且與拖車連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征是，所述的深海立管模塊包括光纖光柵傳感器、兩個立管固定接頭和深海立管模型，其中光纖光柵傳感器沿深海立管模型表面軸向均勻布置，深海立管模型兩端分別與兩個立管固定接頭連接，兩個立管固定接頭分別與第二端部支撐模塊和第一端部支撐模塊連接，光纖光柵傳感器與測量分析控制模塊連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征是，所述的第一端部支撐模塊包括整流外伸組件、彈性滑動結構、直線軸承和第一轉動傳感結構，其中整流外伸組件與直線軸承連接，彈性滑動結構穿過整流外伸組件且與第一轉動傳感結構連接，第一轉動傳感結構分別與深海立管模塊和測量分析控制模塊連接，整流外伸組件與第一固定柱模塊連接；所述的第二端部支撐模塊包括整流軌道固定組件、第二轉動傳感結構、滑動組件和齒輪組件，其中整流軌道固定組件與滑動組件活動連接，整流軌道固定組件分別與齒輪組件連接，齒輪組件分別與第二固定柱模塊和加力模塊連接，第二轉動傳感結構分別與滑動組件、深海立管模塊和測量分析控制模塊連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征是，所述的第一固定柱模塊垂直于拖車和拖曳水池池底且分別與拖車、第一端部支撐模塊、整流罩模塊和壓浪板模塊連接；所述的第二固定柱模塊垂直于拖車和拖曳水池池底，該第二固定柱模塊包括加力端固定柱上分段和加力端固定柱下分段，其中加力端固定柱上分段分別與拖車和加力端固定柱下分段連接，加力端固定柱下分段與第二端部支撐模塊連接，加力端固定柱上分段和加力端固定柱下分段分別與整流罩模塊和壓浪板模塊固定連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征是，所述的加力模塊包括伺服驅動電機、減速器、傳動軸模塊和驅動斜齒輪，其中 伺服驅動電機、減速器、傳動軸模塊和驅動斜齒輪依次串聯(lián)連接，減速器和傳動軸模塊均與第二固定柱模塊連接，驅動斜齒輪和伺服驅動電機分別與第二端部支撐模塊和測量分析控制模塊連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征是，所述的整流罩模塊由固定連接的整流罩外殼和整流罩邊板組成。
7.根據(jù)權利要求1所述的階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置，其特征是，所述的壓浪板模塊包括水平板、壓浪邊板和蓋板，其中水平板分別與壓浪邊板和蓋板連接，水平板和蓋板分別與第一固定柱模塊和第二固定柱模塊連接。
8.根據(jù)權利要求1所述的階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征是，所述的套筒模塊由固定連接的套筒連接桿和套筒件組成，其中套筒件套在深海立管模型外側，套筒連接桿與拖車連接。
9.根據(jù)權利要求1所述的階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置， 其特征是，所述的測量分析控制模塊包括光纖數(shù)據(jù)采集單元、力數(shù)據(jù)采集單元和預張力控制單元，其中光纖數(shù)據(jù)采集單元與深海立管模塊連接，力數(shù)據(jù)采集單元分別與第一端部支撐模塊和第二端部支撐模塊，加力模塊與預張力控制單元連接，預張力控制單元與加力模塊連接，光纖數(shù)據(jù)采集單元、力數(shù)據(jù)采集單元和預張力控制單元均設置于拖車上。
全文摘要
一種海洋工程技術領域的階梯流下受預張力的深海立管模型渦激振動模擬試驗裝置，包括深海立管模塊、第一端部支撐模塊、第二端部支撐模塊、第一固定柱模塊、第二固定柱模塊、加力模塊、兩個整流罩模塊、兩個壓浪板模塊、套筒模塊和測量分析控制模塊，本發(fā)明利用拖車和拖曳水池的相對運動模擬不同流速的來流，加上套筒模塊的局部阻流作用，實現(xiàn)階梯流的模擬，且能夠對深海立管模型兩端施加預張力，從而實現(xiàn)在實驗室環(huán)境下模擬深海立管渦激振動，本發(fā)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。
文檔編號G01M7/02GK102323026SQ20111014368
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2011年5月31日
發(fā)明者付世曉, 宋斌, 宋磊建, 陳鎣 申請人:上海交通大學