[發明專利]斜向均勻流下的深海管道分段模型雙向強迫振動實驗裝置

有效

• 申請號: 201110231213.1
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102323032A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 付世曉;陳鎣;周青;王俊高;宋斌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01M7/06
• 分類號: G01M7/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明屬于海洋工程領域，尤其涉及一種斜向均勻流下的深海管道分段模型雙向強迫振動實驗裝置。

背景技術

海底管道鋪設于崎嶇的海床上，由于海床輪廓的不均勻性及海床底流、潮汐等因素的共同作用，在管道鋪設路徑上的某些區域，管道暴露在外形成懸空段。在環境載荷的長期作用下，懸空段極容易疲勞失效。在各種失效形式中，以渦激振動的出現概率最高且危害性最大，即管道上漩渦的周期性脫落引起作用在管道上的橫向及流向交變外力，造成物體振動。

在上述工況下，管件懸空部分的高度一般在管道的直徑范圍左右，海底的表面效應/邊界效應對管件振動的影響很大，不能運用無邊界影響的立管的渦激振動的實驗結果。從而造成了該問題試驗數據的缺乏。

同時，為了簡化問題的復雜程度，學術界一般僅考慮管件在垂直于來流方向上的運動和受力情況，從而造成了研究結果與實際問題的偏差。

另一方面，即使已經有一些學者在采用模型試驗的方法來認識海底管道的振動問題，但現有的試驗模型一般不考慮管道與來流的耦合作用，而是采用剛性固定的管件，測量其在均勻來流下的受力情況，由于管道沒有振動，不會對流場有反饋干擾，一定程度上簡化了問題的難度。然而，要想更加深入的了解海底管道的振動問題，管件與流場的相互耦合還是要考慮在內的，遺憾的是，很少有學者進行此方面的工作。

而且，現有的模型試驗一般僅涉及來流垂直于管件軸線的工況，以簡化問題，而實際海況下發生的來流與管件軸線成一定傾斜角度的工況則無法考率。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的上述不足，提供了一種斜向均勻流下的深海管道分段模型雙向強迫振動實驗裝置。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種斜向均勻流下的深海管道分段模型雙向強迫振動實驗裝置，包括深海管道模塊、第一端部假體模塊、第二端部假體模塊、第一垂直滑動模塊、第二垂直滑動模塊、第一水平滑動模塊、第二水平滑動模塊、測量分析控制模塊和假底模塊，其中：深海管道模塊兩端分別與第一端部假體模塊和第二端部假體模塊連接，第一垂直滑動模塊分別與第一端部假體模塊和第一水平滑動模塊連接，第二垂直滑動模塊分別與第二端部假體模塊和第二水平滑動模塊連接，第一水平滑動模塊用于與拖車底部的一端固定連接并與第一垂直滑動模塊連接，第二水平滑動模塊用于與拖車底部的另一端固定連接并與第二垂直滑動模塊連接，測量分析控制模塊分別與第一端部假體模塊、第二端部假體模塊、第一垂直滑動模塊、第二垂直滑動模塊、第一水平滑動模塊以及第二水平滑動模塊相連接，假底模塊位于深海管道模塊的下方，用于與拖車底部固定連接；深海管道模塊與第一垂直滑動模塊和第二垂直滑動模塊成一定角度連接。?

所述深海管道模塊包括：第一管道固定接頭、第二管道固定接頭和深海管道模型，其中：深海管道模型兩端分別與兩個管道固定接頭連接，第一管道固定接頭與第一端部假體模塊相連接，第一管道固定接頭與第二端部假體模塊相連接。

所述第一端部假體模塊包括：第一假體外筒、第一三分力儀、第一三分力儀固定板、第一楔塊、第一支座、第一調整組件、第一固定板、第一墊板、第一擋流板，其中：第一假體外筒與第一擋流板固定，第一三分力儀分別與深海管道模塊中的第一管道固定接頭和第一三分力儀固定板相連，第一三分力儀固定板的一端與第一三分力儀連接，其另一端與第一楔塊固接，第一楔塊垂直貫穿第一擋流板，并在第一擋流板內側用第一支座與第一擋流板固接，第一擋流板另一側的第一楔塊與第一墊板連接，第一固定板通過第一墊板與第一楔塊固接，第一調整組件分別與第一固定板和第一垂直滑動模塊固接，第一假體外筒軸心線與第一擋流板平面的法線成一定夾角，第一三分力儀固定板中心線及第一三分力儀中心線均與第一假體外筒軸心線重合，第一三分力儀與第一楔塊的斜側面垂直固接；