[發(fā)明專利]均勻流下的深海立管分段模型雙向強(qiáng)迫振動實(shí)驗(yàn)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110232596.4
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102313638A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付世曉;李曼;王俊高;陳鎣;宋斌
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01M7/06
• 分類號: G01M7/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋工程領(lǐng)域，尤其涉及一種均勻流作用下的深海立管分段模型雙向強(qiáng)迫振動實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

實(shí)際海洋環(huán)境中的立管均為細(xì)長柔性結(jié)構(gòu)，在洋流的作用下會產(chǎn)生渦激振動。這種振動對整個立管而言，是自激產(chǎn)生的；但如果考慮每一節(jié)可以視為剛體的分段，那么這種振動卻是受迫振蕩。由于柔性立管的每一小部分可以看作為剛性圓柱體，所以要想深入研究細(xì)長柔性海洋立管在真實(shí)環(huán)境的洋流作用下的渦激振動特性，可以從微觀的簡單的問題入手，即對強(qiáng)迫振蕩中的剛性圓柱體在均勻來流作用下的受力、運(yùn)動響應(yīng)、尾流形態(tài)等進(jìn)行研究。

Ramnarayan?Gopalkrishnan于1993年在MIT發(fā)表的論文“Vortex-Introduced?Forces?on?Oscillating?Bluff?Cylinders”(圓柱的渦激振動受力研究)是關(guān)于剛性管件渦激振動實(shí)驗(yàn)研究的，文中提到了一種剛性管件渦激振動模型試驗(yàn)技術(shù)，把剛性立管橫置于拖曳水池中，拖車拖動立管模型產(chǎn)生均勻流場。經(jīng)分析，該試驗(yàn)技術(shù)的不足之處在于：

1、試驗(yàn)用立管分段過于細(xì)長，如曾有人取分段直徑為2.54cm，長度為60cm，這就導(dǎo)致其裝置只能模擬低雷諾數(shù)下的渦激振動，不能對真實(shí)海況下的高雷諾數(shù)狀態(tài)進(jìn)行模擬，容易出現(xiàn)尺度效應(yīng)；2、試驗(yàn)只能進(jìn)行一個自由度的渦激振動模擬，不能很準(zhǔn)確的模擬立管渦激振動形式；3、沒有對邊界進(jìn)行有效處理，模型邊界效應(yīng)會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種均勻流下的深海立管分段模型雙向強(qiáng)迫振動實(shí)驗(yàn)裝置，旨在解決現(xiàn)有試驗(yàn)裝置只能模擬較低雷諾數(shù)海況，只能用單自由度強(qiáng)迫振動模擬渦激振動且沒有對立管分段進(jìn)行邊界處理的問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種均勻流下的深海立管分段模型雙向強(qiáng)迫振動實(shí)驗(yàn)裝置，包括深海立管模塊、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、第二水平滑動模塊和測量分析控制模塊，其中：深海立管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于第二端部假體模塊和第二水平滑動模塊連接，第一水平滑動模塊與拖車底部一端固定連接并和第一垂直滑動模塊連接，第二水平滑動模塊與拖車底部另一端固定連接并和第二垂直滑動模塊連接，測量分析控制模塊設(shè)置于拖車上，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、第二水平滑動模塊相連接。

所述的深海立管模塊包括：兩個立管固定接頭和深海立管模型，其中：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一端部假體模塊和第二端部假體模塊連接。

所述的第一端部假體模塊包括：假體外筒、三分力儀、三分力儀固定板、楔塊、支座、調(diào)整組件、固定板、墊板、擋流板，其中：假體外筒與擋流板固定，三分力儀分別與深海立管模塊中的固定接頭和三分力儀固定板相連，三分力儀固定板一端與三分力儀連接，另一端與楔塊固接，楔塊貫穿擋流板，并在擋流板內(nèi)側(cè)用支座與擋流板固接，擋流板另一側(cè)的楔塊與墊板連接，固定板通過墊板與楔塊固接，調(diào)整組件分別與固定板和第一垂直滑動模塊固接；所述的第二端部假體模塊與第一端部假體模塊是鏡像對稱結(jié)構(gòu)。

所述的第一水平滑動模塊包括：動力組件、法蘭裝置、滑塊、導(dǎo)鏈、滑動軌道、支撐架，其中：動力組件通過法蘭裝置與滑動軌道相連，其旋轉(zhuǎn)軸通過導(dǎo)鏈連接至滑塊，滑塊滑動支撐在滑動軌道上，并與第一垂直滑動模塊相固接，支撐架上端與拖車固接，下端與滑動軌道固接，滑動軌道平行于拖曳水池池底并與第一垂直滑動模塊垂直；所述的第二水平滑動模塊與第一水平滑動模塊成鏡像對稱結(jié)構(gòu)。?

所述的第一垂直滑動模塊包括：動力組件、法蘭裝置、滑塊、導(dǎo)鏈、滑動軌道和整流罩，其中：動力組件通過法蘭裝置與滑動軌道相連，其旋轉(zhuǎn)軸通過導(dǎo)鏈連接至滑塊，滑塊滑動支撐在滑動軌道上，并與第一端部假體模塊相固接；滑動軌道垂直于拖曳水池池底并與第一水平滑動模塊垂直，其上端與第一水平滑動模塊連接，下端自由懸空；滑動軌道的兩側(cè)安裝有整流罩；所述的第二垂直滑動模塊與第一垂直滑動模塊成鏡像對稱結(jié)構(gòu)。