[發明專利]一種海洋立管渦激振動試驗中施加內流與頂張力的系統

在審

• 申請號: 201210079411.5
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102620898A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 郭海燕;李效民;李朋;李相環;劉慶海;王飛;劉景偉;李瑩;牛建杰;趙偉;趙婧;張莉;王媛;毛海英
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于海洋立管設施鋪設技術領域，具體涉及一種能夠在模擬研究海洋立管渦激振動規律時，有效施加頂張力和內流的試驗系統及裝置。?

背景技術

海洋立管是海洋平臺與海底井口間的主要連接件。作為海面與海底的一種聯系通道，可用于固定式平臺、浮式平臺及鉆探船舶等。海洋立管長細比很大，在海洋環境荷載作用下，例如風、浪、流的作用，可能發生渦激振動，從而加速其疲勞破壞。而海洋立管大多用于輸送石油、天然氣等易燃易爆物品，一旦發生破壞，必將引發嚴重的環境污染和次生災害。?

海洋立管的主要功能有：在油井和平臺之間運輸流體，引導鉆探或油井檢修工具和管道進入油井；海洋立管是系泊系統的重要組成部分，可作為支撐備用管線；上端與平臺或船舶底部的滑移節連接，下端通過萬向節與海底井口連接，當平臺或船舶在波浪作用下運動時，立管有足夠的自由度隨之運動，并在平臺或船舶發生垂直震蕩時改變其長度。因此，在進行海洋立管渦激振動規律的試驗研究時，內流、頂張力和連接方式是必須考慮的三個因素。?

但是在目前國內進行的海洋立管模型試驗中，對于立管接頭的處理，仍不能很好的模擬工程實際，從而使得出的結論不具有適用性。存在的主要問題有：部分試驗選擇其中的一個或兩個因素進行渦激振動規律的初步研究，導致得出的結論具有片面性；試驗過程中雖然能夠施加頂張力，但頂張力的大小隨時間變化，并且不能夠準確測量出其數值；立管接頭并非嚴格的固結或者鉸接，多數為半鉸接狀態。?

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，結合海洋工程中海洋立管的實際工作狀況，提供一種能夠在進行海洋立管渦激振動模型試驗時，有效施加內流和頂張力的試驗系統，從而提高海洋立管渦激振動模型試驗的準確性。?

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種海洋立管渦激振動試驗中施加內流與頂張力的系統，主要包括支架、立管模型、鉸接接頭和滑輪；滑輪固定于支架的頂部；鉸接接頭包括鉸接接頭(上)和鉸接接頭(下)，鉸接接頭(下)固定于支架的底部，立管模型的下端與鉸接接頭(下)連接，立管模型的上端連接鉸接接頭(上)；在鉸接接頭(上)的頂板上安裝有螺柱，螺柱的上端連接鋼絞線，鋼絞線繞過滑輪與配重塊連接。?

滑輪的主要作用是便于施加頂張力，支架的主要作用是為整個試驗系統提供支撐和固定；?

立管模型，是指根據實驗條件和比尺模型所確定的適合模擬海洋立管渦激振動規律的材料，一般選用鋼管、銅管和PVC管等；?

鉸接接頭是本系統的核心，包括頂座部分、軸承十字架和底座部分；頂座部分包括頂板、軸承座I和軸承；頂板中心處開孔并耕絲，試驗時連接螺柱并在其上端施加拉力，從而實現施加頂張力的功能；軸承座I上部與頂板相連接，下部開孔并設卡槽，嵌入軸承；?

軸承十字架包括軸承架I和軸承架II；軸承架I、軸承架II的兩端比中間部分略細，使其能夠恰好穿過軸承；軸承架I的中間部分加粗并開孔，使軸承架II能夠恰好穿過并卡住，兩者構成“十”字形；軸承架I與軸承座II相連接，軸承架II與軸承座I相連接；軸承十字架的主要功能是使得頂座部分與底座部分能夠自由旋轉，從而實現完全鉸接的功能。?

底座部分包括底座、軸承座II和軸承；軸承座II下部與底座相連，上部開孔并設卡槽，嵌入軸承；軸承座II的功能與軸承座I的功能相同；在底座的側面和底面分別開進(出)水孔和立管連接孔并耕絲，進(出)水孔與施加內流的進水管相連接，立管連接孔與選定的立管模型相連接，該部分的主要功能是連接立管模型并施加內流。?

經試驗驗證，本發明的海洋立管渦激振動試驗中施加內流與頂張力的系統，在模擬研究海洋立管渦激振動規律時能夠有效地實現鉸接、施加內流和施加頂張力三個功能，能很好的模擬工程實際，從而得出準確的試驗數據和結論。?

附圖說明

圖1是本發明的海洋立管渦激振動試驗中施加內流與頂張力的系統整體結構示意圖；?

圖2是本發明的海洋立管渦激振動試驗中施加內流與頂張力的系統局部結構示意圖；?

圖3是鉸接接頭的結構示意圖；?

圖4是鉸接接頭的結構示意圖；?

圖中：1、滑輪；2、鉸接接頭(上)；3、進水管；4、立管模型；5、鉸接接頭(下)；6、出水管；7、配重塊；8、支架；9、頂板；10、軸承座I；11、軸承；12、軸承架I；13、軸承架II；14、軸承座II；15、底座；16、進(出)水孔；17、立管連接孔。?

具體實施方式