[發明專利]一種模擬均勻流作用下立管列陣動力響應實驗裝置

有效

• 申請號: 201710701656.X
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107478408B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 王世圣;付世曉;謝文會;何玥;周巍偉;趙晶瑞;朱小松;王俊榮;張萌萌;馮加果;張智奇;李陽;胡瀚文;韓旭亮
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司;上海交通大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01M7/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

技術領域

本發明涉及一種海洋工程技術領域，特別是關于一種模擬均勻流作用下立管 列陣動力響應實驗裝置。

背景技術

大型海洋平臺如石油勘探平臺，其工作立管為長細柔性結構，在洋流作用下 會產生渦激振動，振動引起的結構疲勞或可能的共振除了會加速工作器件的老化 外，嚴重的會對海洋結構物的安全造成極大的威脅。

對于大型海洋平臺來說，其工作立管往往不止一根，比如半潛平臺的四根立 柱，以及張力腿平臺的眾多張力腿，因此存在多根工作立管相互干擾的情況。由 于立管間的相互影響，多根管的渦激振動機理及現象相對于單根管的而言更加復 雜。從國內外研究者對此種現象的研究來看，實驗研究是對理論預測模型進行驗 證的有效形式。

目前，對多管干涉的實驗研究相對較少，并且實驗裝置普遍存在以下不足：1、 由于實驗裝置的復雜性，多管的實驗裝置很少，且大多以雙管為主。2、工況相對 實際情況而言十分單一，不能較好地對實際情況中的工作立管的渦激振動進行精 準預測。3、立管應變測量誤差較大導致后續運算出現較大偏差。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種模擬均勻流作用下立管列陣動力響 應實驗裝置，其能模擬均勻流作用下多立管相互干涉條件下的渦激振動，并研究 其響應特性。具有貼近實際情況，工況涵蓋面廣，裝置拆卸方便等優點。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種模擬均勻流作用下立管列 陣動力響應實驗裝置，其特征在于：該裝置包括頂部運動模塊、頂部多管相對位 置調節模塊、立管端部調節模塊、深海立管組模塊、底部多管相對位置調節模塊、 底部運動模塊和測量分析模塊；所述深海立管組模塊頂部通過所述立管端部調節 模塊與所述頂部多管相對位置調節模塊連接，所述深海立管組模塊底部也通過所 述立管端部調節模塊與所述底部多管相對位置調節模塊連接；所述頂部多管相對 位置調節模塊、底部多管相對位置調節模塊、立管端部調節模塊與所述深海立管 模塊共同組成立管列陣系統；所述立管列陣系統頂部與所述頂部運動模塊連接， 所述立管列陣系統底部與所述底部運動模塊連接；所述測量分析模塊設置在所述 頂部運動模塊上。

進一步，所述頂部運動模塊包括頂部水平滑動軌道、頂部水平滑塊、支撐架、 導鏈、豎直滑動軌道、豎直滑塊、動力組件和整流罩；所述支撐架設置在所述頂 部水平滑動軌道中部，所述測量分析模塊設置在所述支撐架上；所述頂部水平滑 動軌道與所述導鏈連接，所述導鏈通過所述動力組件帶動所述頂部水平滑塊在所 述水平滑動軌道上滑動；所述頂部水平滑塊與所述整流罩固定連接，沿所述整流 罩縱向設置有所述豎直滑動軌道，所述豎直滑塊設置在所述豎直滑動軌道上。

進一步，所述頂部多管相對位置調節模塊包括帶孔半圓形折邊板、頂部夾具 和預張力調節裝置；所述帶孔半圓形折邊板通過折邊中央的螺紋孔與所述豎直滑 塊連接，所述帶孔半圓形折邊板上設置有若干個上圓下方的螺紋孔，其中一所述 上圓下方螺紋孔位于所述帶孔半圓形折邊板圓心位置，其余所述上圓下方螺紋孔 呈放射狀設置；所述預張力調節裝置通過所述頂部夾具鎖緊在所述上圓下方螺紋 孔處。

進一步，所述預張力調節裝置包括張緊器調節螺桿、張緊器及張緊器底部連 接件；所述張緊器調節螺桿一端穿過所述帶孔半圓形折邊板的上圓下方螺紋孔， 通過螺母固定在所述帶孔半圓形折邊板上；所述張緊器調節螺桿另一端與所述張 緊器一端連接，位于所述張緊器與所述帶孔半圓形折邊板之間設置有所述頂部夾 具；所述張緊器另一端通過所述張緊器底部連接件與所述立管端部調節模塊連接。

進一步，所述立管端部調節模塊包括三分力儀傳感器、立管端部夾具和萬向 節；所述萬向節兩端分別與所述立管端部夾具和三分力儀傳感器連接，所述立管 端部夾具將所述深海立管組模塊固定在所述萬向節上，所述三分力儀傳感器與所 述頂部多管相對位置調節模塊連接，且所述三分力儀傳感器還與所述底部多管相 對位置調節模塊連接。

進一步，所述深海立管組模塊包括多根立管和若干光纖傳感器，與所述帶孔 半圓形折邊板圓心處的上圓下方螺紋孔連接的所述立管為主管，其余所述立管為 副管；所述光纖傳感器均勻布置在各個所述立管表面；所述立管上下端與所述立 管端部調節模塊固定連接。