[發(fā)明專利]模擬垂直強迫振蕩狀態(tài)下雙管干涉動力響應(yīng)實驗裝置

在審

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• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN110031167A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許玉旺;付世曉;付雪鵬;何玥;張萌萌;胡瀚文;張智奇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M10/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發(fā)明提供一種模擬垂直強迫振蕩狀態(tài)下雙管干涉動力響應(yīng)的實驗裝置，包含頂部運動模塊，預(yù)張力調(diào)節(jié)模塊，雙管相對位置調(diào)節(jié)模塊，立管端部調(diào)節(jié)模塊，深海立管組模塊，測量分析模塊、底部定位模塊。頂部運動模塊固定在水平拖車上，與預(yù)張力調(diào)節(jié)模塊在垂直方向上連接。深海立管模塊兩端依次連接立管端部調(diào)節(jié)模塊、雙管相對位置調(diào)節(jié)模塊，底端部雙管相對位置調(diào)節(jié)模塊與底部定位模塊連接。測量分析模塊固定在頂部運動模塊的支撐架上，底部定位模塊固定于水池的升降假底上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，實驗過程中工況改變快速方便，靈活性高，操作簡易，測量精準(zhǔn)，能夠模擬垂直強迫振蕩狀態(tài)下雙管干涉渦激振動響應(yīng)，分析其響應(yīng)特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種模擬垂直強迫振蕩狀態(tài)下雙管干涉動力響應(yīng)實驗裝置，尤其是涉及一種模擬垂直強迫振蕩狀態(tài)下，兩根立管組成的雙管干涉在干涉作用影響下的動力響應(yīng)的實驗裝置。

背景技術(shù)

大型海洋平臺如石油勘探平臺，其工作立管為長細(xì)柔性結(jié)構(gòu)。立管會由于頂部平臺的運動，而在水中來回運動，進行形成一種相對于立管的振蕩流，振動引起的結(jié)構(gòu)疲勞或可能的共振除了會加速工作器件的老化外，嚴(yán)重的會對海洋結(jié)構(gòu)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，因此存在工作立管間相互干擾的情況。由于立管間的相互干涉，兩根管的渦激振動機理及現(xiàn)象相對于單根管的而言更加復(fù)雜。從國內(nèi)外研究者對此種現(xiàn)象的研究來看，用理論進行準(zhǔn)確預(yù)測是幾乎不可能的，實驗才是最有效的方式。

但是現(xiàn)在的實驗裝置普遍存在以下不足：(1)由于實驗裝置的復(fù)雜性，雙管干涉相關(guān)實驗很少；(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(zhǔn)預(yù)測；(3)立管應(yīng)變測量誤差較大導(dǎo)致后續(xù)運算出現(xiàn)較大偏差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種模擬垂直強迫振蕩狀態(tài)下雙管干涉動力響應(yīng)實驗裝置。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種模擬垂直強迫振蕩狀態(tài)下雙管干涉動力響應(yīng)實驗裝置，包括頂部運動模塊，預(yù)張力調(diào)節(jié)模塊、雙管干涉系統(tǒng)，測量分析模塊，底部定位模塊；

測量分析模塊設(shè)置在頂部運動模塊的上部，頂部運動模塊與預(yù)張力調(diào)節(jié)模塊的一端呈垂直方向連接，且預(yù)張力調(diào)節(jié)模塊在頂部運動模塊水平方向上的位置能夠調(diào)節(jié)；

預(yù)張力調(diào)節(jié)模塊的另一端與雙管干涉系統(tǒng)的上端部連接，雙管干涉系統(tǒng)的下端部與底部定位模塊連接；

測量分析模塊包括數(shù)據(jù)采集處理器、垂直運動控制器，所述垂直運動控制器使得雙管干涉系統(tǒng)做垂直強迫震蕩運動，所述數(shù)據(jù)采集處理器能夠采集雙管干涉系統(tǒng)運動數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，雙管干涉系統(tǒng)包括雙管相對位置調(diào)節(jié)模塊、立管端部調(diào)節(jié)模塊、深海立管組模塊；

深海立管組模塊由兩根立管組成，每根立管的兩端分別連接一個立管端部調(diào)節(jié)模塊，與立管上端連接的立管端部調(diào)節(jié)模塊設(shè)置在雙管相對位置調(diào)節(jié)模塊的下方，與立管下端連接的立管端部調(diào)節(jié)模塊設(shè)置在雙管相對位置調(diào)節(jié)模塊的上方。

優(yōu)選地，雙管相對位置調(diào)節(jié)模塊包括雙管位置調(diào)節(jié)板、主管連接法蘭裝置、副管連接法蘭裝置、中心法蘭裝置、螺母；

主管連接法蘭裝置、副管連接法蘭裝置分別與對應(yīng)的一個立管相連接；

雙管位置調(diào)節(jié)板通過中心法蘭裝置與預(yù)張力調(diào)節(jié)模塊相連接，雙管位置調(diào)節(jié)板上設(shè)置有副管移動槽，副管連接法蘭裝置通過螺母被固定在所述副管移動槽中，以調(diào)整雙管間距。

優(yōu)選地，立管端部調(diào)節(jié)模塊包括三分力儀傳感器、立管端部夾具、萬向節(jié)和螺絲；