專利名稱：均勻流和階梯均勻流下豎置立管的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種豎置于海洋工程深水 池中柔性立管模型在均勻流下和階梯流下的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)，將柱狀結(jié)構(gòu)物置于一定速度的來流當(dāng)中，其兩側(cè)會(huì)發(fā)生交替 瀉渦。與漩渦的生成和瀉放相關(guān)聯(lián)，柱體會(huì)受到橫向和流向的脈動(dòng)壓力。如果此時(shí)柱體是 彈性支撐的，那么脈動(dòng)流體力會(huì)引發(fā)柱體的振動(dòng)，柱體的振動(dòng)反過來又會(huì)改變其尾流結(jié)構(gòu)。 這種流體結(jié)構(gòu)物相互作用的問題稱為渦激振動(dòng)。例如在海流的作用下，懸置于海中的海洋 平臺(tái)立管、拖纜、海底管線、spar平臺(tái)的浮筒、系泊纜索等柔性管件上會(huì)出現(xiàn)渦激振動(dòng)現(xiàn)象， 將會(huì)導(dǎo)致柔性管件的疲勞破壞。由于海洋油氣開采向深水推進(jìn)，深水環(huán)境中的立管可視為細(xì)長(zhǎng)柔性結(jié)構(gòu)，小變形 理論不再適用，這使得立管的渦激振動(dòng)問題更加突出。目前為止，對(duì)柔性管件渦激振動(dòng)現(xiàn)象 的研究最重要的方法之一就是模型測(cè)試方法。測(cè)試中模擬的現(xiàn)象更加接近于自然界中的真 實(shí)情況，采用先進(jìn)的測(cè)試裝置可以保證測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性。通過模型測(cè)試的方法可以設(shè)計(jì) 出更好的抑制海洋立管渦激振動(dòng)的抑振裝置。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，目前的渦激振動(dòng)測(cè)試裝置一般在拖曳海洋工程深水 池中進(jìn)行，有的在環(huán)形水槽中進(jìn)行，有的用拖船拖動(dòng)立管進(jìn)行渦激振動(dòng)測(cè)試。在第14屆國(guó)IMXfM^il "Proceedings of the Fourteen (2004) International Offshore and PolarEngineering Conference"中白勺論文"Laboratory Investigation of Long Riser VIVResponse”(長(zhǎng)立管渦激振動(dòng)響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究)是關(guān)于柔性管件渦激振動(dòng)實(shí)驗(yàn)研 究的，文中提到了一種柔性管件渦激振動(dòng)模型測(cè)試技術(shù)，把柔性立管橫置于拖曳水池中，拖 車拖動(dòng)立管模型產(chǎn)生均勻流場(chǎng)。用布置在立管內(nèi)部的加速度傳感器來測(cè)量立管的運(yùn)動(dòng)，在 立管壁內(nèi)布置光柵測(cè)量立管壁內(nèi)的應(yīng)變量。經(jīng)分析，該測(cè)試技術(shù)的不足之處在于1. 一般 只能模擬小尺度管件的渦激振動(dòng)，難以有效的進(jìn)行實(shí)雷諾數(shù)下的渦激振動(dòng)測(cè)試。2.受拖曳 海洋工程深水池長(zhǎng)度的限制，所得到的測(cè)試段距離較小，測(cè)得的測(cè)試數(shù)據(jù)較少。3. —般只能 模擬均勻流場(chǎng)中立管的渦激振動(dòng)，不能模擬階梯流場(chǎng)中立管的渦激振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種均勻流和階梯均勻流下豎置立管 的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置，能夠模擬實(shí)際尺寸立管、均勻或者階梯流場(chǎng)，且可以長(zhǎng)時(shí)間置于 海洋工程深水池中進(jìn)行柔性立管模型的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括立管模型機(jī)構(gòu)、測(cè)量分析系統(tǒng)平 臺(tái)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、頂部懸臂模塊、圓筒軸分段模塊、底部懸臂模塊和底部支撐模塊，其中 立管模型機(jī)構(gòu)固定設(shè)置于底部懸臂模塊和頂部懸臂模塊之間，圓筒軸分段模塊垂直置于海 洋工程深水池中并分別與底部支撐模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和底部懸臂模塊和頂部懸臂模塊垂直連接，底部支撐模塊固定設(shè)置于海洋工程深水池的升降底上，驅(qū)動(dòng)模塊分別與圓筒軸分段模 塊和頂部懸臂模塊相連接并輸出動(dòng)力，頂部懸臂模塊的左右兩端分別與圓筒軸分段模塊相 連，測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊分別與立管模型、頂部懸臂模塊以及底部懸臂模塊相連并接收 檢測(cè)數(shù)據(jù)。所述的立管模型機(jī)構(gòu)包括立管模型、萬(wàn)向節(jié)、三分力傳感器、滑動(dòng)軸、連接板、立 管固定接頭、直線軸承、緩沖彈簧和伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其中第一立管固定接頭的兩端分別與 立管模型的頂端和第一萬(wàn)向節(jié)的一端相連，第一萬(wàn)向節(jié)的另一端固定設(shè)置于固定設(shè)置于立 管固定座上。第二立管固定接頭的兩端分別與立管模型的底端和第二萬(wàn)向節(jié)的一端相連， 第二萬(wàn)向節(jié)的另一端固定設(shè)置于三分力傳感器上，直線軸承與滑動(dòng)軸相連，直線軸承和緩 沖彈簧相連。所述的立管模型的單位長(zhǎng)度質(zhì)量與其單位長(zhǎng)度排開水的質(zhì)量之比為1 1。所述的測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊包括測(cè)量單元、水下錄像單元、計(jì)算單元和無線傳 輸單元，其中計(jì)算單元設(shè)置于海洋工程深水池的拖車機(jī)房?jī)?nèi)并與無線傳輸單元相連接以 傳輸水下錄像單元和測(cè)量單元輸出的無線測(cè)量信號(hào)，計(jì)算單元實(shí)時(shí)地對(duì)接收到的無線測(cè)量 信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。所述的驅(qū)動(dòng)模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力并對(duì)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行精確控制，該驅(qū)動(dòng) 模塊包括電機(jī)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速齒輪箱、驅(qū)動(dòng)齒輪、驅(qū)動(dòng)軸和可調(diào)節(jié)支撐底座，其中 電機(jī)與變速齒輪箱相連接，變速齒輪箱與驅(qū)動(dòng)軸相連接，驅(qū)動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)齒輪相連接，電機(jī)、 變速齒輪箱、驅(qū)動(dòng)齒輪、驅(qū)動(dòng)軸，都將固定于可調(diào)節(jié)支撐底座，實(shí)現(xiàn)封裝?？烧{(diào)節(jié)支撐底座安 裝于海洋工程深水池拖車的鋼架上。所述的變速齒輪箱的減速比為40 1 ；所述的該齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的減速比為7。所述的頂部懸臂模塊包括懸臂、斜拉鎖、斜撐和套筒，其中懸臂上部使用斜拉 鎖和頂部懸臂圓筒軸相連接，為懸臂提供預(yù)應(yīng)力，懸臂下部使用斜撐和頂部懸臂圓筒軸相 連接，懸臂的末端將與立管模型機(jī)構(gòu)中的固定裝置連接，數(shù)據(jù)線通過試件的末端和懸臂進(jìn) 入圓筒軸并通過頂部懸臂圓筒軸向上連接到測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊，套筒套接于立管模型 的右端。所述的套筒具體套接于立管模型的上端點(diǎn)及整個(gè)上部的外側(cè)，使帶套筒部分的立 管模型在測(cè)試裝置旋轉(zhuǎn)中不受水流的作用，從而實(shí)現(xiàn)模擬階梯流。當(dāng)套筒被完全拆除時(shí)，整 個(gè)立管模型各剖面在實(shí)驗(yàn)裝置旋轉(zhuǎn)中受到均勻水流的作用，又可模擬均勻流場(chǎng)。套筒的固 定位置以及長(zhǎng)度可以根據(jù)需要沿立管模型軸向改變，以模擬不同流場(chǎng)的階梯均勻流。所述的懸臂采用預(yù)應(yīng)力矩形鋼桁架結(jié)構(gòu)；桁架采用模塊設(shè)計(jì)，整個(gè)桁架分段加工， 使用矩形板連接，以此改變桁架的長(zhǎng)度，以適應(yīng)在不同的水深情況下使用。所述的懸臂的長(zhǎng)度為18m和9m。所述的圓筒軸分段模塊具體為若干段由連接法蘭固定相連的圓筒軸分段機(jī)構(gòu)，每 個(gè)圓筒軸分段機(jī)構(gòu)的兩個(gè)端部均環(huán)形布置有螺栓孔，圓筒軸分段機(jī)構(gòu)與海洋工程深水池的 升降底相垂直。所述的底部支撐模塊包括底部支撐法蘭盤、底部固定軸承、底部固定軸和底部基 座，其中圓筒軸的上部與圓筒軸分段模塊或底部懸臂模塊連接，圓筒軸的下部與底部固定 軸連接，底部固定軸承位于圓筒軸的外部并密封連接，底部固定軸承和底部基座依次固定設(shè)置于海洋工程深水池的升降底上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括1.本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)立管在階梯來流作用下(有套筒)和均勻來流作用下(無套 筒)的渦激振動(dòng)測(cè)試；2.其旋轉(zhuǎn)裝置可以大大延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間，增加了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；3.本發(fā)明可以充分利用海洋工程深水池的深度模擬大型管件的實(shí)雷諾數(shù)渦激振 動(dòng)；4.本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)，優(yōu)點(diǎn)在于便于安裝，便于升級(jí)與更改，并滿足不同的功 能要求；5.本發(fā)明能夠更加真實(shí)的模擬海洋真實(shí)環(huán)境的流場(chǎng)，比以往在拖曳海洋工程深水 池以及拖船上測(cè)試有顯著的進(jìn)步。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；其中(a)為含套筒，(b)為不含套筒。圖2是驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)正視圖。圖3是驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是頂部懸臂模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是頂部懸臂模塊中第一懸臂結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是底部支撐模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是立管模型機(jī)構(gòu)中底部固定端的側(cè)視圖。圖8是立管模型機(jī)構(gòu)中底部固定端的仰視圖。圖9是立管模型機(jī)構(gòu)中頂部固定端的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是立管模型機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。如圖1所示，本實(shí)施例包括立管模型機(jī)構(gòu)1、測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊2、驅(qū)動(dòng)模塊 3、頂部懸臂模塊4、圓筒軸分段模塊5、底部懸臂模塊6、底部支撐模塊7，其中立管模型機(jī) 構(gòu)1固定設(shè)置于底部懸臂模塊和頂部懸臂模塊之間，圓筒軸分段模塊5垂直置于海洋工程 深水池中并分別與底部支撐模塊7、驅(qū)動(dòng)模塊3和頂部懸臂模塊4垂直連接，底部支撐模塊 7固定設(shè)置于海洋工程深水池的升降底8上，驅(qū)動(dòng)模塊3分別與圓筒軸分段模塊5和頂部懸 臂模塊4相連接并輸出動(dòng)力，頂部懸臂模塊4的左右兩端分別與圓筒軸分段模塊5相連，測(cè) 量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊2分別與立管模型31、頂部懸臂模塊4以及底部懸臂底部支撐模塊7 相連并接收檢測(cè)數(shù)據(jù)。所述的測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊2包括測(cè)量單元10、水下錄像單元11、計(jì)算單元 12和無線傳輸單元13，其中計(jì)算單元設(shè)置于海洋工程深水池的拖車9機(jī)房?jī)?nèi)并與無線傳輸單元相連接以傳輸水下錄像單元和測(cè)量單元輸出的無線測(cè)量信號(hào)，計(jì)算單元實(shí)時(shí)地對(duì)接 收到的無線測(cè)量信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。如圖2和圖3所示，所述的驅(qū)動(dòng)模塊3包括變速齒輪箱14、伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)15、傳 遞齒輪16、驅(qū)動(dòng)軸17、可調(diào)節(jié)支撐底座18和驅(qū)動(dòng)齒輪19，其中伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)15與變速齒 輪箱14相連接，變速齒輪箱14與驅(qū)動(dòng)軸17相連接，驅(qū)動(dòng)軸17與驅(qū)動(dòng)齒輪18相連接，伺服 驅(qū)動(dòng)電機(jī)15、變速齒輪箱14、驅(qū)動(dòng)齒輪18、驅(qū)動(dòng)軸17，都將固定于可調(diào)節(jié)支撐底座，實(shí)現(xiàn)封 裝?？烧{(diào)節(jié)支撐底座安裝于海洋工程深水池拖車9的鋼架上。所述的變速齒輪箱的減速比為40 1。所述的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的減速比為7。如圖4所示，所述的頂部懸臂模塊4包括斜拉鎖20、第一懸臂21、斜撐22、頂部 懸臂圓筒軸23和套筒42，其中第一懸臂21上部使用斜拉鎖20和頂部懸臂圓筒軸23相 連接，為第一懸臂提供預(yù)應(yīng)力，第一懸臂21下部使用斜撐22和頂部懸臂圓筒軸23相連接。 第一懸臂21的末端將與立管模型機(jī)構(gòu)1中的頂端固定裝置連接。如圖5所示，第一懸臂21采用預(yù)應(yīng)力矩形鋼桁架結(jié)構(gòu)。桁架分段間使用連接板連 接。桁架的腹桿和弦桿的尺寸分別為，腹桿外徑0. 05m,厚度0. 004m,弦桿外徑0. 03m,厚 度0. 004m。所述的第一懸臂長(zhǎng)度為18m。所述的底部懸臂模塊包括第二懸臂、桁架。底部懸臂模塊的第二懸臂和桁架結(jié)構(gòu) 與頂部懸臂模塊類似。所述的第二懸臂長(zhǎng)度為9m。所述的套筒42具體套接于立管模型的上端點(diǎn)及整個(gè)上部的外側(cè)，使帶套筒部分 的立管模型在測(cè)試裝置旋轉(zhuǎn)中不受水流的作用，從而實(shí)現(xiàn)模擬階梯流。當(dāng)套筒被完全拆除 時(shí)，整個(gè)立管模型各剖面在實(shí)驗(yàn)裝置旋轉(zhuǎn)中受到均勻水流的作用，又可模擬均勻流場(chǎng)。如圖6所示，所述的底部支撐模塊7包括圓筒軸連接法蘭盤24、圓筒軸25、底部 支撐法蘭盤26、底部固定軸承27、底部固定軸28和底部基座29，其中圓筒軸25上部通過 連接法蘭盤24與圓筒軸分段模塊5或底部懸臂模塊6連接，下部通過底部支撐法蘭盤26 與底部固定軸28連接，然后將整體插入到底部固定軸承27內(nèi)，軸承實(shí)現(xiàn)油密，底部固定軸 承27焊接在底部基座29上，底部基座29通過30個(gè)高強(qiáng)度螺絲與海洋工程深水池升降底 8連接。所述的圓筒軸分段模塊5具體為若干段由連接法蘭固定相連的圓筒軸分段機(jī)構(gòu)， 每個(gè)圓筒軸分段機(jī)構(gòu)的兩個(gè)端部均環(huán)形布置有螺栓孔，圓筒軸分段機(jī)構(gòu)與海洋工程深水池 的升降底8相垂直。 如圖7、圖8、圖9和圖10所示，所述的立管模型機(jī)構(gòu)1包括連接板30、緩沖彈簧 31、直線軸承32、滑動(dòng)軸33、三分力傳感器34、萬(wàn)向節(jié)35、立管固定接頭36、立管模型37、驅(qū) 動(dòng)伺服電機(jī)38、軌道39、滑塊40、立管固定座41。萬(wàn)向節(jié)35、立管固定接頭36在立管模型 37底端和頂端各設(shè)一個(gè)。其中第一立管固定接頭36的兩端分別與立管模型37的頂端和 第一萬(wàn)向節(jié)35的一端相連，第一萬(wàn)向節(jié)35的另一端固定設(shè)置于立管固定座上。第二立管 固定接頭36的兩端分別與立管模型37的底端和第二萬(wàn)向節(jié)35的一端相連，第二萬(wàn)向節(jié)35 的另一端固定設(shè)置于三分力傳感器34上，直線軸承32與滑動(dòng)軸33相連緩沖彈簧31和直 線軸承32相連。所述的立管模型的單位長(zhǎng)度質(zhì)量與其單位長(zhǎng)度排開水的質(zhì)量之比為1 1。
本裝置通過以下方式進(jìn)行測(cè)試先根據(jù)海洋工程深水池的尺寸、管件的實(shí)際尺寸、 測(cè)試工況的具體情況和測(cè)試的經(jīng)濟(jì)性選擇合適的模型縮尺比和測(cè)試工況。按照整個(gè)測(cè)試裝 置得強(qiáng)度控制要求以及振動(dòng)控制要求確定各個(gè)模塊的具體尺寸和材料。各模塊準(zhǔn)備好后具 體的安裝過程如下。在地面組裝底部支撐模塊7， 組裝完成后升高海洋工程深水池的升降底8，將底部 支撐模塊7的底座30用螺栓固定在升降底8上。然后適當(dāng)降低升降底8安裝底部懸臂模塊 6，然后將立管模型機(jī)構(gòu)1也就是測(cè)試管件的一端用萬(wàn)向連軸器固定在底部懸臂模塊6上， 另一端搭在池壁上，數(shù)據(jù)線從連接裝置穿過橫梁進(jìn)入圓筒軸中，降低升降底8。根據(jù)測(cè)試管 件的長(zhǎng)度要求確定圓筒軸分段模塊5的長(zhǎng)度，然后將圓筒軸分段模塊5用小車吊至海洋工 程深水池中央進(jìn)行吊裝。在安裝上述模塊得同時(shí)，在地面組裝測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊2、驅(qū) 動(dòng)模塊3、頂部懸臂模塊4。圓筒軸分段模塊5安裝完成后吊裝頂部懸臂模塊4，各模塊之間 的連接采用法蘭連接，數(shù)據(jù)線從連接裝置穿過橫梁進(jìn)入圓筒軸中。頂部懸臂模塊4吊裝完 成后，將立管模型機(jī)構(gòu)1測(cè)試管件的另一端穿過套筒固定在頂部懸臂模塊4的連接模塊上。 安裝完成后，用小車將3吊至頂部懸臂模塊4正上方，頂部懸臂模塊4與驅(qū)動(dòng)模塊3的連接 要特別注意精度控制，連接后將驅(qū)動(dòng)模塊3用螺栓固定在小車上。最后安裝測(cè)量分析系統(tǒng) 平臺(tái)模塊2，將圓筒軸中的數(shù)據(jù)線連接到測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊2上。在測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊2中的計(jì)算機(jī)上安裝好計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)分析軟件和圖像處 理軟件，然后將從測(cè)試管件兩端導(dǎo)出來的數(shù)據(jù)線連接到電腦上。同時(shí)將測(cè)試裝置中的測(cè)量 儀器導(dǎo)出來的電源線接上電源。整體安裝完成后調(diào)試裝置。調(diào)試完成后就可以根據(jù)具體工況和測(cè)試技術(shù)要求啟動(dòng) 測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試。
權(quán)利要求
1.一種均勻流和階梯均勻流下豎置立管的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置，其特征在于，包括 立管模型機(jī)構(gòu)、測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、底部懸臂模塊和頂部懸臂模塊、圓筒軸 分段模塊和底部支撐模塊，其中立管模型機(jī)構(gòu)固定設(shè)置于底部懸臂模塊和頂部懸臂模塊 之間，圓筒軸分段模塊垂直置于海洋工程深水池中并分別與底部支撐模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和頂 部懸臂模塊垂直連接，底部支撐模塊固定設(shè)置于海洋工程深水池的升降底上，驅(qū)動(dòng)模塊分 別與圓筒軸分段模塊和頂部懸臂模塊相連接并輸出動(dòng)力，頂部懸臂模塊的左右兩端分別與 圓筒軸分段模塊相連，測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊分別與立管模型、頂部懸臂模塊以及底部懸 臂模塊相連并接收檢測(cè)數(shù)據(jù)；所述的立管模型機(jī)構(gòu)包括立管模型、萬(wàn)向節(jié)、三分力傳感器、滑動(dòng)軸、連接板、立管固 定接頭、直線軸承、緩沖彈簧和伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其中第一立管固定接頭的兩端分別與立管 模型的頂端和第一萬(wàn)向節(jié)的一端相連，第一萬(wàn)向節(jié)的另一端固定設(shè)置于固定設(shè)置于立管 固定座上，第二立管固定接頭的兩端分別與立管模型的底端和第二萬(wàn)向節(jié)的一端相連，第 二萬(wàn)向節(jié)的另一端固定設(shè)置于三分力傳感器上，直線軸承與滑動(dòng)軸相連，直線軸承和緩沖 彈簧相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流和階梯均勻流下豎置立管的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置， 其特征是，所述的立管模型的單位長(zhǎng)度質(zhì)量與其單位長(zhǎng)度排開水的質(zhì)量之比為1 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流和階梯均勻流下豎置立管的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置， 其特征是，所述的測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊包括測(cè)量單元、水下錄像單元、計(jì)算單元和無線 傳輸單元，其中計(jì)算單元設(shè)置于海洋工程深水池的拖車機(jī)房?jī)?nèi)并與無線傳輸單元相連接 以傳輸水下錄像單元和測(cè)量單元輸出的無線測(cè)量信號(hào)，計(jì)算單元實(shí)時(shí)地對(duì)接收到的無線測(cè) 量信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流和階梯均勻流下豎置立管的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置， 其特征是，所述的驅(qū)動(dòng)模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力并對(duì)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行精確控制，該驅(qū) 動(dòng)模塊包括電機(jī)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速齒輪箱、驅(qū)動(dòng)齒輪、驅(qū)動(dòng)軸和可調(diào)節(jié)支撐底座，其中 電機(jī)安與變速齒輪箱相連接，變速齒輪箱與驅(qū)動(dòng)軸相連接，驅(qū)動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)齒輪相連接，電 機(jī)、變速齒輪箱、驅(qū)動(dòng)齒輪、驅(qū)動(dòng)軸，都將固定于可調(diào)節(jié)支撐底座實(shí)現(xiàn)封裝，可調(diào)節(jié)支撐底座 安裝于海洋工程深水池拖車的鋼架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的均勻流和階梯均勻流下豎置立管的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置， 其特征是，所述的變速齒輪箱的減速比為40 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流和階梯均勻流下豎置立管的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置， 其特征是，所述的頂部懸臂模塊包括懸臂、斜拉鎖、桁架和套筒，其中六根斜拉鎖一端與 圓筒軸分段模塊相連，另一端與懸臂相連以提供預(yù)應(yīng)力，套接于立管模型的上端點(diǎn)及整個(gè) 上部的外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的均勻流和階梯均勻流下豎置立管的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置， 其特征是，所述的懸臂采用預(yù)應(yīng)力矩形鋼桁架結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度為18m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流和階梯均勻流下豎置立管的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置， 其特征是，所述的圓筒軸分段模塊具體為若干段由連接法蘭固定相連的圓筒軸分段機(jī)構(gòu)， 每個(gè)圓筒軸分段機(jī)構(gòu)的兩個(gè)端部均環(huán)形布置有螺栓孔，圓筒軸分段機(jī)構(gòu)與海洋工程深水池 的升降底相垂直。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流和階梯均勻流下豎置立管的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置， 其特征是，所述的底部支撐模塊包括圓筒軸、底部支撐法蘭盤、底部固定軸承、底部固定軸 和底部基座，其中圓筒軸的上部與圓筒軸分段模塊或底部懸臂模塊連接，圓筒軸的下部與 底部固定軸連接，底部固定軸承位于圓筒軸的外部并密封連接，底部固定軸承和底部基座 依次固定設(shè)置于海洋工程深水池的升降底上。
全文摘要
一種海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的均勻流和階梯均勻流下豎置立管的渦激振動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試裝置，包括立管模型機(jī)構(gòu)、測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、頂部懸臂模塊、底部懸臂模塊、圓筒軸分段模塊和底部支撐模塊，立管模型機(jī)構(gòu)固定設(shè)置于底部懸臂模塊和頂部懸臂模塊之間，圓筒軸分段模塊垂直置于海洋工程深水池中并分別與底部支撐模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和頂部懸臂模塊垂直連接，底部支撐模塊固定設(shè)置于升降底上，驅(qū)動(dòng)模塊分別與圓筒軸分段模塊和頂部懸臂模塊相連接，頂部懸臂模塊的左右兩端分別與圓筒軸分段模塊相連，測(cè)量分析系統(tǒng)平臺(tái)模塊分別與立管模型、頂部懸臂模塊以及底部懸臂模塊相連。本發(fā)明能夠模擬實(shí)際尺寸立管、均勻或者階梯流場(chǎng)。
文檔編號(hào)G01M7/02GK102053001SQ20101055348
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者付世曉, 任鐵, 彭濤, 楊建民 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)