[发明专利]斜向均匀流下的深海管道分段模型双向强迫振动实验装置

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程领域，尤其涉及一种斜向均匀流下的深海管道分段模型双向强迫振动实验装置。

背景技术

海底管道铺设于崎岖的海床上，由于海床轮廓的不均匀性及海床底流、潮汐等因素的共同作用，在管道铺设路径上的某些区域，管道暴露在外形成悬空段。在环境载荷的长期作用下，悬空段极容易疲劳失效。在各种失效形式中，以涡激振动的出现概率最高且危害性最大，即管道上漩涡的周期性脱落引起作用在管道上的横向及流向交变外力，造成物体振动。

在上述工况下，管件悬空部分的高度一般在管道的直径范围左右，海底的表面效应/边界效应对管件振动的影响很大，不能运用无边界影响的立管的涡激振动的实验结果。从而造成了该问题试验数据的缺乏。

同时，为了简化问题的复杂程度，学术界一般仅考虑管件在垂直于来流方向上的运动和受力情况，从而造成了研究结果与实际问题的偏差。

另一方面，即使已经有一些学者在采用模型试验的方法来认识海底管道的振动问题，但现有的试验模型一般不考虑管道与来流的耦合作用，而是采用刚性固定的管件，测量其在均匀来流下的受力情况，由于管道没有振动，不会对流场有反馈干扰，一定程度上简化了问题的难度。然而，要想更加深入的了解海底管道的振动问题，管件与流场的相互耦合还是要考虑在内的，遗憾的是，很少有学者进行此方面的工作。

而且，现有的模型试验一般仅涉及来流垂直于管件轴线的工况，以简化问题，而实际海况下发生的来流与管件轴线成一定倾斜角度的工况则无法考率。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种斜向均匀流下的深海管道分段模型双向强迫振动实验装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种斜向均匀流下的深海管道分段模型双向强迫振动实验装置，包括深海管道模块、第一端部假体模块、第二端部假体模块、第一垂直滑动模块、第二垂直滑动模块、第一水平滑动模块、第二水平滑动模块、测量分析控制模块和假底模块，其中：深海管道模块两端分别与第一端部假体模块和第二端部假体模块连接，第一垂直滑动模块分别与第一端部假体模块和第一水平滑动模块连接，第二垂直滑动模块分别与第二端部假体模块和第二水平滑动模块连接，第一水平滑动模块用于与拖车底部的一端固定连接并与第一垂直滑动模块连接，第二水平滑动模块用于与拖车底部的另一端固定连接并与第二垂直滑动模块连接，测量分析控制模块分别与第一端部假体模块、第二端部假体模块、第一垂直滑动模块、第二垂直滑动模块、第一水平滑动模块以及第二水平滑动模块相连接，假底模块位于深海管道模块的下方，用于与拖车底部固定连接；深海管道模块与第一垂直滑动模块和第二垂直滑动模块成一定角度连接。 

所述深海管道模块包括：第一管道固定接头、第二管道固定接头和深海管道模型，其中：深海管道模型两端分别与两个管道固定接头连接，第一管道固定接头与第一端部假体模块相连接，第一管道固定接头与第二端部假体模块相连接。

所述第一端部假体模块包括：第一假体外筒、第一三分力仪、第一三分力仪固定板、第一楔块、第一支座、第一调整组件、第一固定板、第一垫板、第一挡流板，其中：第一假体外筒与第一挡流板固定，第一三分力仪分别与深海管道模块中的第一管道固定接头和第一三分力仪固定板相连，第一三分力仪固定板的一端与第一三分力仪连接，其另一端与第一楔块固接，第一楔块垂直贯穿第一挡流板，并在第一挡流板内侧用第一支座与第一挡流板固接，第一挡流板另一侧的第一楔块与第一垫板连接，第一固定板通过第一垫板与第一楔块固接，第一调整组件分别与第一固定板和第一垂直滑动模块固接，第一假体外筒轴心线与第一挡流板平面的法线成一定夹角，第一三分力仪固定板中心线及第一三分力仪中心线均与第一假体外筒轴心线重合，第一三分力仪与第一楔块的斜侧面垂直固接；