[发明专利]模拟斜向均匀流作用下双管干涉动力响应实验装置

说明书

本发明提供一种模拟斜向均匀流作用下双管干涉动力响应的实验装置，包含顶部运动模块，预张力调节模块，双管相对位置调节模块，立管端部调节模块，深海立管组模块，测量分析模块、底部运动模块。顶部运动模块固定在水平拖车上，与预张力调节模块在垂直方向上连接。深海立管模块两端依次连接立管端部调节模块、双管相对位置调节模块，底端部双管相对位置调节模块与底部运动模块连接。测量分析模块固定在顶部运动模块的支撑架上，底部运动模块固定于水池的升降假底上。本发明结构简单，实验过程中工况改变快速方便，灵活性高，操作简易，测量精准，能够真实模拟立管置于斜向均匀流环境，进而分析斜向均匀流作用下双管干涉涡激振动响应。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体是一种模拟斜向均匀流作用下，两根立管组成的双管干涉在干涉作用影响下的动力响应特性的实验装置。

背景技术

大型海洋平台如石油勘探平台，其工作立管为长细柔性结构，往往与来流呈一定角度，在洋流作用下会产生涡激振动，振动引起的结构疲劳或可能的共振除了会加速工作器件的老化外，严重的会对海洋结构物的安全造成极大的威胁。

对于大型海洋平台来说，其工作立管往往不止一根，比如半潜平台的四根立柱，以及张力腿平台的众多张力腿，因此存在工作立管间相互干扰的情况。由于立管间的相互干涉，两根管的涡激振动机理及现象相对于单根管的而言更加复杂。从国内外研究者对此种现象的研究来看，实验研究是对理论预测模型进行验证的有效形式。

目前，对双管干涉的实验研究相对较少，且实验装置普遍存在以下不足：(1)由于实验装置的复杂性，双管干涉相关实验很少；(2)工况相对实际情况而言十分单一，不能较好地对实际情况中的工作立管的涡激振动进行精准预测；(3)立管应变测量误差较大导致后续运算出现较大偏差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种模拟斜向均匀流作用下双管干涉动力响应实验装置。

根据本发明提供的一种模拟斜向均匀流作用下双管干涉动力响应实验装置，包括顶部运动模块，预张力调节模块、双管干涉系统，测量分析模块，底部运动模块；

测量分析模块设置在顶部运动模块的上部，顶部运动模块与预张力调节模块的一端呈垂直方向连接，且预张力调节模块在顶部运动模块水平方向上的位置能够调节；

预张力调节模块的另一端与双管干涉系统的上端部连接，双管干涉系统的下端部与底部运动模块连接；

测量分析模块包括数据采集处理器、斜向运动控制器，所述斜向运动控制器使得双管干涉系统在水平方向均速运动，所述数据采集处理器能够采集双管干涉系统运动数据。

优选地，双管干涉系统包括双管相对位置调节模块、立管端部调节模块、深海立管组模块；

深海立管组模块由两根立管组成，每根立管的两端分别连接一个立管端部调节模块，与立管上端连接的立管端部调节模块设置在双管相对位置调节模块的下方，与立管下端连接的立管端部调节模块设置在双管相对位置调节模块的上方。

优选地，双管相对位置调节模块包括双管位置调节板、主管连接法兰装置、副管连接法兰装置、中心法兰装置、螺母；

主管连接法兰装置、副管连接法兰装置分别与对应的一个立管相连接；

双管位置调节板通过中心法兰装置与预张力调节模块相连接，双管位置调节板上设置有副管移动槽，副管连接法兰装置通过螺母被固定在所述副管移动槽中，以调整双管间距。

优选地，立管端部调节模块包括三分力仪传感器、立管端部夹具、万向节和螺丝；

万向节的固定端与立管端部夹具连接，万向节的活动端与三分力仪传感器的一端连接，三分力仪传感器的另一端与主管连接法兰装置或副管连接法兰装置相连接，三分力仪传感器的数据由数据采集处理器采集；