[实用新型]一种水流中钻管运动模拟实验装置

权利要求书

1.一种水流中钻管运动模拟实验装置，其特征在于，包括钻管、顶部张力施加装置、水流控制测量系统、驱动系统和运动采集系统；

所述水流控制测量系统包括循环水槽和流速计，所述循环水槽壳体内设有水流控制系统，所述流速计安装于循环水槽内，循环水槽上端开口并配置盖体；

所述驱动系统包括双轴电机；

所述顶部张力施加装置设置于所述循环水槽盖体的上方，包括绳索、三角圆环结构、吊环结构、配重重物和张力计，所述绳索的一端连接所述三角圆环结构，绳索的另一端绕过所述吊环结构后与所述配重重物连接，所述张力计安装于所述绳索上；

所述钻管下部位于所述循环水槽内，其下端与循环水槽底部转动连接，钻管上部从循环水槽的盖体穿出后与所述双轴电机连接，钻管上端与所述三角圆环结构转动连接，所述钻管上设有标定点；

所述运动采集系统包括安装于所述循环水槽中的第一高速相机和第二高速相机，所述第一高速相机与第二高速相机成一定角度布置，对钻管上标定点的运动进行追踪。

2.根据权利要求1所述的水流中钻管运动模拟实验装置，其特征在于，所述钻管包括位于中部的塑料管，以及分别位于所述塑料管上、下两端的上段钢管与下段钢管，所述塑料管上端与上段钢管之间通过第一双螺旋连接键固定连接，塑料管下端与下段钢管之间通过第二双螺旋连接键固定连接。

3.根据权利要求2所述的水流中钻管运动模拟实验装置，其特征在于，所述上段钢管的中部安装所述双轴电机，上段钢管的上端通过第一滚珠花键与所述三角圆环结构实现转动连接，所述下段钢管的下端通过第二滚珠花键与底部固定平板转动连接，所述底部固定平板固定安装于所述循环水槽底部。

4.根据权利要求1所述的水流中钻管运动模拟实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括电脑PC，所述第一高速相机和第二高速相机均与所述电脑PC连接，电脑PC内装有高速运动分析软件对钻管运动数据进行采集和分析，并对钻管的运动特性进行研究；所述流速计与所述电脑PC连接。

5.根据权利要求4所述的水流中钻管运动模拟实验装置，其特征在于，所述驱动系统还包括电机控制器，所述双轴电机与电机控制器连接，电机控制器与所述电脑PC连接。

6.根据权利要求1所述的水流中钻管运动模拟实验装置，其特征在于，所述顶部张力施加装置的三角圆环结构包括第一圆环、第二圆环和第三圆环，三个圆环呈三角形排列并通过连接杆依次相连，所述钻管上端与位于底部的连接杆转动连接，所述绳索与位于顶部的第二圆环连接；所述顶部张力施加装置的吊环结构包括水平排列的第一吊环和第二吊环。

7.根据权利要求6所述的水流中钻管运动模拟实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括第一支撑平板、第二支撑平板、支撑杆，所述循环水槽的盖体上表面固定安装有两个平行设置的支撑桁架，所述第一支撑平板固定安装于所述支撑桁架上，所述第二支撑平板平行设置于第一支撑平板的上方，两块支撑平板之间通过若干根所述支撑杆相连；所述双轴电机安装于所述第一支撑平板的上表面，所述第一吊环与第二吊环固定安装于所述第二支撑平板的下表面；所述配重重物与三角圆环结构悬挂于第一支撑平板与第二支撑平板中间的空间。