[发明专利]一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法

权利要求书

1.一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、在水下建立驻留系统；包括水下系留体(1)、悬索(2)、卷扬机构(3)、加速度传感器(4)、控制器(5)和锚块(6)；

步骤二、计算驻留系统的水下固有频率f₀；

步骤三、测量获得驻留系统的2个主要振动频率和对应幅值，从2个主要振动频率中去除步骤二计算的驻留系统的水下固有频率f₀，剩下的即为驻留系统由水流激励产生的频率f及对应幅值；

步骤四、计算水流速度u；

步骤五、计算驻留系统涡激振荡的抑制条件；

步骤六、将驻留系统的水下固有频率f₀与抑制条件进行对比，当固有频率f₀满足抑制条件时，结束；当固有频率f₀不满足抑制条件时，进入步骤七；

步骤七、判断卷扬机构(3)释放悬索(2)的最长长度是否满足大于等于式中，m为水下系留体(1)、卷扬机构(3)、加速度传感器(4)、和控制器(5)的总质量；当满足进入步骤八；当不满足，进入步骤九；

步骤八、通过卷扬机构(3)释放悬索(2)，直至悬索(2)释放至最大；筛选出振幅最小值所对应的悬索(2)长度，将悬索(2)调整至该长度，调整结束；

步骤九、判断卷扬机构(3)释放悬索(2)的最长长度是否满足大于等于当满足，进入步骤十；当不满足进入步骤十一；

步骤十、通过卷扬机构(3)收回悬索(2)，直至悬索(2)收回至最短；筛选出振幅最小值所对应的悬索(2)长度，将悬索(2)调整至该长度，调整结束；

步骤十一、通过卷扬机构(3)收回悬索(2)，直至悬索(2)收回至最短；再通过卷扬机构(3)释放悬索(2)，直至悬索(2)释放至最大；筛选出振幅最小值所对应的悬索(2)长度，将悬索(2)调整至该长度，调整结束。

2.根据权利要求1所述的一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，其特征在于：所述步骤一中，驻留系统的建立方法为：锚块(6)水平放置，水下系留体(1)设置在锚块(6)上方；水下系留体(1)的侧壁设置有卷扬机构(3)；悬索(2)的一端缠绕在卷扬机构(3)上，悬索(2)的另一端与锚块(6)固连；加速度传感器(4)设置在水下系留体(1)内部；实现采集水下系留体(1)的运动信息；控制器(5)设置在水下系留体(1)底部，实现控制卷扬机构(3)释放和收回悬索(2)；锚块(6)与水底部固连。

3.根据权利要求2所述的一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，其特征在于：所述步骤二中，驻留系统的水下固有频率f₀计算方法为：

式中，L为悬索(2)的初始长度；L为10-20m；

k为驻留系统干湿比；

g为重力加速度。

4.根据权利要求3所述的一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，其特征在于：所述步骤四中，水流速度u的计算方法为：

建立圆柱绕流公式其中，f为驻留系统由水流激励产生的频率；D为驻留系统外包络直径；反求水流速度u。

5.根据权利要求4所述的一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，其特征在于：所述步骤五中，驻留系统涡激振荡的抑制条件的计算方法为：

建立涡激振荡发生条件：

则涡激振荡的抑制条件为或

6.根据权利要求5所述的一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，其特征在于：所述步骤八中，卷扬机构(3)释放悬索(2)的过程为：

卷扬机构(3)逐步释放悬索(2)，每释放1m，重复步骤三1次，计算不同悬索(2)长度，驻留系统由水流激励产生的频率及对应幅值。

7.根据权利要求6所述的一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，其特征在于：所述步骤十中，卷扬机构(3)收回悬索(2)的过程为：

卷扬机构(3)逐步收回悬索(2)，每收回0.2m，重复步骤三1次，计算不同悬索(2)长度，驻留系统由水流激励产生的频率及对应幅值。

8.根据权利要求7所述的一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，其特征在于：所述步骤十一中，卷扬机构(3)收回悬索(2)至最短后；卷扬机构(3)逐步释放悬索(2)，每释放1m，重复步骤三1次，计算不同悬索(2)长度，驻留系统由水流激励产生的频率及对应幅值。