[发明专利]由平台多自由度运动诱发海洋立管群涡激振动响应试验装置

说明书

本发明还提供了一种涉及涡激振动领域的由平台多自由度运动诱发海洋立管群涡激振动响应试验装置，包括多自由度运动模拟模块、立管间距调节模块、垂直丝杆调节模块、立管基座模块以及深海立管组模块，垂直丝杆调节模块连接于立管间距调节模块上，立管间距调节模块连接于立管基座模块上，立管基座模块滑动连接于多自由度运动模拟模块上，立管基座模块底部连接深海立管组模块。本发明中多自由度运动模拟模块能够模拟平台三维运动，并且带动立管间距调节模块实现z方向上的运动。立管间距调节模块能够带动立管实现水平方向上的二维运动，可管间距自我调节，更加贴合工程实际。

技术领域

本发明涉及涡激振动领域，具体地，涉及由平台多自由度运动诱发海洋立管群涡激振动响应试验装置。

背景技术

海洋立管是海底资源和水面浮体之间“信号”和“物质”交换的唯一通道，被称作海上资源开发的“生命脐带”。深水立管长度可达3千米，但直径仅30厘米左右，流体粘性作用会使其周围的流动发生边界层脱离、漩涡脱落等现象，进而导致涡激振动，是立管发生疲劳破坏的主要诱导因素。

根据激励来流形式的不同，通常将涡激振动响应进一步区分为定常背景洋流诱发的涡激振动(流致涡激振动)和平台运动带动立管运动形成相对流场引发的次生涡激振动(平台运动诱导涡激振动)。除此之外，立管系统多以集束形式存在，上游立管的尾部泄涡直接作用于下游立管上，与下游立管振动相互作用，引发比单根立管更为复杂的尾涡致振动。受限于试验技术，多管水动力相互干涉以及平台运动诱发立管次生涡激振动这两个问题，学术和工业界对其认识存在非常大的局限性。急需设计一种能够精确、有效控制平台多自由度的试验装置，以研究平台多自由度运动下海洋立管管群的涡激振动响应特征及规律。

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由平台多自由度运动诱发海洋立管群涡激振动响应试验装置。

根据本发明提供的一种由平台多自由度运动诱发海洋立管群涡激振动响应试验装置，包括多自由度运动模拟模块、立管间距调节模块、垂直丝杆调节模块、立管基座模块以及深海立管组模块，垂直丝杆调节模块连接于立管间距调节模块上，立管间距调节模块连接于立管基座模块上，立管基座模块滑动连接于多自由度运动模拟模块上，立管基座模块底部连接深海立管组模块；

多自由度运动模拟模块包括x方向运动模块、y方向运动模块以及z方向运动模块，z方向运动模块滑动连接于x方向运动模块上，y方向运动模块滑动连接于y方向运动模块。

优选的，x方向运动模块包括平台x向伺服电机、伺服电机连接件、平台x向传动带以及平台x向运动轨道，平台x向传动带套接于伺服电机连接件上，伺服电机连接件连接平台x向伺服电机，平台x向传动带和平台x向运动轨道平行排列，平台x向伺服电机通过伺服电机连接件带动平台x向传动带运动，驱使y方向运动模块滑动于平台x向运动轨道上。

优选的，y方向运动模块包括平台支撑架、平台y向传动带、平台y向伺服电机、平台y向运动轨道、平台y向运动滑块以及传动带连接板，平台y向传动带和平台y向运动轨道平行排列于平台支撑架上，平台y向运动滑块分别滑动连接于平台y向传动带和平台y向运动轨道上，平台y向运动滑块上设有传动带连接板，传动带连接板连接z方向运动模块，平台y向伺服电机带动平台y向传动带在y向上运动，平台y向传动带带动平台y向运动滑块滑动连接于平台y向运动轨道上，驱使z方向运动模块在y向上运动；

优选的，z方向运动模块包括平台z向伺服电机、平台z向运动轨道以及平台z向运动滑块，平台z向运动滑块通过平台z向伺服电机滑动连接于平台z向运动轨道上，平台z向运动滑块带动立管基座模块在平台z向运动轨道上滑动，立管基座模块带动深海立管组模块做z向上的运动。

优选的，平台z向运动滑块的末端安装有连接端，连接端与立管基座模块的背部安装板相连接。