[发明专利]垂直均匀来流海洋立管涡激‑参激耦合振动试验装置

摘要

本发明公开了一种垂直均匀来流海洋立管涡激‑参激耦合振动试验装置，包括海洋立管模型、设置在拖车底部的横向试验支持架、轴向力往复装置、应变采集仪和计算机，海洋立管模型的一端设有第一端部支撑装置，海洋立管模型的另一端设有第二端部支撑装置，轴向力往复装置包括设置在支座上的电机、连接杆、滑轨、滑块、偏心孔盲板、上下部滑轮，电机转动通过连接杆使滑块在滑轨上往复运动，往复运动的振幅是连接杆与偏心孔盲板上连接螺丝的偏心距，通过改变偏心距实现轴向力幅值的变化。本发明能够模拟垂直均匀的来流，对简谐变化轴向力海洋立管开展试验研究，探究其涡激振动特性及有效抑制措施，为工程实际提供参考和借鉴。

主权项

一种垂直均匀来流海洋立管涡激‑参激耦合振动试验装置，其特征在于，包括海洋立管模型(1)、横向试验支持架(3)、轴向力往复装置、拖车(20)、应变采集仪和计算机，所述海洋立管模型(1)的一端设有第一端部支撑装置，所述海洋立管模型(1)的另一端设有第二端部支撑装置，所述第一端部支撑装置和第二端部支撑装置的顶部分别与所述横向试验支持架(3)的两端连接，所述横向试验支持架(3)固定于所述拖车(20)的底部；所述海洋立管模型(1)包括若干条导线和一薄壁铜管(51)，所述导线的外径为0.3mm，所述薄壁铜管的外径为8mm、壁厚为1mm；自所述薄壁铜管(51)的外表面依次向外设有相互紧密接触的若干层热缩管(55)和一层硅胶管(56)，所述薄壁铜管(51)与所述热缩管(55)之间设有多片用于采集应变的电阻应变片(53)，所述电阻应变片(53)通过接线端子与所述导线相连，每条导线与所述薄壁铜管(51)的一端或分别与所述薄壁铜管(51)的两端固定；所述薄壁铜管(51)的一端通过销钉(7)连接有第一圆柱接头(5)，所述薄壁铜管(51)的另一端通过销钉(7)连接有第二圆柱接头(6)；所述横向试验支持架(3)包括主体横梁，所述主体横梁的顶部设有槽钢，所述拖车(20)支撑在槽钢上；所述第一端部支撑装置包括竖直方向的第一支撑管，所述第一支撑管的顶部与所述主体横梁的一端连接，所述第一支撑管的底部连接有第一支撑板，所述第一支撑板的内侧通过螺栓连接有与所述第一支撑板平行的第一导流板，所述第一导流板的下部设有一个通孔；通孔内设有一个万向联轴节(10)，所述万向联轴节(10)的一端通过万向联轴节螺丝固定在第一支撑板上，所述万向联轴节(10)的另一端与所述海洋立管模型中的第一圆柱接头(5)连接；所述第二端部支撑装置包括竖直方向的第二支撑管，所述第二支撑管的顶部与所述主体横梁的另一端连接，所述第二支撑管的底部连接有第二支撑板，所述第二支撑板的内侧通过螺栓连接有与所述第二支撑板平行的第二导流板，所述第二导流板的下部设有一个管道安装通孔，所述第二支撑板的外侧设有一个滑轮(16)，所述第二支撑板上位于所述滑轮(16)的下方设有一钢丝绳过孔；所述拖车(20)的边部设有与海洋立管模型(1)一端连接的轴向力往复装置，所述轴向力往复装置包括设置在支座(29)上的电机(28)、连接杆(31)、滑轨(21)、滑块(4)、偏心孔盲板(27)、上部滑轮(22)和下部滑轮(23)，所述电机(28)设置在所述支座(29)的一端，所述滑轨(21)设置在所述支座(29)的中部，所述滑块(4)装配在所述滑轨(21)内，所述上部滑轮(22)和下部滑轮(23)设置在所述支座(29)的另一端，所述电机(28)的输出轴上安装有偏心孔盲板(27)，所述偏心孔盲板(27)上设有多个不同偏心位置的偏心孔，所述连接杆(31)的一端设有径向杆，所述径向杆插接在其中一个偏心孔内，所述连接杆(31)的另一端与所述滑块(4)连接；所述海洋立管模型第二圆柱接头(6)连接钢丝绳(17)，该钢丝绳(17)穿过第二支撑板后绕过滑轮(16)依次连接拉力张紧器(24)、拉力弹簧(19)和拉力传感器(25)，最终与轴向力往复装置中的滑块(4)相连；所述钢丝绳(17)和所述海洋立管模型(1)的轴线在同一平面内，该平面与来流方向垂直；所述电机(28)的输出轴中心、所述连接杆(31)的上下对称面、所述滑块(4)的上下对称面均与所述上部滑轮(22)的滑轮槽的上部边缘位于同一水平高度，所述上部滑轮(22)的滑轮槽边缘与所述下部滑轮(23)的滑轮槽边缘在一条直线上，所述电机(28)连接有变频器，所述电机(28)转动，通过所述连接杆(31)使所述滑块(4)在所述滑轨(21)上往复运动，往复运动的振幅是所述连接杆(31)与所述偏心孔盲板(27)上连接位置点的偏心距，从而实现轴向力幅值的变化；在所述滑块(4)的往复运动过程中，通过钢丝绳(17)带动所述拉力弹簧(19)作伸缩运动；所述导线和所述拉力传感器与所述应变采集仪联接，所述应变采集仪与所述计算机连接。