[发明专利]局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置

摘要

本发明公开了一种局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置，包括多个海洋立管模型、横向试验支持架、拖车、应变采集仪和计算机，所述横向试验支持架的主体横梁的一端外侧设有多根拉力固定轴；所述海洋立管模型与拉力固定轴之间连接有钢丝绳，所述海洋立管模型的中部设有流速增大装置，所述流速增大装置包括流速增大罩和支持柱，所述流速增大罩包括按水流方向顺次布置的增速段和稳流段，所述增速段的进水端与出水端的面积比为该流速增大装置所要增大的流速倍数；本发明能够模拟局部增大来流，对深海张紧式立管束开展试验研究，探究局部增大来流条件下深海立管束涡激振动发生机理及抑制措施，为工程实际提供参考和借鉴。

主权项

一种局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置，包括海洋立管模型(1)、横向试验支持架(3)、拖车(21)、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(21)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(8)，所述导线的外径为0.3mm，所述导线为7芯导线，所述薄壁铜管(8)的外径为8mm、壁厚为1mm；自所述薄壁铜管(8)的外表面依次向外设有相互紧密接触的若干层热缩管(26)和一层硅胶管(27)，所述薄壁铜管(8)与所述热缩管(26)之间设有多片用于采集应变的应变片(25)，所述应变片(25)通过接线端子与所述导线相连，所述导线的两端与所述薄壁铜管(8)的一端或分别与所述薄壁铜管(8)的两端固定；所述薄壁铜管(8)的一端通过销钉(7)连接有第一圆柱接头(5)，所述薄壁铜管(8)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，所述主体横梁的两侧分别与第一端部支撑装置和第二端部支撑装置连接；所述主体横梁的顶部设有槽钢，所述拖车(21)支撑在槽钢上；其特征在于：所述主体横梁上、在位于第二端部支撑装置连接端的外侧设有多根拉力固定轴(9)；所述第一端部支撑装置包括竖直方向的第一支撑杆，所述第一支撑杆的顶部与所述主体横梁的一端连接，所述第一支撑杆的底部连接有第一支撑板，所述第一支撑板的内侧通过导流板固定螺丝连接有与所述第一支撑板平行的第一导流板，所述第一支撑板的中部设有转盘安装孔，所述转盘安装孔中固定有第一支撑板转盘(13)，所述第一导流板上、在与所述第一支撑板转盘(13)对应的位置设有导流板转盘安装孔，所述导流板转盘安装孔中固定有第一导流板转盘，所述第一导流板转盘与所述第一支撑板转盘的大小相同且位置对正，所述第一支撑板转盘与所述第一导流板转盘之间通过转盘固定螺丝连接；所述第一支撑板转盘和第一导流板转盘上均设有多个位置一一对应的通孔，所述通孔的数量和位置分别与试验时海洋立管模型的数量和安装位置相同，所述第一导流板转盘上的通孔为立管安装孔，每个立管安装孔内设有一个万向联轴节(4)，所述万向联轴节(4)的一端通过万向联轴节螺丝(22)固定在第一支撑板转盘上，所述万向联轴节(4)的另一端与一海洋立管模型(1)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杆，所述第二支撑杆的顶部与所述主体横梁的另一端连接，所述第二支撑杆的底部连接有第二支撑板，所述第二支撑板的内侧通过导流板固定螺丝连接有与所述第二支撑板平行的第二导流板，所述第二支撑板的中部设有转盘安装孔，所述转盘安装孔中固定有第二支撑板转盘(14)，所述第二导流板上、在与所述第二支撑板转盘(14)对应的位置设有导流板转盘安装孔，所述导流板转盘安装孔中固定有第二导流板转盘，所述第二导流板转盘与所述第二支撑板转盘的大小相同且位置对正，所述第二支撑板转盘与所述第二导流板转盘之间通过转盘固定螺丝连接；所述第二支撑板转盘和第二导流板转盘上均设有多个位置一一对应的通孔，所述通孔的数量和位置分别与试验时海洋立管模型的数量和安装位置相同；所述第二导流板转盘上的通孔为立管安装孔，所述第二支撑板转盘的外侧设有多个滑轮(10)，所述滑轮(10)的个数与试验时安装的海洋立管模型的数量相同，所述第二支撑板转盘上位于每个滑轮(10)的下方分别设有一钢丝绳过线孔，所述海洋立管模型的第二圆柱接头(6)连接有一条钢丝绳(34)，所述钢丝绳(34)通过一钢丝绳过线孔后绕入第二支撑板转盘的一滑轮槽中，然后依次连接有拉力弹簧(30)、拉力张紧器(31)、拉力传感器(32)，最后固定在主体横梁上的一根拉力固定轴(9)上；所述钢丝绳和与之连接的海洋立管模型的轴线在同一平面内；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；所述海洋立管模型(1)的中部设有流速增大装置(38)，所述流速增大装置(38)包括流速增大罩(39)和支持柱(35)，所述流速增大罩(39)包括按水流方向顺次布置的增速段(40)和稳流段(41)，所述增速段(40)呈喇叭形，所述增速段(40)的进水端为喇叭形的大口端，所述增速段(40)的出水端为喇叭形的小口端，所述稳流段(41)的开口大小与喇叭形的小口端大小一致；所述增速段(40)的进水端与出水端的面积比为该流速增大装置(38)所要增大的流速倍数；所述稳流段(41)设有用于所述海洋立管模型(1)穿过的通孔；所述支持柱(35)的顶端固定在横向试验支持架(3)上，所述支持柱(35)的顶部和中部分别焊接有连接板(36)，所述连接板(36)通过螺丝固定在所述横向试验支持架(3)上，所述支持柱(35)的底端与所述流速增大罩(39)焊接；所述支持柱(35)的中部两侧与所述横向试验支持架(3)之间分别连接有斜拉钢丝绳，所述斜拉钢丝绳上连接有拉力张紧器。