專利名稱：剪切流下斜置立管的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種斜置于海洋工程深水 池中柔性立管模型在剪切流下的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)流體力學，將柱狀結(jié)構(gòu)物置于一定速度的來流當中，其兩側(cè)會發(fā)生交替瀉渦。 與漩渦的生成和瀉放相關(guān)聯(lián)，柱體會受到橫向和流向的脈動壓力。如果此時柱體是彈性支 撐的，那么脈動流體力會引發(fā)柱體的振動，柱體的振動反過來又會改變其尾流結(jié)構(gòu)。這種流 體結(jié)構(gòu)物相互作用的問題稱為渦激振動。例如在海流的作用下，懸置于海中的海洋平臺立 管、拖纜、海底管線、spar平臺的浮筒、系泊纜索等柔性管件上會出現(xiàn)渦激振動現(xiàn)象，將會導 致柔性管件的疲勞破壞。由于海洋油氣開采向深水推進，深水環(huán)境中的立管可視為細長柔性結(jié)構(gòu)，小變形 理論不再適用，這使得立管的渦激振動問題更加突出。目前為止，對柔性管件渦激振動現(xiàn)象 的研究最重要的方法之一就是模型測試方法。測試中模擬的現(xiàn)象更加接近于自然界中的真 實情況，采用先進的測試裝置可以保證測試數(shù)據(jù)的可靠性。通過模型測試的方法可以設計 出更好的抑制海洋立管渦激振動的抑振裝置。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，目前的渦激振動測試裝置一般在拖曳海洋工程深水 池中進行，有的在環(huán)形水槽中進行，有的用拖船拖動立管進行渦激振動測試。在第14屆國IMXfM^il "Proceedings of the Fourteen (2004) International Offshore and PolarEngineering Conference"中白勺論文"Laboratory Investigation of Long Riser VIVResponse”(長立管渦激振動響應的測試研究)是關(guān)于柔性管件渦激振動測試研 究的，文中提到了一種柔性管件渦激振動模型測試技術(shù)，把柔性立管橫置于拖曳水池中，拖 車拖動立管模型產(chǎn)生均勻流場。用布置在立管內(nèi)部的加速度傳感器來測量立管的運動，在 立管壁內(nèi)布置光柵測量立管壁內(nèi)的應變量。經(jīng)分析，該測試技術(shù)的不足之處在于1. 一般 只能模擬小尺度管件的渦激振動，難以有效的進行實雷諾數(shù)下的渦激振動測試。2.受拖曳 海洋工程深水池長度的限制，所得到的測試段距離較小，測得的測試數(shù)據(jù)較少。3. —般只能 模擬均勻流場中立管的渦激振動，不能模擬階梯流場中立管的渦激振動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種剪切流下斜置立管的渦激振動旋 轉(zhuǎn)測試裝置，能夠模擬實際尺寸立管、不同流剖面剪切流場、且可以長時間置于海洋工程深 水池中進行柔性立管模型的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括立管模型機構(gòu)、測量分析系統(tǒng)平 臺模塊、驅(qū)動模塊、頂部懸臂模塊、圓筒軸分段模塊、底部立管固定模塊和底部支撐模塊，其 中立管模型機構(gòu)固定設置于頂部懸臂模塊和底部立管固定模塊之間，圓筒軸分段模塊垂 直置于海洋工程深水池中并分別與底部支撐模塊、驅(qū)動模塊和頂部懸臂模塊和底部立管固定模塊垂直連接，底部支撐模塊固定設置于海洋工程深水池的升降底上，驅(qū)動模塊與圓筒 軸分段模塊相連接并輸出動力，頂部懸臂模塊上部與驅(qū)動模塊或者圓筒軸分段模塊相連， 下部與圓筒軸分段模塊相連，測量分析系統(tǒng)平臺模塊分別與立管模型、頂部懸臂模塊以及 底部立管固定模塊相連并接收檢測數(shù)據(jù)。所述的立管模型機構(gòu)包括立管模型、萬向節(jié)、三分力傳感器、滑動軸、立管固定接 頭、直線軸承、緩沖彈簧和立管固定座，其中三分力傳感器設置于立管模型的頂端，第一立 管固定接頭的兩端分別與立管模型的頂端和第一萬向節(jié)的一端相連，第一萬向節(jié)的另一端 固定設置于固定設置于立管固定座上，第二立管固定接頭的兩端分別與立管模型的底端和 第二萬向節(jié)的一端相連，第二萬向節(jié)的另一端固定設置于三分力傳感器上，直線軸承與滑 動軸相連，直線軸承和緩沖彈簧相連。所述的立管模型的單位長度質(zhì)量與其單位長度排開水的質(zhì)量之比為1 1。所述的測量分析系統(tǒng)平臺模塊包括測量單元、水下錄像單元、計算單元和無線傳 輸單元，其中計算單元設置于海洋工程深水池的拖車機房內(nèi)并與無線傳輸單元相連接以 傳輸水下錄像單元和測量單元輸出的無線測量信號，計算單元實時地對接收到的無線測量 信號進行存儲和處理。所述的驅(qū)動模塊為整個系統(tǒng)提供動力，并對裝置的轉(zhuǎn)動速度進行精確控制。該驅(qū) 動模塊包括伺服驅(qū)動電機、齒輪傳動機構(gòu)、變速齒輪箱、驅(qū)動齒輪、驅(qū)動軸和可調(diào)節(jié)支撐底 座，其中伺服驅(qū)動電機與變速齒輪箱相連接，變速齒輪箱與驅(qū)動軸相連接，驅(qū)動軸與驅(qū)動 齒輪相連接，伺服驅(qū)動電機、變速齒輪箱、驅(qū)動齒輪、驅(qū)動軸分別固定設置于可調(diào)節(jié)支撐底 座，實現(xiàn)封裝。安裝的時候?qū)⒄麄€驅(qū)動模塊直接固定到拖車上。并通過模塊與拖車之間的 連接件設計，實現(xiàn)驅(qū)動模塊的上下及左右移動，以補償假底升沉控制精度的不足。驅(qū)動模塊 上部留有連接頭與測量分析系統(tǒng)平臺模塊相連接；下部通過法蘭與頂部懸臂模塊相連接。所述的變速齒輪箱的減速比為40 1。所述的該齒輪傳動機構(gòu)的減速比為7。所述的頂部懸臂模塊包括斜拉鎖、懸臂、桁架、頂部懸臂圓筒軸，其中懸臂上部 使用斜拉鎖和頂部懸臂圓筒軸相連接，為懸臂提供預應力，懸臂下部使用桁架和頂部懸臂 圓筒軸相連接。懸臂的末端將與立管模型機構(gòu)中的頂端固定裝置連接。數(shù)據(jù)線通過試件的 末端和懸臂進入圓筒軸，然后通過頂部懸臂圓筒軸向上連接到測量分析系統(tǒng)平臺模塊。頂 部懸臂模塊上部通過連接法蘭與驅(qū)動模塊或者圓筒軸分段模塊相連，下部通過連接法蘭與 圓筒軸分段模塊相連。所述的連接模塊由萬向節(jié)、拉力傳感器和數(shù)據(jù)線接頭組成。所述的懸臂采用預應力矩形鋼桁架結(jié)構(gòu)，該懸臂的長度為18m。所述的底部支撐模塊包括底部支撐法蘭盤、底部固定軸承、底部固定軸和底部基 座，其中底部固定軸上端通過底部支撐法蘭盤與圓筒軸分段模塊或底部立管固定模塊連 接，下端整體插入到底部固定軸承內(nèi)，軸承實現(xiàn)油密，底部固定軸承焊接在底部基座上，底 部基座通過高強度螺絲與水池升降底連接。所述的圓筒軸分段模塊具體為若干段由連接法蘭固定相連的圓筒軸分段機構(gòu)，每 個圓筒軸分段機構(gòu)的兩個端部均環(huán)形布置有螺栓孔，圓筒軸分段機構(gòu)與海洋工程深水池的 升降底相垂直。
所述的底部立管固定模塊為以下三種結(jié)構(gòu)中的任意一種a)該底部立管固定模塊包括連接法蘭盤、底部固定圓筒軸、圓板桁架和支撐圓 板，其中支撐圓板的一端與底部固定圓筒軸相連接，另一端與立管模型的下端相連接；底 部固定圓筒軸上部通過連接法蘭盤與圓筒軸分段模塊連接，下部通過底部支撐法蘭盤與底 部支撐模塊連接；連接法蘭盤安裝于底部固定圓筒軸上端的位置并與圓筒軸分段模塊相連 接，圓板桁架安裝于支撐圓板的下方位置并與底部固定圓筒軸相連接。b)該底部立管固定模塊包括連接法蘭盤、底部固定圓筒軸、矩形鋼桁架和矩形 支撐板，其中矩形支撐板的一端與底部固定圓筒軸相連接，另一端與所述立管模型的下端 相連接，底部固定圓筒軸上部通過連接法蘭盤與圓筒軸分段模塊連接，下部通過底部支撐 法蘭盤與底部支撐模塊連接，連接法蘭盤安裝于底部固定圓柱筒上端的位置并與圓筒軸分 段模塊相連接，矩形鋼桁架安裝于矩形支撐板的下方位置并與底部固定圓筒軸相連接。c)該底部立管固定模塊包括連接法蘭盤、底部固定圓筒軸、立管底部固定端、底 部固定圓筒軸上開口、底部固定圓筒軸下開口，其中底部固定圓筒軸上部通過連接法蘭盤 與圓筒軸分段模塊連接，下部通過底部支撐法蘭盤與底部支撐模塊連接，所述立管模型通 過立管底部固定端穿過底部固定圓筒軸上開口和底部固定圓筒軸下開口固定在底部固定 圓筒軸內(nèi)部。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括1.本發(fā)明可以實現(xiàn)立管在不同流剖面的剪切來流作用下的渦激振動測試；2.其旋轉(zhuǎn)裝置可以大大延長測試時間，增加了測試數(shù)據(jù)的準確性；3.本發(fā)明可以充分利用海洋工程深水池的深度模擬大型管件的實雷諾數(shù)渦激振 動；4.本發(fā)明采用模塊化設計，優(yōu)點在于便于安裝，便于升級與更改，并滿足不同的功 能要求；5.本發(fā)明能夠更加真實的模擬海洋真實環(huán)境的流場，比以往在拖曳水池以及拖船 上測試有顯著的進步。


圖Ia為實施例1示意圖。圖Ib為實施例2示意圖。圖Ic為實施例3示意圖。圖2是驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)正視圖。圖3是驅(qū)動模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是頂部懸臂模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是頂部懸臂模塊中懸臂結(jié)構(gòu)的示意圖圖6是底部支撐模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是立管模型機構(gòu)中底部固定端的側(cè)視圖。圖8是立管模立管模型機構(gòu)中底部固定端的仰視圖。圖9是立管模型機構(gòu)中頂部固定端的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是立管模型機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是底部支撐模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進 行實施的，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的 實施例。如圖Ia所示，本實施例包括立管模型機構(gòu)1、測量分析系統(tǒng)平臺模塊2、驅(qū)動模塊 3、頂部懸臂模塊4、圓筒軸分段模塊5、底部立管固定模塊6和底部支撐模塊7，其中立管 模型機構(gòu)1固定設置于頂部懸臂模塊和底部立管固定模塊之間，圓筒軸分段模塊5垂直置 于海洋工程深水池中并分別與底部支撐模塊7、驅(qū)動模塊3和頂部懸臂模塊4垂直連接，底 部支撐模塊7固定設置于海洋工程深水池的升降底8上，驅(qū)動模塊3分別與圓筒軸分段模 塊5和頂部懸臂模塊4相連接并輸出動力，頂部懸臂模塊4的左右兩端分別與圓筒軸分段 模塊5相連，測量分析系統(tǒng)平臺模塊2分別與立管模型37、頂部懸臂模塊4以及底部立管固 定模塊6相連并接收檢測數(shù)據(jù)。所述的測量分析系統(tǒng)平臺模塊2包括測量單元10、水下錄像單元11、計算單元 12和無線傳輸單元13，其中計算單元12設置于海洋工程深水池的拖車9的機房內(nèi)并與無 線傳輸單元13相連接以傳輸水下錄像單元11和測量單元10輸出的無線測量信號，計算單 元12實時地對接收到的無線測量信號進行存儲和處理。如圖2和圖3所示，所述的驅(qū)動模塊3包括變速齒輪箱14、伺服驅(qū)動電機15、傳 遞齒輪16、驅(qū)動軸17、可調(diào)節(jié)支撐底座18和驅(qū)動齒輪19，其中伺服驅(qū)動電機15與變速齒 輪箱14相連接，變速齒輪箱14與驅(qū)動軸17相連接，驅(qū)動軸17與驅(qū)動齒輪19相連接，伺服 驅(qū)動電機15、變速齒輪箱14、驅(qū)動齒輪19、驅(qū)動軸17分別固定設置于可調(diào)節(jié)支撐底座18， 實現(xiàn)封裝?？烧{(diào)節(jié)支撐底座18安裝于海洋工程深水池拖車9的鋼架上。所述的變速齒輪箱14的減速比為40 1。所述的齒輪傳動機構(gòu)的減速比為7。如圖4所示，所述的頂部懸臂模塊4包括斜拉鎖20、懸臂21、桁架22、頂部懸臂 圓筒軸23，其中懸臂21上部使用斜拉鎖14和頂部懸臂圓筒軸23相連接，為懸臂21提供 預應力，懸臂21下部使用桁架22和頂部懸臂圓筒軸23相連接。懸臂21的末端將與立管 模型機構(gòu)1中的頂端固定裝置連接。數(shù)據(jù)線通過試件的末端和懸臂15進入圓筒軸25，然后 通過頂部懸臂圓筒軸17向上連接到測量分析系統(tǒng)平臺模塊2。頂部懸臂模塊4上部通過 連接法蘭與驅(qū)動模塊3或者圓筒軸分段模塊5相連，下部通過連接法蘭與圓筒軸分段模塊 5相連。如圖5所示，懸臂21采用預應力矩形鋼桁架結(jié)構(gòu)。桁架分段間使用連接板30連 接。桁架的腹桿和弦桿的尺寸分別為，腹桿外徑0. 05m,厚度0. 004m,弦桿外徑0. 03m,厚 度0. 0(Mm。所述的懸臂21的長度為18m。如圖6所示，所述的底部支撐模塊7包括底部支撐法蘭盤沈、底部固定軸承27、 底部固定軸觀和底部基座四，其中底部固定軸觀上端通過底部支撐法蘭盤沈與圓筒軸 分段模塊5或底部立管固定模塊6連接，下端整體插入到底部固定軸承觀內(nèi)，軸承實現(xiàn)油 密，底部固定軸承27焊接在底部基座四上，底部基座四通過高強度螺絲與水池升降底8連接。所述的圓筒軸分段模塊5具體為若干段由連接法蘭固定相連的圓筒軸分段機構(gòu)， 每個圓筒軸分段機構(gòu)的兩個端部均環(huán)形布置有螺栓孔，圓筒軸分段機構(gòu)與海洋工程深水池 的升降底8相垂直。如圖7、圖8、圖9和圖10所示，所述的立管模型機構(gòu)1包括連接板30、緩沖彈簧 31、直線軸承32、滑動軸33、三分力傳感器34、萬向節(jié)35、立管固定接頭36、立管模型37、驅(qū) 動伺服電機38、軌道39、滑塊40、立管固定座41，其中萬向節(jié)35、立管固定接頭36在立管 模型底端和頂端各設一個，三分力傳感器34只在頂端設置。其中立管模型37頂端通過 兩個銷子與立管固定接頭36連接，立管固定接頭36另一端連接在萬向節(jié)35上，萬向節(jié)35 另一端固定在三分力傳感器34上，三分力傳感器34使用高強度螺絲固定在立管固定座41 上，立管固定座41與滑塊40固定連接，通過控制驅(qū)動伺服電機38使滑塊40沿著軌道39 滑動。立管模型37底端的固定連接方式與頂端類似，依次連接立管固定接頭36、萬向節(jié)35 和三分力傳感器34，然后與滑動軸33連接，滑動軸33插入到直線軸承32內(nèi)，所有直線軸 承32固定在連接板30上，連接板30連接直線軸承32和底部固定底部立管固定模塊6，連 接板在底部固定底部立管固定模塊6上的位置可以調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)模擬不同流剖面的剪切 流。所述的立管模型37的單位長度質(zhì)量與其單位長度排開水的質(zhì)量之比為1 1。如圖Ic所示，本實施例中的底部立管固定模塊6包括連接法蘭盤M、底部固定 圓筒軸25、圓板桁架42和支撐圓板43，其中支撐圓板43的一端與底部固定圓筒軸25相 連接，另一端與立管模型37的下端相連接；底部固定圓筒軸25上部通過連接法蘭盤M與 圓筒軸分段模塊5連接，下部通過底部支撐法蘭盤沈與底部支撐模塊7連接；連接法蘭盤 24安裝于底部固定圓筒軸25的上端位置并與圓筒軸分段模塊5相連接，圓板桁架42安裝 于支撐圓板43的下方位置并與底部固定圓筒軸25相連接。實施例2如圖Ib所示，本實施例中的底部立管固定模塊6包括連接法蘭盤M、底部固定 圓筒軸25、矩形鋼桁架44和矩形支撐板45，其中矩形支撐板45的一端與底部固定圓筒軸 25相連接，另一端與立管模型37的下端相連接，底部固定圓筒軸25上部通過連接法蘭盤 24與圓筒軸分段模塊5連接，下部通過底部支撐法蘭盤沈與底部支撐模塊7連接，連接法 蘭盤M安裝于底部固定圓筒軸25的上端位置并與圓筒軸分段模塊5相連接，矩形鋼桁架 44安裝于矩形支撐板45的下方位置并底部固定圓筒軸25相連接。實施例3如圖Ic所示，本實施例中的底部立管固定模塊6包括連接法蘭盤M、底部固定 圓筒軸25、立管底部固定端46、底部固定圓筒軸上開口 47、底部固定圓筒軸下開口 48，其 中，底部固定圓筒軸25上部通過連接法蘭盤M與圓筒軸分段模塊5連接，下部通過底部支 撐法蘭盤沈與底部支撐模塊7連接。立管模型37通過立管底部固定端46穿過底部固定 圓筒軸上開口 47和底部固定圓筒軸下開口 48固定在底部固定圓筒軸25內(nèi)部。本裝置通過以下方式進行測試先根據(jù)海洋工程深水池的尺寸、管件的實際尺寸、 測試工況的具體情況和測試的經(jīng)濟性選擇合適的模型縮尺比和測試工況。按照整個測試裝 置得強度控制要求以及振動控制要求確定各個模塊的具體尺寸和材料。各模塊準備好后具體的安裝過程如下。在地面組裝底部支撐模塊7，組裝完成后升高海洋工程深水池的升降底8，將底部 支撐模塊7得底座四用螺栓固定在升降底8上。然后適當降低升降底8安裝底部立管固 定模塊6，然后將立管模型機構(gòu)1也就是測試管件的一端用萬向連軸器固定在底部立管固 定模塊6上，另一端搭在池壁上，數(shù)據(jù)線從連接裝置穿過橫梁進入圓筒軸25中，降低升降底 8。根據(jù)測試管件的長度要求確定圓筒軸分段模塊5的長度，然后將圓筒軸分段模塊5用小 車吊至海洋工程深水池中央進行吊裝。在安裝上述模塊得同時，在地面組裝測量分析系統(tǒng) 平臺模塊2、驅(qū)動模塊3、頂部懸臂模塊4。圓筒軸分段模塊5安裝完成后吊裝頂部懸臂模 塊4，各模塊之間的連接采用法蘭連接，數(shù)據(jù)線從連接裝置穿過橫梁進入圓筒軸中。頂部懸 臂模塊4吊裝完成后，將立管模型機構(gòu)1測試管件的另一端穿過套筒固定在頂部懸臂模塊 4的連接模塊上。安裝完成后，用小車將3吊至頂部懸臂模塊4正上方，頂部懸臂模塊4與 驅(qū)動模塊3的連接要特別注意精度控制，連接后將驅(qū)動模塊3用螺栓固定在小車上。最后 安裝測量分析系統(tǒng)平臺模塊2，將圓筒軸中的數(shù)據(jù)線連接到測量分析系統(tǒng)平臺模塊2上。在測量分析系統(tǒng)平臺模塊2中的計算機上安裝好計算機實時分析軟件和圖像處 理軟件，然后將從測試管件兩端導出來的數(shù)據(jù)線連接到電腦上。同時將測試裝置中的測量 儀器導出來的電源線接上電源。
權(quán)利要求
1.一種剪切流下斜置立管的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置，其特征在于，包括立管模型機 構(gòu)、測量分析系統(tǒng)平臺模塊、驅(qū)動模塊、頂部懸臂模塊、圓筒軸分段模塊、底部立管固定模塊 和底部支撐模塊，其中立管模型機構(gòu)固定設置于頂部懸臂模塊和底部立管固定模塊之間， 圓筒軸分段模塊垂直置于海洋工程深水池中并分別與底部支撐模塊、驅(qū)動模塊和頂部懸臂 模塊和底部立管固定模塊垂直連接，底部支撐模塊固定設置于海洋工程深水池的升降底 上，驅(qū)動模塊與圓筒軸分段模塊相連接并輸出動力，頂部懸臂模塊上部與驅(qū)動模塊或者圓 筒軸分段模塊相連，下部與圓筒軸分段模塊相連，測量分析系統(tǒng)平臺模塊分別與立管模型、 頂部懸臂模塊以及底部立管固定模塊相連并接收檢測數(shù)據(jù)；所述的立管模型機構(gòu)包括立管模型、萬向節(jié)、三分力傳感器、滑動軸、立管固定接頭、 直線軸承、緩沖彈簧和立管固定座，其中三分力傳感器設置于立管模型的頂端，第一立管 固定接頭的兩端分別與立管模型的頂端和第一萬向節(jié)的一端相連，第一萬向節(jié)的另一端固 定設置于固定設置于立管固定座上，第二立管固定接頭的兩端分別與立管模型的底端和第 二萬向節(jié)的一端相連，第二萬向節(jié)的另一端固定設置于三分力傳感器上，直線軸承與滑動 軸相連，直線軸承和緩沖彈簧相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切流下斜置立管的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置，其特征是，所 述的立管模型的單位長度質(zhì)量與其單位長度排開水的質(zhì)量之比為1 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切流下斜置立管的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置，其特征是，所 述的測量分析系統(tǒng)平臺模塊包括測量單元、水下錄像單元、計算單元和無線傳輸單元，其 中計算單元設置于海洋工程深水池的拖車機房內(nèi)并與無線傳輸單元相連接以傳輸水下錄 像單元和測量單元輸出的無線測量信號，計算單元實時地對接收到的無線測量信號進行存 儲和處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切流下斜置立管的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置，其特征是，所 述的驅(qū)動模塊包括伺服驅(qū)動電機、齒輪傳動機構(gòu)、變速齒輪箱、驅(qū)動齒輪、驅(qū)動軸和可調(diào)節(jié) 支撐底座，其中伺服驅(qū)動電機與變速齒輪箱相連接，變速齒輪箱與驅(qū)動軸相連接，驅(qū)動軸 與驅(qū)動齒輪相連接，伺服驅(qū)動電機、變速齒輪箱、驅(qū)動齒輪、驅(qū)動軸分別固定設置于可調(diào)節(jié) 支撐底座，實現(xiàn)封裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切流下斜置立管的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置，其特征是，所 述的頂部懸臂模塊包括斜拉鎖、懸臂、桁架、頂部懸臂圓筒軸，其中懸臂上部使用斜拉鎖 和頂部懸臂圓筒軸相連接，為懸臂提供預應力，懸臂下部使用桁架和頂部懸臂圓筒軸相連 接，懸臂的末端將與立管模型機構(gòu)中的頂端固定裝置連接，數(shù)據(jù)線通過試件的末端和懸臂 進入圓筒軸，然后通過頂部懸臂圓筒軸向上連接到測量分析系統(tǒng)平臺模塊，頂部懸臂模塊 上部通過連接法蘭與驅(qū)動模塊或者圓筒軸分段模塊相連，下部通過連接法蘭與圓筒軸分段 模塊相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切流下斜置立管的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置，其特征是，所 述的底部支撐模塊包括底部支撐法蘭盤、底部固定軸承、底部固定軸和底部基座，其中 底部固定軸與底部固定圓筒軸的下部連接，底部固定軸承位于底部固定軸的外部并密封連 接，底部固定軸承和底部基座依次固定設置于海洋工程深水池的升降底上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切流下斜置立管的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置，其特征是，所 述的底部立管固定模塊包括連接法蘭盤、底部固定圓筒軸、圓板桁架和支撐圓板，其中支撐圓板的一端與底部固定圓筒軸相連接，另一端與立管模型的下端相連接；底部固定圓 筒軸上部通過連接法蘭盤與圓筒軸分段模塊連接，下部通過底部支撐法蘭盤與底部支撐模 塊連接；連接法蘭盤安裝于底部固定圓筒軸上端的位置并與圓筒軸分段模塊相連接，圓板 桁架安裝于支撐圓板的下方位置并與底部固定圓筒軸相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切流下斜置立管的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置，其特征是，所 述的底部立管固定模塊包括連接法蘭盤、底部固定圓筒軸、矩形鋼桁架和矩形支撐板，其 中矩形支撐板的一端與底部固定圓筒軸相連接，另一端與所述立管模型的下端相連接，底 部固定圓筒軸上部通過連接法蘭盤與圓筒軸分段模塊連接，下部通過底部支撐法蘭盤與底 部支撐模塊連接，連接法蘭盤安裝于底部固定圓柱筒上端的位置并與圓筒軸分段模塊相連 接，矩形鋼桁架安裝于矩形支撐板的下方位置并與底部固定圓筒軸相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切流下斜置立管的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置，其特征是，所 述的底部立管固定模塊包括連接法蘭盤、底部固定圓筒軸、立管底部固定端、底部固定圓 筒軸上開口、底部固定圓筒軸下開口，其中底部固定圓筒軸上部通過連接法蘭盤與圓筒軸 分段模塊連接，下部通過底部支撐法蘭盤與底部支撐模塊連接，所述立管模型通過立管底 部固定端穿過底部固定圓筒軸上開口和底部固定圓筒軸下開口固定在底部固定圓筒軸內(nèi) 部。
全文摘要
一種海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的剪切流下斜置立管的渦激振動旋轉(zhuǎn)測試裝置，包括立管模型機構(gòu)、測量分析系統(tǒng)平臺模塊、驅(qū)動模塊、頂部懸臂模塊、圓筒軸分段模塊、底部立管固定模塊和底部支撐模塊，立管模型機構(gòu)固定設置于頂部懸臂模塊和底部立管固定模塊之間，圓筒軸分段模塊垂直置于海洋工程深水池中并分別與底部支撐模塊、驅(qū)動模塊和頂部懸臂模塊和底部立管固定模塊連接，底部支撐模塊固定設置于升降底上，驅(qū)動模塊與圓筒軸分段模塊相連接并輸出動力，頂部懸臂模塊的兩端與驅(qū)動模塊或者圓筒軸分段模塊以及圓筒軸分段模塊相連，測量分析系統(tǒng)平臺模塊與立管模型、頂部懸臂模塊以及底部立管固定模塊相連。本發(fā)明能夠模擬實際尺寸立管、剪切流場。
文檔編號G01M7/02GK102053000SQ201010552029
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者付世曉, 任鐵, 李潤培, 楊建民 申請人:上海交通大學