[发明专利]倾角均匀来流条件多跨海底管道涡激振动试验装置

摘要

本发明公开了一种倾角均匀来流条件多跨海底管道涡激振动试验装置，包括海底管道模型、横向试验支持架、拖车、应变采集仪和计算机，海底管道模型的一端设有第一端部支撑装置，海底管道模型的另一端设有第二端部支撑装置，海底管道模型的中部设有多跨支撑装置，第一端部支撑装置和第二端部支撑装置的顶部分别与横向试验支持架的两端连接，多跨支撑装置的顶部与横向试验支持架的中部连接；横向试验支持架固定于拖车的底部；海底管道模型包括若干条导线和一薄壁铜管，导线和拉力传感器与应变采集仪联接，应变采集仪与计算机连接。本发明最大限度的减小了多跨支撑装置对流场的干扰。支持住两端通过钢丝绳和拉力张紧器固定，增强了多跨支撑的稳定性。

主权项

一种倾角均匀来流条件多跨海底管道涡激振动试验装置，包括海底管道模型（1）、横向试验支持架（2）、拖车、应变采集仪和计算机，其特征在于，所述海底管道模型（1）的一端设有第一端部支撑装置（3），所述海底管道模型（1）的另一端设有第二端部支撑装置（4），所述海底管道模型（1）的中部设有多跨支撑装置（5），所述第一端部支撑装置（3）和第二端部支撑装置（4）的顶部分别与所述横向试验支持架（2）的两端连接，所述多跨支撑装置（5）的顶部与所述横向试验支持架（2）的中部连接；所述横向试验支持架（2）固定于所述拖车的底部；所述海底管道模型(1)包括若干条导线和一薄壁铜管（101），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（101）的外径为8mm、壁厚为1mm；自所述薄壁铜管（101）的外表面依次向外设有相互紧密接触的若干层热塑管（102）和一层硅胶管（103），所述薄壁铜管（101）与所述热塑管（102）之间设有多片用于采集应变的电阻应变片（104），所述电阻应变片（104）通过接线端子与导线的一端相连，导线的另一端延伸出海底管道模型（1）的一端；所述海底管道模型（1）的一端通过销钉（6）连接有第一圆柱接头（7），所述海底管道模型（1）的另一端通过销钉（6）连接有第二圆柱接头（8）；所述硅胶管（103）外表面上设有多条呈螺旋线状的硅胶带（105），所述硅胶带（105）的横断面与试验管道螺旋列板的横断面的形状相同；所述横向试验支持架（2）包括主体横梁，所述主体横梁的两侧顶部均分别设有角度盘（21）；所述主体横梁的顶部设有槽钢，所述拖车支撑在槽钢上；所述第一端部支撑装置（3）包括竖直方向的第一支撑管（31），所述第一支撑管（31）的顶部连接有水平布置的第一角度板（32），所述第一支撑管（31）的底部连接有第一支撑板（33），所述第一支撑板（33）的内侧通过螺栓连接有与所述第一支撑板（33）平行的第一导流板（34），所述第一导流板（34）的下部设有一个通孔，所述通孔内设有一个万向联轴节（35），所述万向联轴节（35）的一端通过万向联轴节螺丝（36）固定在第一支撑板（33）上，所述万向联轴节（35）的另一端与所述海底管道模型（1）上的第一圆柱接头（7）连接；所述第二端部支撑装置（4）包括竖直方向的第二支撑管（41），所述第二支撑管（41）的顶部连接有水平布置的第二角度板（42），所述第二支撑管（41）的底部连接有第二支撑板（43），所述第二支撑板（43）的内侧通过螺栓连接有与所述第二支撑板（43）平行的第二导流板（44），所述第二导流板（44）的下部设有一个长方形豁口，所述长方形豁口内设有角度卡板（45），所述角度卡板（45）上设有一个管道安装孔；该试验装置中包括有四个角度卡板（45），每个角度卡板（45）上的管道安装孔的轴线与角度卡板（45）厚度方向的夹角分别为0度、15度、30度、45度；所述第一支撑管（31）的内侧与主体横梁之间及所述第二支撑管（41）的内侧与主体横梁之间均分别连接有斜撑管（17）；所述第二支撑板（43）的外侧设有一个滑轮（9），所述滑轮（9）的滑轮座与第二支撑板（43）之间设有滑轮座垫块，所述滑轮座垫块为楔形块，所述第二支撑板（43）上位于滑轮座的下方设有一钢丝绳过孔；该试验装置中包括有三个滑轮座垫块，每个滑轮座垫块（10）上的斜面与第二支撑板（43）接触面之间的夹角分别为15度、30度、45度；所述主体横梁上、位于与第二端部支撑装置（4）连接的一侧与一个拉力传感器（11）的一端相连，所述拉力传感器（11）的另一端与第一拉力张紧器（12）的一端相连，所述第一拉力张紧器（12）的另一端与拉力弹簧（13）的一端相连；有一钢丝绳（14），该钢丝绳（14）的一端与所述海底管道模型（1）上的第二圆柱接头（8）固定，所述钢丝绳（14）的另一端穿过第二支撑板（43）上的钢丝绳过孔后并绕过滑轮（9）连接至所述拉力弹簧（13）的另一端；所述钢丝绳（14）和所述海底管道模型（1）的轴线在同一平面内；所述多跨支撑装置（5）包括固定支持柱（51）、可转动支持柱（52）和多个管道模型支撑卡板（53）；所述固定支持柱（51）的顶部和中部分别设有连接板（54），所述固定支持柱（51）的底部固定有固定板（55），所述固定板（55）与所述固定支持柱（51）呈垂直布置，所述固定板（55）上设有两个第一通孔；所述可转动支持柱（52）的顶部固定有角度固定板（56），所述可转动支持柱（52）的中部两侧焊接有绳索加固结构（57），所述可转动支持柱（52）的底部与一个管道模型支撑卡板（53）连接；所述角度固定板（56）上设有两个为一组的四组第二通孔，所述角度固定板（56）上第二通孔与所述固定板（55）上第一通孔的位置关系是：每组第二通孔与两个第一通孔的中心距相同，四组第二通孔的中心连线汇交于点A，所述点A与每组第二通孔的中心连线的中点重合，四组第二通孔的中心连线分别记为中心连线L1、中心连线L2、中心连线L3和中心连线L4，所述中心连线L1与两个第一通孔的中心连线的水平投影重合，中心连线L2、中心连线L3和中心连线L4依次与中心连线L1的夹角为15度、30度和45度；所述固定支持柱（51）和所述可转动支持柱（52）之间通过在所述固定板（55）上的两个第一通孔和所述角度固定板（56）上的其中一组第二通孔中设置的固定板连接螺栓（58）连接；每个管道模型支撑卡板（53）包括由对接的两个半片组成的板体，所述板体的对接处设有支撑孔，两个半片的上端通过螺丝与所述可转动支持柱（52）固定，两个半片的下端通过螺丝与一卡板固定板（59）固定；四个管道模型支撑卡板（53）上支撑孔的轴线与板体厚度方向的夹角分别为0度、15度、30度和45度；位于所述可转动支持柱（52）的中部两侧焊接的绳索加固结构（57）与所述横向试验支持架（2）之间分别设有斜拉钢丝绳（15），所述斜拉钢丝绳（15）上连接有第二拉力张紧器（16）；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。