[发明专利]倾角阶梯来流海洋立管涡激‑参激耦合振动试验装置

摘要

本发明公开了一种倾角阶梯来流海洋立管涡激‑参激耦合振动试验装置，包括海洋立管模型、横向试验支持架、拖车、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；轴向力往复装置设置在拖车上且与海洋立管模型的一端连接，轴向力往复装置中的与电机相连的偏心孔盲板上设有多个不同偏心位置的偏心孔，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位置点的偏心距，从而实现轴向力幅值的变化。本发明是试验研究倾角阶梯状来流，变轴向力立管振动试验的必要装备，为工程实际提供必要的试验参考和借鉴。

主权项

一种倾角阶梯来流海洋立管涡激‑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)、拖车(20)、轴向力往复装置、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，所述导线为7芯导线，所述薄壁铜管(51)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应变片(53)，所述应变片(53)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(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，所述主体横梁的两侧顶部均分别设有角度盘(4)；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连接有水平布置的第一角度板，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(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管，所述第二支撑管的顶部连接有水平布置的第二角度板，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长方形豁口，长方形豁口内设有角度卡板(22)，所述角度卡板(22)上设有一个立管安装孔；该试验装置中包括有四个角度卡板(22)，每个角度卡板(22)上的立管安装孔的轴线与角度卡板(22)厚度方向的夹角分别为0度、15度、30度、45度；所述第二支撑板的外侧设有一个滑轮(16)，所述滑轮(16)的滑轮座与第二支撑板之间设有滑轮座垫块(23)，所述滑轮座垫块(23)为楔形块，所述第二支撑板上位于所述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(23)，每个滑轮座垫块(23)上的斜面与第二支撑板接触面之间的夹角分别为15度、30度、45度；所述第二导流板的内侧固定有一流线型整流罩(27)，所述流线型整流罩(27)罩住所述海洋立管模型(1)一端的轴段；所述轴向力往复装置设置在所述拖车上且与所述海洋立管模型(1)的一端连接，所述轴向力往复装置包括支座(37)、电机(36)、连接杆(31)、滑轨(33)、滑块(32)、偏心孔盲板(38)、上部滑轮(34)和下部滑轮(35)，所述电机(36)设置在支座(37)的一端，所述滑轨(33)设置在支座(37)的中部，所述滑块(32)装配在所述滑轨(33)上，所述上部滑轮(34)和下部滑轮(35)均设置在所述支座(37)的另一端，所述偏心孔盲板(38)设置在电机(36)的输出轴上，所述偏心孔盲板(38)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(32)连接；所述海洋立管模型(1)的第二圆柱接头(6)连接钢丝绳(17)，该钢丝绳(17)穿过第二支撑板上的钢丝绳过孔后绕过所述第二支撑板外侧的滑轮(16)后依次连接拉力张紧器(24)、拉力弹簧(19)和拉力传感器(25)，最终连接至所述轴向力往复装置中的滑块(32)上；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；所述电机(36)的输出轴中心、所述连接杆(31)的上下对称面、所述滑块(32)的上下对称面均与所述上部滑轮(34)的滑轮槽的上部边缘位于同一水平高度，所述上部滑轮(34)的滑轮槽边缘与所述下部滑轮(35)的滑轮槽边缘在一条直线上，所述电机(36)连接有变频器，所述电机(36)转动，通过所述连接杆(31)使所述滑块(32)在所述滑轨(33)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(38)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(32)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。