專利名稱：均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋工程領(lǐng)域，尤其是一種均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
海底管道鋪設(shè)于崎嶇的海床上，由于海床輪廓的不均勻性及海床底流、潮汐等因素的共同作用，在管道鋪設(shè)路徑上的某些區(qū)域，管道暴露在外形成懸空段。在環(huán)境載荷的長(zhǎng)期作用下，懸空段極容易疲勞失效。在各種失效形式中，以渦激振動(dòng)的出現(xiàn)概率最高且危害性最大，即管道上漩渦的周期性脫落引起作用在管道上的橫向及流向交變外力，造成物體振動(dòng)。學(xué)術(shù)界一致認(rèn)為橫向振動(dòng)比流向振動(dòng)要打的多，故而一般限制管件僅在垂直于來流方向上具有自由度，以簡(jiǎn)化問題的復(fù)雜程度。在上述工況下，管件懸空部分的高度一般在管道的直徑范圍左右，海底的表面效應(yīng)/邊界效應(yīng)對(duì)管件振動(dòng)的影響很大，不能運(yùn)用無邊界影響的立管的渦激振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從而造成了該問題試驗(yàn)數(shù)據(jù)的缺乏。另一方面，即使已經(jīng)有一些學(xué)者在采用模型試驗(yàn)的方法來認(rèn)識(shí)海底管道的振動(dòng)問題，但現(xiàn)有的試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵话悴豢紤]管道與來流的耦合作用，而是采用剛性固定的管件，測(cè)量其在均勻來流下的受力情況，由于管道沒有振動(dòng)，不會(huì)對(duì)流場(chǎng)有反饋干擾，一定程度上簡(jiǎn)化了問題的難度。然而，要想更加深入的了解海底管道的振動(dòng)問題，管件與流場(chǎng)的相互耦合還是要考慮在內(nèi)的，遺憾的是，很少有學(xué)者進(jìn)行此方面的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，包括深海管道模塊、 第一端部假體模塊、第二端部假體模塊、第一滑動(dòng)模塊、第二滑動(dòng)模塊、第一固定模塊、第二固定模塊、測(cè)量分析控制模塊和假底模塊，其中深海管道模塊兩端分別與第一端部假體模塊和第二端部假體模塊固定連接，第一滑動(dòng)模塊分別與第一端部假體模塊和第一固定模塊連接，第二滑動(dòng)模塊分別與第二端部假體模塊和第二固定模塊連接，第一固定模塊用于與拖車底部的一端固定連接并與第一滑動(dòng)模塊連接，第二固定模塊用于與拖車底部的另一端固定連接并與第二滑動(dòng)模塊連接，測(cè)量分析控制模塊分別與第一端部假體模塊、第二端部假體模塊、第一滑動(dòng)模塊以及第二滑動(dòng)模塊相連接，假底模塊位于深海管道模塊的下方，用于與拖車底部固定連接。所述第一端部假體模塊包括第一假體外筒、第一三分力儀、第一三分力儀固定板、第一楔塊、第一支座、第一調(diào)整組件、第一固定板、第一墊板、第一擋流板，其中第一假體外筒與第一擋流板固定連接，第一三分力儀分別與深海管道模塊中的第一固定接頭和第一三分力儀固定板相連，第一三分力儀固定板一端與第一三分力儀連接，另一端與第一楔塊固接，第一楔塊貫穿第一擋流板，并在第一擋流板內(nèi)側(cè)與第一擋流板固接，第一擋流板另一側(cè)的第一楔塊與第一墊板連接，第一固定板通過第一墊板與第一楔塊固接，第一調(diào)整組件分別與第一固定板和第一滑動(dòng)模塊固接。所述第二端部假體模塊包括第二假體外筒、第二三分力儀、第二三分力儀固定板、第二楔塊、第二支座、第二調(diào)整組件、第二固定板、第二墊板、第二擋流板，其中第二假體外筒與第二擋流板固定連接，第二三分力儀分別與深海管道模塊中的第二固定接頭和第二三分力儀固定板相連，第二三分力儀固定板一端與第二三分力儀連接，另一端與第二楔塊固接，第二楔塊貫穿第二擋流板，并在第二擋流板內(nèi)側(cè)與第二擋流板固接，第二擋流板另一側(cè)的第二楔塊與第二墊板連接，第二固定板通過第二墊板與第二楔塊固接，第二調(diào)整組件分別與第二固定板和第二滑動(dòng)模塊固接。所述第一滑動(dòng)模塊包括第一動(dòng)力組件、第一法蘭裝置、第一滑塊、第一導(dǎo)鏈、第一滑動(dòng)軌道和第一整流罩，其中第一動(dòng)力組件通過第一法蘭裝置與第一滑動(dòng)軌道相連，第一動(dòng)力組件的旋轉(zhuǎn)軸通過第一導(dǎo)鏈連接至第一滑塊，第一滑塊滑動(dòng)支撐在第一滑動(dòng)軌道上， 并與第一端部假體模塊中的第一調(diào)整組件相固接，第一滑動(dòng)軌道垂直于用于模擬海水環(huán)境的拖曳水池的池底并與第一固定模塊垂直，第一滑動(dòng)軌道的上端與第一固定模塊固定連接，下端自由懸空；第一滑動(dòng)軌道的兩側(cè)安裝有整流罩。所述第二滑動(dòng)模塊包括第二動(dòng)力組件、第二法蘭裝置、第二滑塊、第二導(dǎo)鏈、第二滑動(dòng)軌道和第二整流罩，其中第二動(dòng)力組件通過第二法蘭裝置與第二滑動(dòng)軌道相連，第二動(dòng)力組件的旋轉(zhuǎn)軸通過第二導(dǎo)鏈連接至第二滑塊，第二滑塊滑動(dòng)支撐在第二滑動(dòng)軌道上， 并與第二端部假體模塊中的第二調(diào)整組件相固接，第二滑動(dòng)軌道垂直于用于模擬海水環(huán)境的拖曳水池的池底并與第二固定模塊垂直，第二滑動(dòng)軌道的上端與第二固定模塊固定連接，下端自由懸空；第二滑動(dòng)軌道的兩側(cè)安裝有整流罩。所述第一固定模塊包括第一水平固定板、第一水平固定塊和第一支撐架，其中 第一水平固定板上滑動(dòng)安裝有第一水平固定塊，第一水平固定塊與第一滑動(dòng)模塊中的第一滑動(dòng)軌道固接，第一支撐架上端與拖車固接，下端與第一水平固定板固接。所述第二固定模塊包括第二水平固定板、第二水平固定塊和第二支撐架，其中 第二水平固定板上滑動(dòng)安裝有第二水平固定塊，第二水平固定塊與第二滑動(dòng)模塊中的第二滑動(dòng)軌道固接，第二支撐架上端與拖車固接，下端與第二水平固定板固接。所述測(cè)量分析控制模塊包括數(shù)據(jù)采集器、運(yùn)動(dòng)控制器和顯示器，其中數(shù)據(jù)采集器的輸入端與第一端部假體模塊和二端部假體模塊中的兩個(gè)三分力儀相連接，其輸出端與顯示器相連接；運(yùn)動(dòng)控制器包括運(yùn)動(dòng)控制輸出端口和圖像顯示端口，其中運(yùn)動(dòng)控制輸出端口與第一滑動(dòng)模塊和第二滑動(dòng)模塊中的兩套動(dòng)力組件相連接，圖像顯示端口與顯示器相連接。所述假底模塊包括假底板和支撐腿，其中假底板位于海底管道模塊下方，假底板的邊角處安裝有支撐腿，與拖車底部相連。所述支撐腿包括上支撐腿、下支撐腿和固定旋鈕，其中上支撐腿為空心結(jié)構(gòu)， 下支撐腿套接在上支撐腿內(nèi)，兩者之間通過固定旋鈕固定連接。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明通過在深海管道模型下方設(shè)置假底板，成功的模擬了管道臨近海底時(shí)的海底的表面效應(yīng)；同時(shí)，本發(fā)明通過兩動(dòng)力組件在垂直來流方向上迫使管件發(fā)生周期性的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了管件與流場(chǎng)的相互耦合；本發(fā)明采用特殊的端部假體模塊，其中的第一端部假體模塊與第二端部假體模塊分別固定在第一滑塊和第二滑塊上，與深海管道模型相互獨(dú)立，深海管道模型兩端通過兩三分力儀直接固在第一滑塊和第二滑塊上，因此兩三分力儀測(cè)量得到的數(shù)據(jù)是深海管道模型上實(shí)際所受到的力，而第一端部假體模塊和第二端部假體模塊起到了制造模擬流場(chǎng)的作用，但不對(duì)兩三分力儀直接產(chǎn)生影響，解決了實(shí)驗(yàn)中深海管道模型兩邊出現(xiàn)邊界效應(yīng)的問題；本發(fā)明采用的管件分段的尺寸與實(shí)際管件相仿，這樣子在正常的拖車運(yùn)動(dòng)速度范圍內(nèi)，試驗(yàn)工況可以達(dá)到實(shí)雷諾數(shù)范圍，有效的避免了尺度效應(yīng)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)驗(yàn)裝置在拖車上的安裝示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)驗(yàn)裝置的俯視圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的深海管道模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的端部假體模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的滑動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的滑動(dòng)模塊的側(cè)視圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的固定模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的固定模塊的俯視圖。圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)量分析控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的假底模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1、圖2和圖3所示，本裝置包括深海管道模塊1、第一端部假體模塊2、第二端部假體模塊3、第一滑動(dòng)模塊4、第二滑動(dòng)模塊5、第一固定模塊6、第二固定模塊7、測(cè)量分析控制模塊8和假底模塊11，其中深海管道模塊1兩端分別與第一端部假體模塊2和第二端部假體模塊3連接，第一滑動(dòng)模塊4分別與第一端部假體模塊2和第一固定模塊6連接， 第二滑動(dòng)模塊5分別與第二端部假體模塊3和第二固定模塊7連接，第一固定模塊6與拖車9底部的一端固定連接并與第一滑動(dòng)模塊4連接，第二固定模塊7與拖車9底部的另一端固定連接并與第二滑動(dòng)模塊5連接，測(cè)量分析控制模塊8設(shè)置于拖車9上，分別與第一端部假體模塊2、第二端部假體模塊3、第一固定模塊6、第二固定模塊7相連接，假底模塊11 位于深海管道模塊的下方，與拖車9底部固定連接。如圖2和圖4所示，深海管道模塊1包括第一管道固定接頭102、第二管道固定接頭103和深海管道模型101，其中深海管道模型101兩端分別與第一管道固定接頭102 和第二管道固定接頭103連接，第一管道固定接頭102與第一端部假體模塊2固定連接，第
6二管道固定接頭103與第二端部假體模塊3固定連接。兩個(gè)管道固定接頭和兩個(gè)端部假體模塊之間為固定連接，避免管道模型在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生松動(dòng)。如圖2和圖5所示，第一端部假體模塊2包括第一假體外筒201、第一三分力儀 202、第一三分力儀固定板203、第一楔塊204、第一支座205、第一調(diào)整組件206、第一固定板207、第一墊板208、第一擋流板209，其中第一假體外筒201與第一擋流板209固定，第一三分力儀202分別與深海管道模塊1中的第一固定接頭102和第一三分力儀固定板203 相連，第一三分力儀固定板203 —端與第一三分力儀202連接，另一端與第一楔塊204固接，第一楔塊204貫穿第一擋流板209，并在第一擋流板209內(nèi)側(cè)用第一支座205與第一擋流板209固接，第一擋流板209另一側(cè)的第一楔塊204與第一墊板208連接，第一固定板 207通過第一墊板208與第一楔塊204固接，第一調(diào)整組件206分別與第一固定板207和第一滑動(dòng)模塊4固接。第二端部假體3與第一端部假體模塊2成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具體為，第二端部假體模塊3包括第二假體外筒、第二三分力儀、第二三分力儀固定板、第二楔塊、第二支座、第二調(diào)整組件、第二固定板、第二墊板、第二擋流板，其中第二假體外筒與第二擋流板固定連接， 第二三分力儀分別與深海管道模塊中的第二固定接頭和第二三分力儀固定板相連，第二三分力儀固定板一端與第二三分力儀連接，另一端與第二楔塊固接，第二楔塊貫穿第二擋流板，并在第二擋流板內(nèi)側(cè)與第二擋流板固接，第二擋流板另一側(cè)的第二楔塊與第二墊板連接，第二固定板通過第二墊板與第二楔塊固接，第二調(diào)整組件分別與第二固定板和第二滑動(dòng)模塊固接。如圖2、圖6和圖7所示，第一滑動(dòng)模塊4包括第一動(dòng)力組件401、第一法蘭裝置 402、第一滑塊403、第一導(dǎo)鏈404、第一滑動(dòng)軌道405和第一整流罩406，其中第一動(dòng)力組件401通過第一法蘭裝置402與第一滑動(dòng)軌道405相連，其旋轉(zhuǎn)軸通過第一導(dǎo)鏈404連接至第一滑塊403，第一滑塊403滑動(dòng)支撐在第一滑動(dòng)軌道405上，并與第一端部假體模塊2 中的第一調(diào)整組件206相固接，第一滑動(dòng)軌道405垂直于拖曳水池10池底并與第一固定模塊6垂直，其上端與第一固定模塊6固定連接，下端自由懸空；第一滑動(dòng)軌道405的兩側(cè)安裝有整流罩406。第二滑動(dòng)模塊5與第一滑動(dòng)模塊4成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具體為，第二滑動(dòng)模塊5包括第二動(dòng)力組件、第二法蘭裝置、第二滑塊、第二導(dǎo)鏈、第二滑動(dòng)軌道和第二整流罩，其中 第二動(dòng)力組件通過第二法蘭裝置與第二滑動(dòng)軌道相連，第二動(dòng)力組件的旋轉(zhuǎn)軸通過第二導(dǎo)鏈連接至第二滑塊，第二滑塊滑動(dòng)支撐在第二滑動(dòng)軌道上，并與第二端部假體模塊中的第二調(diào)整組件相固接，第二滑動(dòng)軌道垂直于用于模擬海水環(huán)境的拖曳水池的池底并與第二固定模塊垂直，第二滑動(dòng)軌道的上端與第二固定模塊固定連接，下端自由懸空；第二滑動(dòng)軌道的兩側(cè)安裝有整流罩。如圖2、圖8和圖9所示，第一固定模塊6包括第一水平固定板601、第一水平固定塊602和第一支撐架603 ；其中第一水平固定板601上滑動(dòng)安裝有第一水平固定塊602， 第一水平固定塊602與第一滑動(dòng)模塊4中的第一滑動(dòng)軌道405固接；第一支撐架603上端與拖車9固接，下端與第一水平固定板601固接。第二固定模塊7與第一固定模塊6成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具體為，第二固定模塊7包括第二水平固定板、第二水平固定塊和第二支撐架，其中第二水平固定板上滑動(dòng)安裝有第二水平固定塊，第二水平固定塊與第二滑動(dòng)模塊中的第二滑動(dòng)軌道固接，第二支撐架上端與拖車固接，下端與第二水平固定板固接。如圖10所示，測(cè)量分析控制模塊8包括數(shù)據(jù)采集器801、運(yùn)動(dòng)控制器802和顯示器803，其中數(shù)據(jù)采集器801的輸入端與第一端部假體模塊2和第二端部假體模塊3中的兩個(gè)三分力儀相連接，其輸出端與顯示器803相連接；運(yùn)動(dòng)控制器802包括運(yùn)動(dòng)控制輸出端口和圖像顯示端口，其中運(yùn)動(dòng)控制輸出端口與第一滑動(dòng)模塊4和第二滑動(dòng)模塊5中的兩套動(dòng)力組件相連接，圖像顯示端口與顯示器803相連接。如圖11所示，假底模塊11由假底板1101和支撐腿1102組成，假底板1101位于深海管道模塊1下方，假底板的邊角上安裝有支撐腿1102，支撐腿1102與拖車9底部相連。支撐腿1101由上支撐腿1103、下支撐腿1104和固定旋鈕1105組成上支撐腿 1103為空心結(jié)構(gòu)，下支撐腿1102套接在上支撐腿1103內(nèi)，兩者之間通過固定旋鈕1105固
定連接。工作原理
試驗(yàn)時(shí)，由測(cè)量分析控制模塊8中的運(yùn)動(dòng)控制器802向第一滑動(dòng)模塊4和第二滑動(dòng)模塊5的動(dòng)力組件以及拖車9發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令拖車9以一定速度在拖曳水池10中沿水平方向前行，在靜水中前進(jìn)獲得相對(duì)速度，以模擬深海管道模型101靜置于均勻來流中的情形，拖車9速度應(yīng)根據(jù)深海管道模型101的尺寸配合實(shí)際海況下的雷諾數(shù)合理選??；而兩動(dòng)力組件帶動(dòng)深海管道模塊1以設(shè)定的振幅和頻率沿垂直來流方向在第一滑動(dòng)模塊2和第二滑動(dòng)模塊3的滑動(dòng)軌道上做往復(fù)振動(dòng)，以模擬局部分段受迫振動(dòng)的情形；根據(jù)實(shí)驗(yàn)工況不同，可以通過固定旋鈕1105改變支撐腿1102長(zhǎng)度，調(diào)節(jié)深海管道模塊1與假底模塊11之間距離， 獲得最佳實(shí)驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)過程中，第一端部假體模塊2和第二端部假體模塊3中的三分力儀測(cè)出深海管道模型101在實(shí)驗(yàn)過程中的所受力的大小，并將數(shù)值傳輸?shù)綔y(cè)量分析控制模塊8中的數(shù)據(jù)采集器801，數(shù)據(jù)采集器801進(jìn)而將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器803顯示成可視數(shù)據(jù)。 顯示器803的另一個(gè)作用就是顯示運(yùn)動(dòng)控制器802發(fā)出的控制指令。本發(fā)明通過在深海管道模型101下方設(shè)置假底板1101，成功的模擬了管道臨近海底時(shí)的海底的表面效應(yīng)；同時(shí)，本發(fā)明通過第一滑動(dòng)模塊4和第二滑動(dòng)模塊5的動(dòng)力組件在垂直來流方向上迫使管件發(fā)生周期性的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了管件與流場(chǎng)的相互耦合；本發(fā)明采用特殊的端部假體裝置，其中的第一端部假體模塊2和第二端部假體模塊3分別固定在第一滑動(dòng)模塊4和第二滑動(dòng)模塊5的滑塊上，與深海管道模型相互獨(dú)立，深海管道模型兩端通過三分力儀直接固定在第一滑動(dòng)模塊4和第二滑動(dòng)模塊5的滑塊上，因此三分力儀測(cè)量得到的數(shù)據(jù)是深海管道模型上實(shí)際所受到的力，而第一端部假體模塊2和第二端部假體模塊 3起到了制造模擬流場(chǎng)的作用，但不對(duì)兩三分力儀直接產(chǎn)生影響，解決了實(shí)驗(yàn)中深海管道模型兩邊出現(xiàn)邊界效應(yīng)的問題；本發(fā)明采用的管件分段的尺寸與實(shí)際管件相仿，在正常的拖車9運(yùn)動(dòng)速度范圍內(nèi)，試驗(yàn)工況可以達(dá)到實(shí)雷諾數(shù)范圍，有效的避免了尺度效應(yīng)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括深海管道模塊、第一端部假體模塊、第二端部假體模塊、第一滑動(dòng)模塊、第二滑動(dòng)模塊、第一固定模塊、第二固定模塊、測(cè)量分析控制模塊和假底模塊，其中深海管道模塊兩端分別與第一端部假體模塊和第二端部假體模塊固定連接，第一滑動(dòng)模塊分別與第一端部假體模塊和第一固定模塊連接，第二滑動(dòng)模塊分別與第二端部假體模塊和第二固定模塊連接，第一固定模塊用于與拖車底部的一端固定連接并與第一滑動(dòng)模塊連接，第二固定模塊用于與拖車底部的另一端固定連接并與第二滑動(dòng)模塊連接，測(cè)量分析控制模塊分別與第一端部假體模塊、第二端部假體模塊、第一滑動(dòng)模塊以及第二滑動(dòng)模塊相連接，假底模塊位于深海管道模塊的下方，用于與拖車底部固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述深海管道模塊包括第一管道固定接頭、第二管道固定接頭和深海管道模型，其中深海管道模型兩端分別與第一管道固定接頭和第二管道固定接頭連接，第一管道固定接頭與第一端部假體模塊固定連接，第二管道固定接頭與第二端部假體模塊固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述第一端部假體模塊包括第一假體外筒、第一三分力儀、第一三分力儀固定板、第一楔塊、第一支座、第一調(diào)整組件、第一固定板、第一墊板、第一擋流板，其中第一假體外筒與第一擋流板固定連接，第一三分力儀分別與深海管道模塊中的第一固定接頭和第一三分力儀固定板相連，第一三分力儀固定板一端與第一三分力儀連接，另一端與第一楔塊固接，第一楔塊貫穿第一擋流板，并在第一擋流板內(nèi)側(cè)與第一擋流板固接，第一擋流板另一側(cè)的第一楔塊與第一墊板連接，第一固定板通過第一墊板與第一楔塊固接，第一調(diào)整組件分別與第一固定板和第一滑動(dòng)模塊固接；所述第二端部假體模塊包括第二假體外筒、第二三分力儀、第二三分力儀固定板、第二楔塊、第二支座、第二調(diào)整組件、第二固定板、第二墊板、第二擋流板，其中第二假體外筒與第二擋流板固定連接，第二三分力儀分別與深海管道模塊中的第二固定接頭和第二三分力儀固定板相連，第二三分力儀固定板一端與第二三分力儀連接，另一端與第二楔塊固接， 第二楔塊貫穿第二擋流板，并在第二擋流板內(nèi)側(cè)與第二擋流板固接，第二擋流板另一側(cè)的第二楔塊與第二墊板連接，第二固定板通過第二墊板與第二楔塊固接，第二調(diào)整組件分別與第二固定板和第二滑動(dòng)模塊固接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述第一滑動(dòng)模塊包括第一動(dòng)力組件、第一法蘭裝置、第一滑塊、第一導(dǎo)鏈、 第一滑動(dòng)軌道和第一整流罩，其中第一動(dòng)力組件通過第一法蘭裝置與第一滑動(dòng)軌道相連， 第一動(dòng)力組件的旋轉(zhuǎn)軸通過第一導(dǎo)鏈連接至第一滑塊，第一滑塊滑動(dòng)支撐在第一滑動(dòng)軌道上，并與第一端部假體模塊中的第一調(diào)整組件相固接，第一滑動(dòng)軌道垂直于用于模擬海水環(huán)境的拖曳水池的池底并與第一固定模塊垂直，第一滑動(dòng)軌道的上端與第一固定模塊固定連接，下端自由懸空；第一滑動(dòng)軌道的兩側(cè)安裝有整流罩；所述第二滑動(dòng)模塊包括第二動(dòng)力組件、第二法蘭裝置、第二滑塊、第二導(dǎo)鏈、第二滑動(dòng)軌道和第二整流罩，其中第二動(dòng)力組件通過第二法蘭裝置與第二滑動(dòng)軌道相連，第二動(dòng)力組件的旋轉(zhuǎn)軸通過第二導(dǎo)鏈連接至第二滑塊，第二滑塊滑動(dòng)支撐在第二滑動(dòng)軌道上，并與第二端部假體模塊中的第二調(diào)整組件相固接，第二滑動(dòng)軌道垂直于用于模擬海水環(huán)境的拖曳水池的池底并與第二固定模塊垂直，第二滑動(dòng)軌道的上端與第二固定模塊固定連接，下端自由懸空；第二滑動(dòng)軌道的兩側(cè)安裝有整流罩。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述第一固定模塊包括第一水平固定板、第一水平固定塊和第一支撐架，其中第一水平固定板上滑動(dòng)安裝有第一水平固定塊，第一水平固定塊與第一滑動(dòng)模塊中的第一滑動(dòng)軌道固接，第一支撐架上端用于與拖車固接，下端與第一水平固定板固接；所述第二固定模塊包括第二水平固定板、第二水平固定塊和第二支撐架，其中第二水平固定板上滑動(dòng)安裝有第二水平固定塊，第二水平固定塊與第二滑動(dòng)模塊中的第二滑動(dòng)軌道固接，第二支撐架上端用于與拖車固接，下端與第二水平固定板固接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述測(cè)量分析控制模塊包括數(shù)據(jù)采集器、運(yùn)動(dòng)控制器和顯示器，其中數(shù)據(jù)采集器的輸入端與第一端部假體模塊和二端部假體模塊中的兩個(gè)三分力儀相連接，其輸出端與顯示器相連接；運(yùn)動(dòng)控制器包括運(yùn)動(dòng)控制輸出端口和圖像顯示端口，其中運(yùn)動(dòng)控制輸出端口與第一滑動(dòng)模塊和第二滑動(dòng)模塊中的兩套動(dòng)力組件相連接，圖像顯示端口與顯示器相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述假底模塊包括假底板和支撐腿，其中假底板位于海底管道模塊下方， 假底板的邊角處安裝有支撐腿，用于與拖車底部相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述支撐腿包括上支撐腿、下支撐腿和固定旋鈕，其中上支撐腿為空心結(jié)構(gòu)，下支撐腿套接在上支撐腿內(nèi)，上支撐腿與下支撐腿之間通過固定旋鈕固定連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種均勻流下的深海管道分段模型垂直來流強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，包括深海管道模塊、假體模塊、固定模塊、滑動(dòng)模塊、測(cè)量分析控制模塊和假底模塊，其中，深海管道模塊兩端分別與端部假體模塊連接，滑動(dòng)模塊分別與端部假體和固定模塊連接，固定模塊與拖車底部固定連接，測(cè)量分析控制模塊設(shè)置于拖車上，分別與端部假體模塊、滑動(dòng)模塊相連接，假底模塊與拖車底部固定連接。本發(fā)明通過在深海管道模型下方設(shè)置假底板，可以模擬海底的表面效應(yīng)；實(shí)現(xiàn)了管件與流場(chǎng)的相互耦合；采用特殊的端部假體模塊，解決了深海管道模型兩邊邊界效應(yīng)的問題；本發(fā)明采用的管件分段的尺寸與實(shí)際管件相仿，試驗(yàn)工況可以達(dá)到實(shí)雷諾數(shù)范圍。
文檔編號(hào)G01M7/04GK102359855SQ201110232579
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者付世曉, 周青, 宋斌, 宋磊建, 張蒙蒙 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)