可改變海洋立管束空間布置的渦激振動試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種海洋工程技術領域的試驗裝置，具體地說，涉及的是一種可改變海洋立管束空間布置的渦激振動試驗裝置。
【背景技術】
[0002]隨著經(jīng)濟迅速發(fā)展，生產(chǎn)力的提高，能源消耗越來越大，我國由原來的石油出口國變?yōu)檫M口國。石油已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，海洋石油開發(fā)是世界能源開發(fā)的重要領域。立管系統(tǒng)是深海石油開采系統(tǒng)中不可缺少的關鍵部分。立管連接了海底油氣田和海上作業(yè)平臺，使海上作業(yè)平臺可以進行鉆探、導液、導泥等工作。隨著油氣開采向深海進軍，立管的作業(yè)水深也越來越大，在深水區(qū)域，波浪和海面船體運動對立管造成的損傷逐漸減弱，但海流成為了造成立管損傷的主要因素。海流的作用水深范圍很大，當海流經(jīng)過海洋立管時，立管后緣將產(chǎn)生交替的漩渦脫落，當漩渦脫落頻率與立管自振頻率相近時，立管的振動將迫使漩渦脫落頻率固定在立管自振頻率附近，從而發(fā)生“鎖定”現(xiàn)象。另外海洋立管并不是單獨作業(yè)，在實際的工程應用中，多根立管會組成立管束共同作業(yè)，不同立管的渦激振動會產(chǎn)生相互影響，因此探究多根立管渦激振動具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
[0003]研究立管束渦激振動的最可靠和最有效的手段是模型試驗。通過模型試驗，可以比較全面的了解立管束渦激振動主要特征，以及采用何種方式的抑制措施對立管束渦激振動進行抑制。然而，經(jīng)過對現(xiàn)有的技術文獻調研發(fā)現(xiàn)，國內外立管束渦激振動試驗研究非常少，主要原因缺乏必要的試驗設備。學術界對于如何設計試驗裝置、如何實現(xiàn)多根立管的排布方式，如何能夠實現(xiàn)簡單、高效的調整不同的立管束排布方式等還存在諸多不足。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)階段缺乏立管束渦激振動試驗裝置的技術現(xiàn)狀、以及無法實現(xiàn)如何能夠實現(xiàn)簡單、高效的調整不同的立管束排布方式等技術難題。
[0005]本發(fā)明提出了一種可改變海洋立管束空間布置的渦激振動試驗裝置，包括多個海洋立管模型、橫向試驗支持架、拖車、應變采集儀和計算機，所述海洋立管模型的一端設有第一端部支撐裝置，所述海洋立管模型的另一端設有第二端部支撐裝置，所述第一端部支撐裝置和第二端部支撐裝置的頂部分別與所述橫向試驗支持架的兩端連接，所述橫向試驗支持架固定于所述拖車的底部；所述海洋立管模型包括若干條導線和一薄壁銅管，所述導線的外徑為0.3mm，所述導線為7芯導線，所述薄壁銅管的外徑為8mm、壁厚為Imm ；自所述薄壁銅管的外表面依次向外設有相互緊密接觸的若干層熱縮管和一層硅膠管，所述薄壁銅管與所述熱縮管之間設有多片用于采集應變的應變片，所述應變片通過接線端子與所述導線相連，所述導線的兩端與所述薄壁銅管的一端或分別與所述薄壁銅管的兩端固定；所述薄壁銅管的一端通過銷釘連接有第一圓柱接頭，所述薄壁銅管的另一端通過銷釘連接有第二圓柱接頭；所述橫向試驗支持架包括主體橫梁，所述主體橫梁固定在所述拖車上；所述主體橫梁的兩側分別與第一端部支撐裝置和第二端部支撐裝置連接；所述主體橫梁上、在位于第二端部支撐裝置連接端的外側設有多根拉力固定軸；所述第一端部支撐裝置包括豎直方向的第一支撐桿，所述第一支撐桿的頂部與所述主體橫梁的一端連接，所述第一支撐桿的底部連接有第一支撐板，所述第一支撐板的內側通過導流板固定螺絲連接有與所述第一支撐板平行的第一導流板，所述第一支撐板的中部設有轉盤安裝孔，所述轉盤安裝孔中固定有第一支撐板轉盤，所述第一導流板上、在與所述第一支撐板轉盤對應的位置設有導流板轉盤安裝孔，所述導流板轉盤安裝孔中固定有第一導流板轉盤，所述第一導流板轉盤與所述第一支撐板轉盤的大小相同且位置對正，所述第一支撐板轉盤與所述第一導流板轉盤之間通過轉盤固定螺絲連接；所述第一支撐板轉盤和第一導流板轉盤上均設有多個位置一一對應的通孔，所述通孔的數(shù)量和位置分別與試驗時海洋立管模型的數(shù)量和安裝位置相同，所述第一導流板轉盤上的通孔為立管安裝孔，每個立管安裝孔內設有一個萬向聯(lián)軸節(jié)，所述萬向聯(lián)軸節(jié)的一端通過萬向聯(lián)軸節(jié)螺絲固定在第一支撐板轉盤上，所述萬向聯(lián)軸節(jié)的另一端與一海洋立管模型中的第一圓柱接頭連接；所述第二端部支撐裝置包括豎直方向的第二支撐桿，所述第二支撐桿的頂部與所述主體橫梁的另一端連接，所述第二支撐桿的底部連接有第二支撐板，所述第二支撐板的內側通過導流板固定螺絲連接有與所述第二支撐板平行的第二導流板，所述第二支撐板的中部設有轉盤安裝孔，所述轉盤安裝孔中固定有第二支撐板轉盤，所述第二導流板上、在與所述第二支撐板轉盤對應的位置設有導流板轉盤安裝孔，所述導流板轉盤安裝孔中固定有第二導流板轉盤，所述第二導流板轉盤與所述第二支撐板轉盤的大小相同且位置對正，所述第二支撐板轉盤與所述第二導流板轉盤之間通過轉盤固定螺絲連接；所述第二支撐板轉盤和第二導流板轉盤上均設有多個位置一一對應的通孔，所述通孔的數(shù)量和位置分別與試驗時海洋立管模型的數(shù)量和安裝位置相同；所述第二導流板轉盤上的通孔為立管安裝孔，所述第二支撐板轉盤的外側設有多個滑輪，所述滑輪的個數(shù)與試驗時安裝的海洋立管模型的數(shù)量相同，所述第二支撐板轉盤上位于每個滑輪的下方分別設有一鋼絲繩過線孔，所述海洋立管模型的第二圓柱接頭連接有一條鋼絲繩，所述鋼絲繩通過一鋼絲繩過線孔后繞入第二支撐板轉盤的一滑輪槽中，然后依次連接有拉力彈簧、拉力張緊器、拉力傳感器，最后固定在主體橫梁上的一根拉力固定軸上；所述鋼絲繩和與之連接的海洋立管模型的軸線在同一平面內；所述導線和所述拉力傳感器與所述應變采集儀聯(lián)接，所述應變采集儀與所述計算機連接。
[0006]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0007]本發(fā)明的目的是提供一套可改變海洋立管束空間布置的渦激振動試驗裝置，可實現(xiàn)多根立管的不同排布方式，試驗時針對不同的立管束排布方式，通過調整兩端支撐板轉盤，大大提高了試驗效率，優(yōu)化了試驗中多根立管模型的安裝。整套裝置設計簡單，操作方便，試驗過程中大大節(jié)省了準備時間，是海洋立管束渦激振動試驗必要的試驗裝備。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明中可改變海洋立管束空間布置的渦激振動試驗裝置的結構示意圖；
[0009]圖2是本發(fā)明中橫向試驗支持架的俯視圖；
[0010]圖3是本發(fā)明中海洋立管模型兩端的粗圓柱接頭和細圓柱接頭示意圖；
[0011 ] 圖4是第一端部支撐裝置結構示意圖；
[0012]圖5是第二端部支撐裝置結構示意圖；
[0013]圖6是第一端部支撐板轉盤結構示意圖；
[0014]圖7-1是第二端部支撐板轉盤結構示意圖；
[0015]圖7-2是第二端部支撐板轉盤旋轉90度后結構示意圖；
[0016]圖8是第一、二導流板結構示意圖；
[0017]圖9是第一、二導流板轉盤結構示意圖；
[0018]圖10是橫向試驗支持架與拖車相互位置的俯視圖；
[0019]圖11是本發(fā)明可實現(xiàn)的部分海洋立管束空間布置方式(更多種布置形式不再列出)；
[0020]圖12是海洋立管模型示意圖。
[0021]圖中:
[0022]1-海洋立管模型2-第一、第二端部支撐裝置3-橫向試驗支持架
[0023]4-萬向聯(lián)軸節(jié)5-第一圓柱接頭6-第二圓柱接頭
[0024]7-銷釘8-薄壁銅管9-拉力固定軸
[0025]10-滑輪11-第一、第二支撐方柱 12-第一、第二支撐板
[0026]13-第一支撐板轉盤14-第二支撐板轉盤15-第一、第二導流板
[0027]16-第一、第二導流板轉盤 17-立管安裝孔18-轉盤連接孔
[0028]19-滑輪安裝孔20-鋼絲繩過線孔21-拖車
[0029]22-萬向聯(lián)軸節(jié)螺絲23-固定板24-角度孔
[0030]25-應變片26-熱縮管27-硅膠管
[0031]28-導流板固定螺絲29-加強架30-彈簧
[0032]31-