一種用于多跨海底管道渦激振動試驗的多跨支撐裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種海洋工程技術領域的試驗裝置，具體地說，涉及的是一種施加多跨支撐的輔助裝置。
【背景技術】
[0002]隨著陸地油氣資源日益匱乏，人們把更多的目光集中于海洋油氣開發(fā)，海底管道作為海洋油氣開采輸運的生命線，其數(shù)量逐年增多。由于深海海底地形復雜，環(huán)境惡劣，海底管道會不可避免的形成懸跨段，甚至多跨段。海水流經(jīng)懸跨管道時，管道后緣會產(chǎn)生交替的漩渦脫落，當漩渦脫落頻率與管道自振頻率相近時，管道的振動將迫使漩渦脫落頻率固定在管道自振頻率附近，從而發(fā)生“鎖定”現(xiàn)象。管道的渦激振動和“鎖定”現(xiàn)象是導致管道失穩(wěn)、疲勞、甚至破壞的主要因素。
[0003]目前，研究多跨海底管道渦激振動現(xiàn)象的最可靠和最有效的手段是模型試驗。通過模型試驗，可以全方位的觀測渦激振動現(xiàn)象及其主要流-固耦合特征，獲得可靠的試驗結果，用來效驗理論和數(shù)值模型的精度。通過試驗測試的方式可以更好的探究多跨海底管道渦激振動的發(fā)生機理，為工程實際提供必要的試驗參考和技術支持。
[0004]經(jīng)過對現(xiàn)有技術文獻的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段多跨管道渦激振動的研究開展還很不充分，試驗方面的研究遠滯后于工程實際的需求。挪威的MARINTEK研究機構在2000年到2003年期間開展了部分多跨管道的渦激振動試驗，并進一步完善了規(guī)范DNV-RP-F105(2006)，在2002年召開的21界海洋離岸及極地工程國際會議上的文章“VIV response of longfree spanning pipelines”(長自由懸跨管道禍激振動響應研究)詳細介紹了試驗細節(jié)，采用線性彈簧模擬多段懸跨的支撐作用，增加了對來流流場的擾動，而且，現(xiàn)階段傾角來流多跨管道的試驗研究工作未見報道。缺乏合理的試驗裝置，模擬多跨管道的跨肩支撐作用，并且在不同的來流方式都適用，是造成上述現(xiàn)狀的根本原因。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型針對多跨管道試驗研究的不足及存在的難點，提供了多跨海底管道渦激振動試驗中管道模型的支撐裝置，利用該裝置支撐管道模型能夠模擬海底懸跨管道跨中的邊界條件，對多跨管道開展試驗研究，探究其渦激振動機理，為工程實際提供必要的參考和借鑒。另外本裝置即可作為垂直來流下海底管道模型的支撐，還可作為傾角來流下(即來流與海底管道不垂直)海底管道模型的支撐。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型提出的多跨海底管道渦激振動試驗中管道模型的支撐裝置，包括固定支持柱、可轉(zhuǎn)動支持柱和多個管道模型支撐卡板；所述固定支持柱的頂部和中部分別設有連接板，所述固定支持柱的底部固定有固定板，所述固定板與所述固定支持柱呈垂直布置，所述固定板上設有兩個第一通孔；所述可轉(zhuǎn)動支持柱的頂部固定有角度固定板，所述可轉(zhuǎn)動支持柱的中部兩側焊接有繩索加固結構，所述可轉(zhuǎn)動支持柱的底部與一個管道模型卡板連接；所述角度固定板上設有兩個為一組的四組第二通孔，所述角度固定板上第二通孔與所述固定板上第一通孔的位置關系是:每組第二通孔與兩個第一通孔的中心距相同，四組第二通孔的中心連線匯交于點A，所述點A與每組第二通孔的中心連線的中點重合，四組第二通孔的中心連線分別記為中心連線L1、中心連線L2、中心連線L3和中心連線L4，所述中心連線LI與兩個第一通孔的中心連線的水平投影重合，中心連線L2、中心連線L3和中心連線L4依次與中心連線LI的夾角為15度、30度和45度；所述固定支持柱和所述可轉(zhuǎn)動支持柱之間通過在所述固定板上的兩個第一通孔和所述角度固定板上的其中一組第二通孔中設置的固定板連接螺栓連接；每個管道模型卡板包括由對接的兩個半片組成的板體，所述板體的對接處設有支撐孔，兩個半片的上端通過螺絲與所述可轉(zhuǎn)動支持柱固定，兩個半片的下端通過螺絲與一卡板固定板固定；四個管道模型卡板上支撐孔的軸線與板體厚度方向的夾角分別為O度、15度、30度和45度。
[0007]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0008]本實用新型解決了多跨海底管道渦激振動試驗中多跨支撐的施加問題，能夠模擬多種傾角來流下海底管道的跨間支撐。本實用新型中的可轉(zhuǎn)動支持柱為翼型，最大限度的減小了多跨支撐結構對流場的干擾。可轉(zhuǎn)動支持柱兩端通過加固繩索固定，拉力張緊器調(diào)整繩索拉力大小，增強了多跨支撐的穩(wěn)定性。本實用新型裝置加工簡單，使用方便，易于推廣。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型多跨支撐裝置的結構示意圖；
[0010]圖2是圖1所示多跨支撐裝置的右視圖；
[0011]圖3是圖1所示多跨支撐裝置的俯視圖；
[0012]圖4是角度固定板4和可轉(zhuǎn)動支持柱7連接后的仰視圖；
[0013]圖5-1是攻擊來流為O度下固定板3和角度固定板4連接示意圖；
[0014]圖5-2是攻擊來流為15度下固定板3和角度固定板4連接示意圖；
[0015]圖5-3是攻擊來流為30度下固定板3和角度固定板4連接示意圖；
[0016]圖5-4是攻擊來流為45度下固定板3和角度固定板4連接示意圖；
[0017]圖6是圖1中可轉(zhuǎn)動支持柱7、卡板8，卡板固定板9的分解結構放大圖；
[0018]圖7是圖1中可轉(zhuǎn)動支持柱7、卡板8，卡板固定板9的左視放大圖；
[0019]圖8-1是圖2中所述卡板8為45度卡板的示意圖；
[0020]圖8-2是圖2中所述卡板8為30度卡板的示意圖；
[0021]圖8-3是圖2中所述卡板8為15度卡板的示意圖；
[0022]圖9-1是圖8-1所示45度卡板與可轉(zhuǎn)動支持柱7及卡板固定板9連接后的右視圖；
[0023]圖9-2是圖8-2所示30度卡板與可轉(zhuǎn)動支持柱7及卡板固定板9連接后的右視圖；
[0024]圖9-3是圖8-3所示15度卡板與可轉(zhuǎn)動支持柱7及卡板固定板9連接后的右視圖；
[0025]圖10是圖4所示角度固定板4和可轉(zhuǎn)動支持柱7連接后的放大仰視圖。
[0026]圖中:1-固定支持柱，2-連接板，3-固定板，4-角度固定板，5-固定板連接螺栓，6-加固繩索連接螺母，7-可轉(zhuǎn)動支持柱，8-管道模型卡板，9-卡板固定板。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本實用新型進行解釋說明，并不用以限制本實用新型。
[0028]如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型一種多跨海底管道渦激振動試驗的支撐裝置，包括固定支持柱1、可轉(zhuǎn)動支持柱7和多個管道模型支撐卡板8。
[0029]所述固定支持柱I的頂部和中部分別設有連接板2，所述固定支持柱I的底部固定有固定板3，所述固定板3與所述固定支持柱I呈垂直布置，所述固定板3上設有兩個第一通孔。
[0030]所述可轉(zhuǎn)動支持柱7的頂部固定有角度固定板4，所述可轉(zhuǎn)動支持柱7的中部兩側焊接有繩索加固結構，所述可轉(zhuǎn)動支持柱7的底部與一個管道模型卡板8連接。
[0031]所述角度固定板4上設有兩個為一組的四組第二通孔，所述角度固定板4上第二通孔與所述固定板3上第一通孔的位置關系是:每組第二通孔與兩個第一通孔的中心距相同，四組第二通孔的中心連線匯交于點A，所述點A與每組第二通孔的中心連線的中點重合，四組第二通孔的中心連線分別記為中心連線L1、中心連線L2、中心連線L3和中心連線L4，如圖10所示，所述中心連線LI與兩個第一通孔的中心連線的水平投影重合，中心連線L2、中心連線L3和中心連線L4依次與中心連線LI的夾角為15度、30度和45度；如圖4、圖5-1、圖5-2、圖5-3和圖5-4所示。
[0032]所述固定支持柱I和所述可轉(zhuǎn)動支持柱7之間通過在所述固定板3上的兩個第一通孔和所述角度固定板4上的其中一組第二通孔中設置的固定板連接螺栓5連接。
[0033]如圖6和圖7所示，每個管道模型卡板8包括由對接的兩個半片組成的板體，所述板體的對接處設有支撐孔，兩個半片的上端通過螺絲與所述可轉(zhuǎn)動支持柱7固定，兩個半片的下端通過螺絲與一卡板固定板9固定；四個管道模型卡板8上支撐孔的軸線與板體厚度方向的夾角分別為O度、15度、30度和45度，如圖8-1、圖8-2、圖8-3、圖9-1、圖9-2和圖9-3所不。
[0034]盡管上面結合附圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。
【主權項】
1.一種用于多跨海底管道渦激振動試驗的多跨支撐裝置，包括固定支持柱(I)、可轉(zhuǎn)動支持柱(7)和多個管道模型支撐卡板(8);其特征在于: 所述固定支持柱(I)的頂部和中部分別設有連接板(2)，所述固定支持柱(I)的底部固定有固定板(3)，所述固定板(3)與所述固定支持柱(I)呈垂直布置，所述固定板(3)上設有兩個第一通孔； 所述可轉(zhuǎn)動支持柱(7)的頂部固定有角度固定板(4)，所述可轉(zhuǎn)動支持柱(7)的中部兩側焊接有繩索加固結構，所述可轉(zhuǎn)動支持柱(7)的底部與一個管道模型卡板(8)連接； 所述角度固定板(4)上設有兩個為一組的四組第二通孔，所述角度固定板(4)上第二通孔與所述固定板(3)上第一通孔的位置關系是:每組第二通孔與兩個第一通孔的中心距相同，四組第二通孔的中心連線匯交于點A，所述點A與每組第二通孔的中心連線的中點重合，四組第二通孔的中心連線分別記為中心連線L1、中心連線L2、中心連線L3和中心連線L4，所述中心連線LI與兩個第一通孔的中心連線的水平投影重合，中心連線L2、中心連線L3和中心連線L4依次與中心連線LI的夾角為15度、30度和45度； 所述固定支持柱(I)和所述可轉(zhuǎn)動支持柱(7)之間通過在所述固定板(3)上的兩個第一通孔和所述角度固定板(4)上的其中一組第二通孔中設置的固定板連接螺栓(5)連接；每個管道模型卡板(8)包括由對接的兩個半片組成的板體，所述板體的對接處設有支撐孔，兩個半片的上端通過螺絲與所述可轉(zhuǎn)動支持柱(7)固定，兩個半片的下端通過螺絲與一卡板固定板(9)固定；四個管道模型卡板(8)上支撐孔的軸線與板體厚度方向的夾角分別為O度、15度、30度和45度。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于多跨海底管道渦激振動試驗中管道模型的多跨支撐裝置，包括固定支持柱、可旋轉(zhuǎn)支撐柱和多個管道模型支撐卡板；所述固定支撐柱的頂部和中部分別設有連接板，所述固定支撐柱的底部固定有固定板，所述固定板與所述固定支撐柱呈垂直布置，所述固定板上設有兩個第一通孔；所述可轉(zhuǎn)動支持柱的頂部固定有角度固定板，所述可轉(zhuǎn)動支持柱的中部兩側焊接有繩索加固結構，所述可轉(zhuǎn)動支持柱的底部與一個管道模型卡板連接；四個管道模型卡板上支撐孔的軸線與板體厚度方向的夾角分別為0度、15度、30度和45度。本實用新型即可作為垂直來流下海底管道模型的支撐，還可作為傾角來流下(即來流與海底管道不垂直)海底管道模型的支撐。
【IPC分類】G01M10/00, G01M7/02
【公開號】CN205175638
【申請?zhí)枴緾N201520493310
【發(fā)明人】徐萬海, 蘆燕, 崔溦, 馬燁璇
【申請人】天津大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年7月9日