倾角阶梯来流条件深海张紧式单根立管涡激振动试验装置

摘要

本发明公开了一种倾角阶梯来流条件深海张紧式单根立管涡激振动试验装置，包括海洋立管模型、横向试验支持架、拖车、应变采集仪和计算机，海洋立管模型的两端设有与横向试验支持架连接的端部支撑装置，横向试验支持架固定于拖车的底部；海洋立管模型包括若干条导线和一薄壁铜管，海洋立管模型一端的轴段设有流线型整流罩，导线和拉力传感器与应变采集仪联接。本发明可实现大雷诺数、大长径比的深海立管涡激振动试验观测，同时本发明装置的设计简单，安装调试方便，造价低廉，是深海立管涡激振动试验研究必不可少的装置措施，弥补了学术界缺乏倾角阶梯状来流条件深海张紧式单根立管涡激振动试验装备的空白，具有重要的推广应用价值和科学意义。

主权项

一种倾角阶梯来流条件深海张紧式单根立管涡激振动试验装置，包括海洋立管模型(1)、横向试验支持架(3)、拖车、应变采集仪和计算机，其特征在于，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的两端连接，所述横向试验支持架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塑管(55)和一层硅胶管(56)，所述薄壁铜管(51)与所述热塑管(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(13)，所述第一支撑管(13)的顶部连接有水平布置的第一角度板(21)，所述第一支撑管(13)的底部连接有第一支撑板(14)，所述第一支撑板(14)的内侧通过螺栓连接有与所述第一支撑板(14)平行的第一导流板(11)，所述第一导流板(11)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(15)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(13)，所述第二支撑管(13)的顶部连接有水平布置的第二角度板(21)，所述第二支撑管(13)的底部连接有第二支撑板(14)，所述第二支撑板(14)的内侧通过螺栓连接有与所述第二支撑板(14)平行的第二导流板(11)，所述第二导流板(11)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(14)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(14)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(14)上位于每个滑轮座的下方分别设有一钢丝绳过孔；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(14)接触面之间的夹角分别为15度、30度、45度；所述第二导流板(11)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；所述主体横梁上、位于与第二端部支撑装置的连接端一侧连接有一个数拉力传感器(25)，所述拉力传感器的另一端依次连接有拉力张紧器(24)和拉力弹簧(19)；自所述海洋立管模型中的第二圆柱接头(6)，穿过第二支撑板(14)上的钢丝绳过孔后绕过滑轮(16)至拉力弹簧的另一端连接有钢丝绳(17)；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。