CN102410920B - 阶梯剪切流下顶部可运动斜置立管涡激振动旋转测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海洋工程技术领域的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，包括立管模型机构、测量分析系统平台模块、驱动模块、顶部悬臂模块、圆筒轴分段模块、底部立管固定模块、底部支撑模块和振荡模块，立管模型机构固定于振荡模块与底部立管固定模块之间，振荡模块固定于顶部悬臂模块上，驱动模块分别与圆筒轴分段模块和顶部悬臂模块相连接，顶部悬臂模块的左右两端分别与圆筒轴分段模块相连，测量分析系统平台模块分别与立管模型、顶部悬臂模块、振荡模块以及底部立管固定模块相连。本发明能够模拟实际尺寸立管阶梯剪切流场、立管顶部平台运动。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域的装置，具体地涉及一种斜置于海洋工程深水池中柔性立管模型在阶梯剪切流下顶端可运动的涡激振荡旋转测试装置。
背景技术
根据流体力学，将柱状结构物置于一定速度的来流当中，其两侧会发生交替泻涡。与漩涡的生成和泻放相关联，柱体会受到横向和流向的脉动压力。如果此时柱体是弹性支撑的，那么脉动流体力会引发柱体的振动，柱体的振动反过来又会改变其尾流结构。这种流体结构物相互作用的问题称为涡激振动。例如在海流或海洋平台运动的作用下，悬置于海中的海洋平台立管、拖缆、海底管线、spar平台的浮筒、系泊缆索等柔性管件上会出现涡激振动现象，将会导致柔性管件的疲劳破坏。
由于海洋油气开采向深水推进，深水环境中的立管可视为细长柔性结构，小变形理论不再适用，这使得立管的涡激振动问题更加突出。目前为止，对柔性管件涡激振动现象的研究最重要的方法之一就是模型测试方法。测试中模拟的现象更加接近于自然界中的真实情况，采用先进的测试装置可以保证测试数据的可靠性。通过模型测试的方法可以设计出更好的抑制海洋立管涡激振动的抑振装置。
经过对现有技术的检索发现，目前的涡激振动测试装置一般在拖曳海洋工程深水池中进行，有的在环形水槽中进行，有的用拖船拖动立管进行涡激振动测试。在第14届国际近海与极地工程会议“Proceedings of the Fourteen(2004)InternationalOffshore and Polar Engineering Conference”中的论文“Laboratory Investigationof Long Riser VIV Response”(长立管涡激振动响应的测试研究)是关于柔性管件涡激振动测试研究的，文中提到了一种柔性管件涡激振动模型测试技术，把柔性立管横置于拖曳水池中，拖车拖动立管模型产生均匀流场。用布置在立管内部的加速度传感器来测量立管的运动，在立管壁内布置光栅测量立管壁内的应变量。经分析，该测试技术的不足之处在于：1.一般只能模拟小尺度管件的涡激振动，难以有效的进行实雷诺数下的涡激振动测试。2.受拖曳海洋工程深水池长度的限制，所得到的测试段距离较小，测得的测试数据较少。3.一般只能模拟均匀流场中立管的涡激振动，不能模拟阶梯流场中立管的涡激振动。4.不能进行强迫振荡试验。5.不能模拟海洋平台运动，从而研究海洋平台运动对立管涡激振动的影响。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，能够模拟实际尺寸立管、阶梯剪切流场、海洋平台运动，且可以长时间置于海洋工程深水池中进行柔性立管模型的涡激振动旋转测试。
根据本发明的一个方面，提供一种阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，包括立管模型机构、测量分析系统平台模块、驱动模块、顶部悬臂模块、圆筒轴分段模块、底部立管固定模块、底部支撑模块、以及振荡模块，其中，所述立管模型机构固定设置于所述振荡模块与所述底部立管固定模块之间，所述振荡模块固定于所述顶部悬臂模块上，所述圆筒轴分段模块垂直置于海洋工程深水池中并分别与所述底部支撑模块、驱动模块、以及顶部悬臂模块垂直连接，所述底部支撑模块固定设置于海洋工程深水池的所述升降底上，所述驱动模块分别与所述圆筒轴分段模块以及所述顶部悬臂模块相连接并输出动力，所述顶部悬臂模块的左右两端分别与所述圆筒轴分段模块相连，所述测量分析系统平台模块分别与所述顶部悬臂模块以及底部立管固定模块相连并接收检测数据；
所述的立管模型机构包括连接板、轨道、滑块、立管模型、第一万向节、第二万向节、三分力传感器、滑动轴、第一立管固定接头、第二立管固定接头、直线轴承、缓冲弹簧、以及立管固定座，其中，所述三分力传感器设置于所述立管模型的顶端，所述第一立管固定接头的两端分别与所述立管模型的顶端以及所述第一万向节的一端相连，所述第一万向节的另一端固定设置于所述立管固定座上，所述第二立管固定接头的两端分别与所述立管模型的底端以及所述第二万向节的一端相连，所述第二万向节的另一端固定设置于所述三分力传感器上，所述直线轴承与所述滑动轴相连，所述直线轴承固定在所述连接板上，所述立管固定座与所述滑块固定连接，控制所述驱动伺服电机能够使所述滑块沿着所述轨道滑动，所述直线轴承与所述缓冲弹簧相连，所述测量分析系统平台模块2分别与所述立管模型38相连并接收检测数据。
优选地，所述立管模型的单位长度质量与其单位长度排开水的质量之比为1：1。
优选地，所述测量分析系统平台模块包括测量单元、水下录像单元、计算单元、以及无线传输单元，其中，所述计算单元设置于海洋工程深水池的拖车机房内并与所述无线传输单元相连接以传输所述水下录像单元和测量单元输出的无线测量信号，所述计算单元实时地对接收到的无线测量信号进行存储和处理。
优选地，所述驱动模块包括伺服驱动电机、传递齿轮、变速齿轮箱、驱动齿轮、驱动轴、以及可调节支撑底座，其中，所述伺服驱动电机与变速齿轮箱相连接，所述变速齿轮箱与驱动轴相连接，所述驱动轴与驱动齿轮相连接，所述伺服驱动电机、变速齿轮箱、驱动齿轮、驱动轴分别固定设置于所述可调节支撑底座实现封装，所述可调节支撑底座用于安装于海洋工程深水池拖车的钢架上，所述传递齿轮与伺服驱动电机相连接。
优选地，所述驱动模块中的变速齿轮箱的减速比为40：1，所述传递齿轮的减速比为7。
优选地，所述顶部悬臂模块包括悬臂、斜拉锁、桁架和套筒，其中，所述斜拉锁的一端与所述圆筒轴分段模块相连、另一端与所述悬臂相连以提供预应力，所述套筒套接于所述立管模型机构的下部，所述悬臂与所述圆筒轴分段模块连接，所述套筒套接于所述立管模型的下端点及整个下部的外侧，所述悬臂下部通过所述桁架连接至所述顶部悬臂模块及圆筒轴。
优选地，所述圆筒轴分段模块包括若干段由连接法兰固定相连的圆筒轴分段机构，每个所述圆筒轴分段机构的两个端部均环形布置有螺栓孔，所述圆筒轴分段机构与海洋工程深水池的升降底相垂直。
优选地，所述底部立管固定模块包括圆筒轴连接法兰盘、圆筒轴、立管底部固定端、圆筒轴上开口、圆筒轴下开口，其中，所述圆筒轴的上部通过所述连接法兰盘与所述圆筒轴分段模块或所述底部立管固定模块连接、下部通过所述圆筒轴连接法兰盘与所述底部支撑模块连接，所述立管模型通过所述立管底部固定端穿过所述圆筒轴上开口和圆筒轴下开口固定在所述圆筒轴内部。
优选地，所述底部支撑模块包括底部支撑法兰盘、底部固定轴承、底部固定轴、底部基座，其中，所述底部固定轴的上端通过所述底部支撑法兰盘与所述圆筒轴分段模块或所述底部立管固定模块连接、下端整体插入到所述底部固定轴承内，轴承实现油密，所述底部固定轴承焊接在所述底部基座上，所述底部基座通过高强度螺丝与水池升降底连接。
优选地，所述振荡模块包括支持钢架、水平振荡轨道、水平振荡滑块、垂直振荡轨道、垂直振荡滑块、支持架轨道和振荡电机，其中，所述振荡模块通过其支持钢架焊接固定于所述顶部悬臂模块上，所述支持钢架与水平振荡轨道连接，所述立管模型机构的顶端固定装置与所述支持架轨道连接，所述支持架轨道连接在所述水平激振滑块下面能够在水平方向振荡，所述垂直振荡轨道连接在所述支持架轨道下，能够随着所述水平振荡滑块运动，所述水平振荡滑块连接在所述水平振荡轨道上，可以在所述水平振荡轨道上往复运动，所述水平振荡轨道固定在所述顶部悬臂模块上，所述振荡电机包括三组，分别对称安装在所述水平振荡轨道、垂直振荡轨道、以及支持架轨道上，控制水平振荡滑块和垂直振荡滑块分别沿水平振荡轨道以及垂直振荡轨道运动。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
1、本发明可以实现立管在阶梯剪切来流作用下的涡激振动测试；
2、其旋转装置可以大大延长测试时间，增加了测试数据的准确性；
3、本发明可以充分利用海洋工程深水池的深度模拟大型管件的实雷诺数涡激振动；
4、本发明采用模块化设计，优点在于便于安装，便于升级与更改，并满足不同的功能要求；
5、本发明能够更加真实的模拟海洋真实环境的流场，比以往在拖曳海洋工程深水池以及拖船上测试有显著的进步。
6.本发明能够模拟立管顶部海洋平台运动，进行更为真实的涡激振动测试；
7.本发明的振荡模块能以一定频率和振幅进行强迫振荡。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是驱动模块的结构正视图；
图3是驱动模块结构示意图；
图4是顶部悬臂模块的结构示意图；
图5是顶部悬臂模块中悬臂结构的示意图；
图6是底部支撑模块的结构正视图示意图；
图7是立管模型机构中底部固定端的侧视图；
图8是立管模型机构中底部固定端的仰视图；
图9是立管模型机构中顶部固定端的结构示意图；
图10是立管模型机构结构示意图；
图11是立管下端固定模块的结构示意图；
图12是振荡模块的结构示意图；
图13是振荡电机的结构示意图；
图14是底部支撑模块的结构局部放大图；
图15是测量分析系统平台模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明实施例的详细说明和具体实施方式：各实施例以本发明所述及技术方案为前提进行实施，给出详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于以下实施例。
如图1所示，在本实施例中，所述阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置包括立管模型机构1、测量分析系统平台模块2、驱动模块3、顶部悬臂模块4、圆筒轴分段模块5、底部立管固定模块6、底部支撑模块7、以及振荡模块8。其中，所述立管模型机构1固定设置于所述振荡模块8与所述底部立管固定模块6之间，所述振荡模块8固定于所述顶部悬臂模块4上，所述圆筒轴分段模块5垂直置于海洋工程深水池中并分别与所述底部支撑模块7、驱动模块3、以及顶部悬臂模块4垂直连接，所述底部支撑模块7固定设置于海洋工程深水池的所述升降底9上，所述驱动模块3分别与所述圆筒轴分段模块5以及所述顶部悬臂模块4相连接并输出动力，所述顶部悬臂模块4的左右两端分别与所述圆筒轴分段模块5相连。所述立管模型机构1包括立管模型38，所述测量分析系统平台模块2分别与所述立管模型机构1的立管模型38、顶部悬臂模块4以及底部立管固定模块6相连并接收检测数据。
如图15所示，所述测量分析系统平台模块2包括：测量单元11、水下录像单元12、计算单元13、以及无线传输单元14，其中，所述计算单元13设置于海洋工程深水池的拖车10的机房内并与所述无线传输单元14相连接以传输所述水下录像单元12和测量单元11输出的无线测量信号，所述计算单元13实时地对接收到的无线测量信号进行存储和处理。
如图2和图3所示，所述驱动模块3包括变速齿轮箱15、伺服驱动电机16、传递齿轮17、驱动轴18、以及驱动齿轮20，其中，所述伺服驱动电机16与所述变速齿轮箱15相连接，所述变速齿轮箱15与所述驱动轴18相连接，所述驱动轴18与所述驱动齿轮20相连接，所述传递齿轮17与伺服驱动电机16相连接，所述伺服驱动电机16、变速齿轮箱15、驱动齿轮20、驱动轴18分别固定设置于可调节支撑底座19上，实现封装。所述可调节支撑底座19安装于海洋工程深水池拖车10的钢架上。优选地，所述变速齿轮箱15的减速比为40：1。所述传递齿轮的减速比为7。
如图4所示，所述顶部悬臂模块4包括斜拉锁21、悬臂22、斜撑23、顶部悬臂圆筒轴24，其中，所述悬臂22上部通过所述斜拉锁21与所述顶部悬臂圆筒轴24相连接，所述斜拉锁21为悬臂提供预应力，所述悬臂22下部通过所述斜撑23与所述顶部悬臂圆筒轴24相连接。所述悬臂22的末端将与图12中示出的所述振荡模块中的钢架47连接。
如图5所示，所述悬臂22采用预应力矩形钢桁架结构。桁架分段间使用连接板连接。桁架的腹杆和弦杆的尺寸分别为，腹杆：外径0.05m，厚度0.004m，弦杆：外径0.03m，厚度0.004m。所述悬臂长度为18m。
所述套筒46具体套接于所述立管模型38的下端点及整个下部的外侧，使带套筒部分的所述立管模型38在测试装置旋转中不受水流的作用，从而实现模拟阶梯剪切流。
所述底部支撑模块7包括底部支撑法兰盘27、底部固定轴承28、底部固定轴29、底部基座30，其中，所述底部固定轴29的上端通过所述底部支撑法兰盘27与所述圆筒轴分段模块5或所述底部立管固定模块6连接、下端整体插入到所述底部固定轴承28内，轴承实现油密，所述底部固定轴承28焊接在所述底部基座30上，所述底部基座30通过高强度螺丝与水池升降底9连接。
所述圆筒轴分段模块5包括若干段由连接法兰固定相连的圆筒轴分段机构，每个所述圆筒轴分段机构的两个端部均环形布置有螺栓孔，所述圆筒轴分段机构与海洋工程深水池的升降底9相垂直。
如图7、图8、图9和图10所示，所述立管模型机构1包括连接板31、缓冲弹簧32、直线轴承33、滑动轴34、三分力传感器35、第一万向节36、第二万向节55、第一立管固定接头37、第二立管固定接头56、立管模型38、轨道40、滑块41、立管固定座42，其中，所述三分力传感器35设置于所述立管模型38的顶端，所述第一立管固定接头37的两端分别与所述立管模型38的顶端以及第一万向节36的一端相连，所述第一万向节36的另一端固定设置于立管固定座42上。所述第二立管固定接头56的两端分别与所述立管模型38的底端以及所述第二万向节55的一端相连，所述第二万向节55的另一端固定设置于所述三分力传感器35上，所述直线轴承33与所述滑动轴34相连，所述缓冲弹簧32与所述直线轴承33相连，所有的所述直线轴承33固定在所述连接板31上，所述立管固定座42与所述滑块41固定连接，通过控制所述驱动伺服电机39能够使所述滑块41沿着所述轨道40滑动。优选地，所述立管模型38的单位长度质量与其单位长度排开水的质量之比为1：1。
如图11所示，所述底部立管固定模块6包括圆筒轴连接法兰盘25、圆筒轴26、连接法兰盘27、立管底部固定端43、圆筒轴上开口44、圆筒轴下开口45。其中，所述圆筒轴26的上部通过所述连接法兰盘27与所述圆筒轴分段模块5或所述底部立管固定模块6连接、下部通过所述圆筒轴连接法兰盘25与所述底部支撑模块7连接。所述立管模型38通过所述立管底部固定端43穿过所述圆筒轴上开口44和圆筒轴下开口45固定在所述圆筒轴26内部。
如图12所示，所述振荡模块8包括支持钢架47、水平振荡轨道48、水平振荡滑块49、垂直振荡轨道50、垂直振荡滑块51、端部支撑机构52、支持架轨道53、以及振荡电机54。其中，所述振荡模块8通过其支持钢架47焊接固定于所述顶部悬臂模块4上，所述支持钢架47与水平振荡轨道48连接，所述立管模型机构1中的顶端固定装置与所述端部支撑机构52连接，所述支持架轨道53连接在所述水平振荡滑块49下面能够在水平方向振荡，所述垂直振荡轨道50连接在所述支持架轨道53下，能够随着所述水平振荡滑块49运动，所述水平振荡滑块49连接在所述水平振荡轨道48上，可以在所述水平振荡轨道48上往复运动，所述水平振荡轨道48固定在所述顶部悬臂模块4上，六个所述振荡电机54分三组，分别对称安装在所述水平振荡轨道48、垂直振荡轨道50以及支持架轨道53上，控制各滑块沿轨道运动。通过所述水平振荡滑块49在所述水平振荡轨道48上往复运动或者所述垂直振荡滑块51运动，可实现立管模型在静水中或剪切流场中的强迫振荡模型试验。
根据本发明提供的所述测试装置通过以下方式进行测试：先根据海洋工程深水池的尺寸、管件的实际尺寸、测试工况的具体情况和测试的经济性选择合适的模型缩尺比和测试工况。按照整个所述测试装置的强度控制要求以及振动控制要求确定各个模块的具体尺寸和材料。各模块准备好后具体的安装过程如下。
在地面组装所述底部支撑模块7，组装完成后升高海洋工程深水池的升降底9，将所述底部支撑模块7的底部基座30用螺栓固定在升降底9上。然后适当降低升降底9安装底部立管固定模块6，然后将所述立管模型机构1也就是测试管件的一端用万向连轴器固定在底部立管固定模块6上，另一端搭在池壁上，数据线从连接装置穿过横梁进入圆筒轴中，降低升降底9。根据测试管件的长度要求确定所述圆筒轴分段模块5的长度，然后将所述圆筒轴分段模块5用小车吊至海洋工程深水池中央进行吊装。在安装上述模块得同时，在地面组装所述测量分析系统平台模块2、驱动模块3、顶部悬臂模块4以及振荡模块8，并将所述振荡模块8固定在所述顶部悬臂模块4上。所述圆筒轴分段模块5安装完成后吊装所述顶部悬臂模块4，各模块之间的连接采用法兰连接，数据线从连接装置穿过横梁进入圆筒轴中。所述顶部悬臂模块4吊装完成后，将所述立管模型机构1测试管件的另一端穿过套筒固定在所述振荡模块8的连接模块上。安装完成后，用小车将所述驱动模块3吊至所述顶部悬臂模块4正上方，所述顶部悬臂模块4与所述驱动模块3的连接要特别注意精度控制，连接后将所述驱动模块3用螺栓固定在小车上。最后安装所述测量分析系统平台模块2，将圆筒轴中的数据线连接到所述测量分析系统平台模块2上。
在所述测量分析系统平台模块2中的计算机上安装好计算机实时分析软件和图像处理软件，然后将从测试管件两端导出来的数据线连接到电脑上。同时将测试装置中的测量仪器导出来的电源线接上电源。
整体安装完成后调试装置。调试完成后就可以根据具体工况和测试技术要求启动测试装置进行测试。
Claims (9)
1.一种阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，包括立管模型机构、测量分析系统平台模块、驱动模块、顶部悬臂模块、圆筒轴分段模块、底部立管固定模块、底部支撑模块、以及振荡模块，其中，所述立管模型机构固定设置于所述振荡模块与所述底部立管固定模块之间，所述振荡模块固定于所述顶部悬臂模块上，所述圆筒轴分段模块垂直置于海洋工程深水池中并分别与所述底部支撑模块、驱动模块、以及顶部悬臂模块垂直连接，所述底部支撑模块固定设置于海洋工程深水池的升降底上，所述驱动模块分别与所述圆筒轴分段模块以及所述顶部悬臂模块相连接并输出动力，所述顶部悬臂模块的左右两端分别与所述圆筒轴分段模块相连，所述测量分析系统平台模块分别与所述顶部悬臂模块以及底部立管固定模块相连并接收检测数据；
所述立管模型机构包括连接板、轨道、滑块、立管模型、第一万向节、第二万向节、三分力传感器、滑动轴、第一立管固定接头、第二立管固定接头、直线轴承、缓冲弹簧、以及立管固定座，其中，所述三分力传感器设置于所述立管模型的顶端，所述第一立管固定接头的两端分别与所述立管模型的顶端以及所述第一万向节的一端相连，所述第一万向节的另一端固定设置于所述立管固定座上，所述第二立管固定接头的两端分别与所述立管模型的底端以及所述第二万向节的一端相连，所述第二万向节的另一端固定设置于所述三分力传感器上，所述直线轴承与所述滑动轴相连，所述直线轴承与所述缓冲弹簧相连，所述直线轴承固定在所述连接板上，所述立管固定座与所述滑块固定连接，控制所述驱动伺服电机能够使所述滑块沿着所述轨道滑动，所述测量分析系统平台模块与所述立管模型相连并接收检测数据;
所述振荡模块包括支持钢架、水平振荡轨道、水平振荡滑块、垂直振荡轨道、垂直振荡滑块、支持架轨道和振荡电机，其中，所述振荡模块通过其支持钢架焊接固定于所述顶部悬臂模块上，所述支持钢架与水平振荡轨道连接，所述立管模型机构的顶端固定装置与所述支持架轨道连接，所述支持架轨道连接在所述水平激振滑块下面能够在水平方向振荡，所述垂直振荡轨道连接在所述支持架轨道下，能够随着所述水平振荡滑块运动，所述水平振荡滑块连接在所述水平振荡轨道上，可以在所述水平振荡轨道上往复运动，所述水平振荡轨道固定在所述顶部悬臂模块上，所述振荡电机包括三组，分别对称安装在所述水平振荡轨道、垂直振荡轨道、以及支持架轨道上，控制水平振荡滑块和垂直振荡滑块分别沿水平振荡轨道以及垂直振荡轨道运动。
2.根据权利要求1所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述立管模型的单位长度质量与其单位长度排开水的质量之比为1：1。
3.根据权利要求1或2所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述测量分析系统平台模块包括测量单元、水下录像单元、计算单元、以及无线传输单元，其中，所述计算单元设置于海洋工程深水池的拖车机房内并与所述无线传输单元相连接以传输所述水下录像单元和测量单元输出的无线测量信号，所述计算单元实时地对接收到的无线测量信号进行存储和处理。
4.根据权利要求3所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述驱动模块包括伺服驱动电机、传递齿轮、变速齿轮箱、驱动齿轮、驱动轴、以及可调节支撑底座，其中，所述伺服驱动电机与变速齿轮箱相连接，所述变速齿轮箱与驱动轴相连接，所述驱动轴与驱动齿轮相连接，所述伺服驱动电机、变速齿轮箱、驱动齿轮、驱动轴分别固定设置于所述可调节支撑底座实现封装，所述可调节支撑底座用于安装于海洋工程深水池拖车的钢架上，所述传递齿轮与伺服驱动电机相连接。
5.根据权利要求4所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述驱动模块中的变速齿轮箱的减速比为40：1，所述传递齿轮的减速比为7。
6.根据权利要求4或5所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述顶部悬臂模块包括悬臂、斜拉锁、桁架和套筒，其中，所述斜拉锁的一端与所述圆筒轴分段模块相连、另一端与所述悬臂相连以提供预应力，所述套筒套接于所述立管模型机构的下部，所述悬臂与所述圆筒轴分段模块连接，所述套筒套接于所述立管模型的下端点及整个下部的外侧，所述悬臂下部通过所述桁架连接至所述顶部悬臂模块及圆筒轴。
7.根据权利要求6所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述圆筒轴分段模块包括若干段由连接法兰固定相连的圆筒轴分段机构，每个所述圆筒轴分段机构的两个端部均环形布置有螺栓孔，所述圆筒轴分段机构与海洋工程深水池的升降底相垂直。
8.根据权利要求1、2、4、5、或7所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述底部立管固定模块包括圆筒轴连接法兰盘、圆筒轴、立管底部固定端、圆筒轴上开口、圆筒轴下开口，其中，所述圆筒轴的上部通过所述连接法兰盘与所述圆筒轴分段模块或所述底部立管固定模块连接、下部通过所述圆筒轴连接法兰盘与所述底部支撑模块连接，所述立管模型通过所述立管底部固定端穿过所述圆筒轴上开口和圆筒轴下开口固定在所述圆筒轴内部。
9.根据权利要求8所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述底部支撑模块包括底部支撑法兰盘、底部固定轴承、底部固定轴、底部基座，其中，所述底部固定轴的上端通过所述底部支撑法兰盘与所述圆筒轴分段模块或所述底部立管固定模块连接、下端整体插入到所述底部固定轴承内，轴承实现油密，所述底部固定轴承焊接在所述底部基座上，所述底部基座通过高强度螺丝与水池升降底连接。
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