CN115824617B - 深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置、方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海洋工程中深海动力实验模拟技术领域，公开了深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置、方法及应用。顶张力调节装置用于调节、测量深海无隔水管管柱系统圆柱模型端部的受力情况；多功能位移角度调节装置用于顶张力调节装置、无隔水管管柱系统顶张力调节；悬挂固定装置用于间距及角度变换后的无隔水管管柱系统及顶张力调节装置的固定；无隔水管管柱系统用于模拟不同来流方向、不同端部载荷、不同转速工况下的干涉响应与动力特性。本发明通过调整回收管线两端滑块在SBG光轴直线导轨上的位置调节回收管线与旋转钻柱之间的距离，从而可以模拟各种工况下无隔水管管柱系统的动力响应。
Description
技术领域
本发明属于海洋工程中深海动力实验模拟技术领域，公开了深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置、方法及应用。
背景技术
随着我国对矿物、油气等资源需求量日益增大，深海油气资源的勘探开发成为研究热点，新型钻采设备研发是浅海走向深海的关键。
目前海洋钻井依赖传统隔水管钻井技术，传统的隔水管钻井技术面临成本高、套管下深不足等问题。无隔水管（Riserless）钻探是一种新型钻井技术，采用双梯度泥浆循环系统，解决了地层压力窗口过窄的问题，减少套管层数，节省了套管及下套管的时间和固井时间，从而缩短了建井周期；大大减少浮式装置承重，降低深水钻井作业对钻井平台、钻机等钻井装备的要求，有效降低钻井成本等优势显著。
在实际工程中，钻柱除了自身旋转，还会与回收管线发生相互干渉，因此，管柱的旋转与干涉效应探究亟待重点突破。但是目前尚无能够耦合无隔水管管柱的试验装置。
无隔水管钻柱工作环境险恶，承受波浪、海流、内流以及平台的联合作用，受力相当复杂。无隔水管钻井依赖于双梯度钻井技术，泥浆循环立管与无隔水管钻柱近距离布置，钻柱除了自身旋转，还会与回收管线发生相互干涉，且二者为两个动力学体系。
旋转体对流场干扰效果显著、干涉效应不可忽视，但旋转体系和非旋转体系之间的耦联干涉机制尚为研究空白。因此亟待开发一种能够耦合旋转与干涉效应的深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
（1）现有技术的不能连续准确的施加管道顶端张力，不能精确的测量无隔水管管柱当前顶张力，使得模拟无隔水管管柱系统的不同顶端载荷效果差。
（2）现有技术不能精确控制回收管线与海流的角度，而且也不能精确模拟不同来流方向、不同端部载荷、不同转速工况下的无隔水管管柱系统的干涉响应与动力特性，使得在旋转体系和非旋转体系之间的耦联干涉机制分析上受限。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置、方法及应用。具体涉及一种耦合旋转与干涉效应的深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置。
所述技术方案如下：一种深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置，包括：
顶张力调节装置，安装于深海无隔水管管柱系统顶部，用于调节、测量深海无隔水管管柱系统圆柱模型端部的受力情况；
多功能位移角度调节装置，用于顶张力调节装置、无隔水管管柱系统顶张力调节；
悬挂固定装置，用于间距及角度变换后的无隔水管管柱系统及顶张力调节装置的固定；
无隔水管管柱系统，包括旋转钻柱与回收管线，通过调节旋转钻柱与回收管线之间的距离、夹角、钻柱转速模拟不同工况下管道的干涉响应与动力特性。
在一个实施例中，所述顶张力调节装置，包括钢丝导引绳、导力方板、多个张力调节盘、定滑轮及顶张力数值显示装置；
转动不同的张力调节盘分别调节旋转钻柱与回收管线的顶张力，利用利用钢丝导引绳将力传导至对应管道的导力方板，再经导力方板传导至顶张力数值显示装置，并分别施加至旋转钻柱与回收管线，使旋转钻柱与回收管线的圆柱端部张力相等。
在一个实施例中，所述顶张力调节装置还设有顶张力数值显示装置，所述顶张力数值显示装置置于铝合金支撑架上，用于获取旋转钻柱与回收管线所受顶张力大小。
在一个实施例中，所述导力方板与铝合金支撑架之间采用滑动连接。
在一个实施例中，所述多功能位移角度调节装置还用于旋转钻柱与回收管线之间多间距、多角度的变换；
所述多功能位移角度调节装置与铝合金支撑架之间采用滑动连接。
在一个实施例中，所述多功能位移角度调节装置包括卡块、SBR光轴直线导轨以及多用途方向调节板；
所述悬挂固定装置包括回转轴承、万向节、滑块；
多用途方向调节板顶部绘制有角度刻度盘，内部设有圆形滑槽，滑槽内安装卡块，卡块内设有内螺纹通孔，螺杆穿过螺纹通孔利用六角法兰螺母对卡块进行固定；
卡块靠近多用途方向调节板中心的一侧连接SBR光轴直线导轨，所述SBR光轴直线导轨内设有直线滑槽；
直线滑槽内装有滑块，滑块内部设有内螺纹通孔，利用六角法兰螺母及螺杆进行固定。
在一个实施例中，SBR光轴直线导轨另一端设有与回转轴承等直径的万向盘，万向盘开口处设有螺纹通孔，用于固定SBR光轴直线导轨。
在一个实施例中，旋转钻柱固定于多用途方向调节板中心位置，端部依次连接万向节与回转轴承，所述回转轴承固定于铝合金支撑架底部处；
回收管线端部依次连接万向节、外置数显张力计及滑块，并跟随滑块运动以调节与旋转钻柱之间间距，跟随卡块及其连接的SBR光轴直线导轨旋转调节与来流方向夹角；
所述旋转钻柱通过万向节利用外接电机实现旋转钻柱旋转；
所述万向节用于旋转钻柱与回收管线在顺流向和横流向发生振动响应。
本发明的另一目的在于提供一种耦合旋转与干涉效应的无隔水管管柱系统动力响应试验方法，包括以下步骤：
S1，将卡块、滑块及万向盘处法兰螺母调松，将卡块及其连接的SBR光轴直线导轨旋转至指定角度，进而调紧六角法兰螺母将卡块与万向盘固定；
S2，移动滑块至指定距离，调紧六角法兰螺母将滑块固定，不再发生间距变换，实现回收管线与来流方向夹角及与旋转钻柱之间间距调节；
S3，待间距及角度调节完成，进行顶张力大小调节，参考顶张力数值显示装置的显示数值，分别调整旋转钻柱与回收管线所连接的万向盘，进行顶张力大小的测量与调节；
S4，调节完毕后，设置试验参数，进行干涉试验；
S5，一组实验结束后，重复上述步骤，进行多组实验。
本发明的另一目的在于提供一种深水旋转体系和非旋转体系之间的耦联干涉分析设备，所述深水旋转体系和非旋转体系之间的耦联干涉分析设备搭载所述深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果，具体描述如下：
该装置通过张力调节盘可连续准确的施加管道顶端张力，通过无隔水管管柱系统顶端的传感器可以精确的测量无隔水管管柱当前顶张力，通过调节回收管线两端滑块在SBG光轴直线导轨上的位置调节旋转钻柱与回收管线之间的间距，通过多用途方向调节装置调节回收管线与来流的夹角，来模拟不同间距不同来流方向。通过外接电机实现旋转管柱的自转，通过控制电机输出功率控制旋转钻柱的转速，来模拟旋转钻柱的不同转速。通过上述方法，本发明可以精确模拟不同来流方向、以便模拟无隔水管管柱系统的不同顶端载荷。通过调整滑块在万向盘上的位置可以调节回收管线与来流方向夹角，通过万向盘上的刻度读取当前回收管不同端部载荷、不同转速工况下的无隔水管管柱系统的干涉响应与动力特性。
第二、把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
本发明提供的装置通过外接电机实现旋转钻柱的旋转，通过SBG光轴直线导轨与滑块调节回收管线与旋转钻柱的间距实现钻柱与回收管线间的干涉，因此本发明可同时对旋转钻柱及回收管线的干涉效应及动力特性进行探究。
本发明将回收管线两端连接在万向盘上，通过移动滑块在万向盘上的位置即可调节回收管线与来流方向夹角，通过调整滑块在SBG光轴直线导轨上的位置即可调整回收管线与旋转钻柱间距。本发明可通过上述方式按照不同实验要求同时调节回收管线与来流方向夹角及与旋转钻柱之间间距。
本发明装置安装有顶张力调节装置，通过转动张力调节盘使张力传导至钢丝导引绳，并通过导力方板传导至旋转钻柱与回收管线达到调节旋转钻柱与回收管线端部所受顶张力的目的，更快更便捷的实现旋转钻柱与回收管线的受力平衡。
相较于现有技术试验装置，本发明可以连续、精确的对管道系统施加顶张力，并通过两个多用途方向调节板（调节张力的张力调节盘）分别调节回收管线与旋转钻柱的顶部张力，可以迅速使管道顶部张力相等并达到平衡状态。通过调节万向盘可以使无隔水管管柱系统与来流呈任意夹角，不再拘泥于某些特定夹角，通过调整回收管线两端滑块在SBG光轴直线导轨上的位置调节回收管线与旋转钻柱之间的距离，从而可以模拟各种工况下无隔水管管柱系统的动力响应。
相较于现有技术，本发明装置大大简化了不同工况之间调整的流程，并能更加精确的控制张力、管道间间距、来流方向等影响因素，使实验结果更加贴近实际生产工程。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理；
图1是本发明实施例提供的耦合旋转与干涉效应的深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置示意图；
图2是本发明实施例提供的万向盘连接示意图；
图3是本发明实施例提供的多功能位移角度调节装置连接示意图；
图4是本发明实施例提供的耦合旋转与干涉效应的无隔水管管柱系统动力响应试验方法流程图；
图中：1、钢丝导引绳；2、导力方板；3、外接电机；4、多用途方向调节板；5、万向节；6、回收管线；7、回转轴承；8、圆形滑槽；9、铝合金支撑架；10、SBR光轴直线导轨；11、滑块；12、旋转钻柱；13、加强筋；14、卡块；15、张力调节盘；16、定滑轮；17、六角法兰螺母；18、螺杆；19、万向盘。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一、解释说明实施例：
本发明实施例提供的一种深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置，包括：
顶张力调节装置，安装于深海无隔水管管柱系统顶部，用于调节、测量深海无隔水管管柱系统圆柱模型端部的受力情况；
多功能位移角度调节装置，用于顶张力调节装置、无隔水管管柱系统顶张力调节；
悬挂固定装置，用于间距及角度变换后的无隔水管管柱系统及顶张力调节装置的固定；
无隔水管管柱系统，包括旋转钻柱12与回收管线6，通过调节旋转钻柱12与回收管线6之间的距离、夹角、钻柱转速模拟不同工况下管道的干涉响应与动力特性。
实施例1
如图1-图3所示，本发明实施例提供的一种基于旋转钻柱12与回收管线6干涉响应测试的试验装置，包括：顶张力调节装置、多功能位移角度调节装置、悬挂固定装置以及无隔水管管柱系统，所述无隔水管管柱系统包括旋转钻柱12、回收管线6（钻井液回收立管）。
所述顶张力调节装置安装于深海无隔水管管柱系统顶部，用于调节、测量深海无隔水管管柱系统圆柱模型端部的受力情况，包括张力调节盘15、钢丝导引绳1、导力方板2及顶张力数值显示装置（未示出）；
所述多功能位移角度调节装置，用于回收管线6、导力方板2顶张力调节，同时用于实现回收管线6与来流方向夹角及与旋转钻柱12之间距离的调节。
所述多功能位移角度调节装置还用于实现旋转钻柱12与回收管线6之间多间距、多角度的变换，包括卡块14、SBR光轴直线导轨10以及多用途方向调节板4；
所述悬挂固定装置用于间距及角度变换后的旋转钻柱12、回收管线6及顶张力调节装置的固定，包括回转轴承7、万向节5、滑块11等。
所述顶张力调节装置，能够通过转动不同的张力调节盘15分别调节无隔水管管柱系统的顶张力，利用钢丝导引绳1将力传导至对应管道的导力方板2，进而施加至无隔水管管柱系统顶端，达到调节深海无隔水管管柱系统顶张力的目的。
所述顶张力调节装置还设有顶张力数值显示装置，所述顶张力数值显示装置（未示出）置于铝合金支撑架9上，可准确得出旋转钻柱12与回收管线6所受顶张力大小，保证旋转钻柱12与回收管线6受到相同大小的顶张力。
其中，外接电机3边上装有顶张力数值显示装置，可以实时监测无隔水管管柱系统的张力，张力数值显示装置安装在铝合金支架9上方便监测数据。
所述导力方板2及多功能位移角度调节装置与铝合金支撑架9之间均采用滑动连接，便于顶张力大小的调节。
实施例2
具体的，如图1所示，所述顶张力调节装置包括钢丝导引绳1、导力方板2、定滑轮16以及张力调节盘15；通过顶张力调节装置，转动不同的张力调节盘15分别调节无隔水管管柱系统的顶张力，利用钢丝导引绳1将力传导至对应管道的导力方板2，进而施加至无隔水管管柱系统，达到调节深海无隔水管管柱系统顶张力，保证两旋转钻柱12与回收管线6的圆柱端部张力相等的目的。
所述张力调节盘15施加顶张力经过钢丝导引绳1传导至导力方板2，即导力方板2和多功能位移角度调节装置，再经导力方板2传导至顶张力数值显示装置，最终顶张力施加于旋转钻柱12与回收管线6；所述导力方板2与铝合金支撑架9为滑动连接，便于顶张力大小调节；由此实现旋转钻柱12与回收管线6端部所受顶张力大小的测量与调整。
在本发明实施例中，如图1-图3所示，多功能位移角度调节装置包括多用途方向调节板4、卡块14、回转轴承7、SBR光轴直线导轨10；
多用途方向调节板4顶部绘制有角度刻度盘，内部设有圆形滑槽8，滑槽内安装卡块14，卡块14内设有内螺纹通孔，用六角法兰螺母17及螺杆18对卡块14进行固定；
卡块14靠近多用途方向调节板4中心的一侧连接SBR光轴直线导轨10，所述SBR光轴直线导轨10内设有直线滑槽；
所述悬挂固定装置包括回转轴承7、万向节5、滑块11；
直线滑槽内装有滑块11，滑块11内部设有内螺纹通孔，利用六角法兰螺母17及螺杆18进行固定；SBR光轴直线导轨10另一端设有与回转轴承7等直径的万向盘19，万向盘19开口处设有螺纹通孔，便于固定。
根据试验所设置的不同工况要求，进行旋转钻柱12与来流方向夹角的调整，根据多用途方向调节板4上部绘制的角度刻度盘，转动多用途方向调节板4开设的圆形滑槽8内卡块14及其连接的SBR光轴直线导轨10至试验指定角度，进而利用六角法兰螺母17及螺杆18分别固定卡块14与万向盘19，使角度在该工况内不再变化；
在本发明实施例中，进行回收管线6与旋转钻柱12间距调节，根据SBR光轴直线10导轨上部绘制的刻度尺，移动直线滑槽内滑块11位置至试验指定距离，进而利用六角法兰螺母17及螺杆18将滑块11固定，使间距在该工况内不再变化；由此实现回收管线6与旋转钻柱12之间多间距、多角度的变换。
具体的在本发明实施例中，旋转钻柱12固定于多用途方向调节板4中心位置，端部依次连接万向节5与回转轴承7，所述回转轴承7采用固定螺栓固定于铝合金支撑架9底部处；
回收管线6端部依次连接万向节5、外置数显张力计及滑块11，并跟随滑块11运动以调节与旋转钻柱12之间间距，跟随卡块14及其连接的SBR光轴直线导轨10旋转调节与来流方向夹角。
在本发明实施例中，所述万向节5可实现旋转钻柱12与回收管线6在顺流向和横流向均发生振动响应；
所述旋转钻柱12通过万向节5利用外接电机3实现旋转钻柱12旋转，外接电机3可根据试验要求调节转速。
在本发明实施例中，铝合金支撑架9上连接有加强筋13。
实施例3
如图4所示，本发明实施例提供一种耦合旋转与干涉效应的无隔水管管柱系统动力响应试验方法，其主要的实施过程为：
S1，将卡块14、滑块11及万向盘19处法兰螺母调松，根据试验要求将卡块14及其连接的光轴直线导轨10旋转至指定角度，进而调紧六角法兰螺母17将卡块14与万向盘19固定，使其不再发生角度变换；
S2，根据试验要求，移动滑块11至试验指定距离，调紧六角法兰螺母17将滑块11固定，使其不再发生间距变换，由此实现回收管线6与来流方向夹角及与旋转钻柱12之间间距调节；
S3，待间距及角度调节完成，进行顶张力大小调节，根据试验要求，参考顶张力数值显示装置的显示数值，分别调整旋转钻柱12与回收管线6所连接的万向盘19，进行顶张力大小的测量与调节，调节完毕；
S4，调节完毕后，根据实现设计好的试验方案，设置试验参数，进行干涉试验；
S5，一组实验结束后，重复上述步骤，进行多组实验。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程。
二、应用实施例：
应用例
本发明实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
本发明实施例还提供了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤，所述信息数据处理终端不限于手机、电脑、交换机。
本发明实施例还提供了一种服务器，所述服务器用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤。
本发明实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random AccessMemory，RAM）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
三、实施例相关效果的证据：
实验表明：在已发表的现有文献与专利中，顶张力的施加多采取砝码施加的方式，张力读取依赖砝码重量叠加，仅能实现阶梯式增加，本发明通过转动绞盘的方式可以实现连续施加；来流角度变换只能在提前预设好的角度之间进行变换（如30°，45°，60°等），本发明可以连续变换任意角度。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置，其特征在于，该装置包括：
顶张力调节装置，安装于深海无隔水管管柱系统顶部，用于调节、测量深海无隔水管管柱系统圆柱模型端部的受力情况；
无隔水管管柱系统，包括旋转钻柱(12)与回收管线(6)，通过调节旋转钻柱(12)与回收管线(6)之间的距离、夹角、钻柱转速模拟不同工况下管道的干涉响应与动力特性；
多功能位移角度调节装置，用于旋转钻柱(12)与回收管线(6)之间多间距、多角度的变换；
悬挂固定装置，用于间距及角度变换后的无隔水管管柱系统及顶张力调节装置的固定；
所述多功能位移角度调节装置与铝合金支撑架(9)之间采用滑动连接；
所述多功能位移角度调节装置包括卡块(14)、SBR光轴直线导轨(10)以及多用途方向调节板(4)；
所述悬挂固定装置包括回转轴承(7)、万向节(5)、滑块(11)；
多用途方向调节板(4)顶部绘制有角度刻度盘，内部设有圆形滑槽(8)，滑槽内安装卡块(14)，卡块(14)内设有内螺纹通孔，螺杆(18)穿过螺纹通孔利用六角法兰螺母(17)对卡块(14)进行固定；
卡块(14)靠近多用途方向调节板(4)中心的一侧连接SBR光轴直线导轨(10)，所述SBR光轴直线导轨(10)内设有直线滑槽；
直线滑槽内装有滑块(11)，滑块(11)内部设有内螺纹通孔，利用六角法兰螺母(17)及螺杆(18)进行固定；
所述SBR光轴直线导轨(10)另一端设有与回转轴承(7)等直径的万向盘(19)，万向盘(19)开口处设有螺纹通孔，用于固定SBR光轴直线导轨(10)；
所述旋转钻柱(12)固定于多用途方向调节板(4)中心位置，端部依次连接万向节(5)与回转轴承(7)，所述回转轴承(7)固定于铝合金支撑架(9)底部处；
回收管线(6)端部依次连接万向节(5)、外置数显张力计及滑块(11)，并跟随滑块(11)运动以调节与旋转钻柱(12)之间间距，跟随卡块(14)及其连接的SBR光轴直线导轨(10)旋转调节与来流方向夹角；
所述旋转钻柱(12)通过万向节(5)利用外接电机(3)实现旋转钻柱(12)旋转；
所述万向节(5)用于旋转钻柱(12)与回收管线(6)在顺流向和横流向发生振动响应；
所述顶张力调节装置包括：钢丝导引绳(1)、导力方板(2)、多个张力调节盘(15)、定滑轮(16)及顶张力数值显示装置；
转动不同的张力调节盘(15)分别调节旋转钻柱(12)与回收管线(6)的顶张力，利用钢丝导引绳(1)将力传导至对应管道的导力方板(2)，再经导力方板(2)传导至顶张力数值显示装置，并分别施加至旋转钻柱(12)与回收管线(6)，使旋转钻柱(12)与回收管线(6)的圆柱端部张力相等；
利用所述深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置的耦合旋转与干涉效应的无隔水管管柱系统动力响应试验方法包括以下步骤：
S1，将卡块(14)、滑块(11)及万向盘(19)处法兰螺母调松，将卡块(14)及其连接的SBR光轴直线导轨(10)旋转至指定角度，进而调紧六角法兰螺母(17)将卡块(14)与万向盘(19)固定；
S2，移动滑块(11)至指定距离，调紧六角法兰螺母(17)将滑块(11)固定，不再发生间距变换，实现回收管线(6)与来流方向夹角及与旋转钻柱(12)之间间距调节；
S3，待间距及角度调节完成，进行顶张力大小调节，参考顶张力数值显示装置的显示数值，分别调整旋转钻柱(12)与回收管线(6)所连接的张力调节盘(15)，进行顶张力大小的测量与调节；
S4，调节完毕后，设置试验参数，进行干涉试验；
S5，一组实验结束后，重复上述步骤，进行多组实验。
2.根据权利要求1所述的深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置，其特征在于，所述顶张力数值显示装置置于铝合金支撑架(9)上，用于获取旋转钻柱(12)与回收管线(6)所受顶张力大小。
3.根据权利要求2所述的深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置，其特征在于，所述导力方板(2)与铝合金支撑架(9)之间采用滑动连接。
4.一种深水旋转体系和非旋转体系之间的耦联干涉分析设备，其特征在于，所述深水旋转体系和非旋转体系之间的耦联干涉分析设备搭载权利要求1-3任意一项所述深海无隔水管管柱系统动力响应试验装置。
Priority Applications (1)
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