CN214843882U - 一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海洋工程器械领域，更具体地，涉及一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，包括支撑架、第一转动调节结构、第一导轨、第一调节滑块、第一管接头、第二转动调节结构、第二导轨、第二调节滑块、第二管接头、钢丝绳及用于驱动钢丝绳往复直线运动的动力机构；第一转动调节结构设于支撑架的一端，支撑架的另一端设有第二转动调节结构。本实用新型能够比较全面的模拟深海立管的实际工况，立管的串并联方式和轴间距均可进行调节，整个装置结构设置简单，自动化程度高，应用范围广，操作方便，工作效率高。

Description

一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置

技术领域

本实用新型涉及海洋工程器械领域，更具体地，涉及一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置。

背景技术

我国海洋面积广阔，蕴藏着丰富的资源，具有很高的科研价值，而海洋工程装备作为海洋科研的重要支撑，是一种高投入，高风险的装备，其中深海立管是海洋开采油气的重要海洋工程装备，需要很高的技术指标。

然而我国目前深海油气开采的工程器械比较落后，现有的对深海立管的动力特性响应的测试装置还不能比较全面的模拟深海立管的实际工况，主要缺陷在于：大部分实验装置只是对影响立管振动特性的一个或两个因素进行研究，对立管的实际工况模拟不够全面；测试时立管的串并联方式或者立管之间的轴间距不可调；还有是施加的顶张力测试不够精确，时变性的周期不准确，而且施加顶张力的模块不够自动化。

现有技术如公告号CN105157940B的中国专利，所述专利为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连接，所述专利可实现大雷诺数、大长径比的深海立管涡激振动试验观测，虽然设计简单，安装调试方便，造价低廉，但是所述专利仅能对单根立管进行涡激振动试验，无法对两根或多根立管进行涡激振动试验，更无法研究立管轴间距对立管涡激振动的影响。

因此，目前迫切需要一种更好的实验装置对深海立管的涡激振动响应进行全面、准确的实验测试。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术中存在的技术问题，提供一种可对影响立管振动特性的因素进行全面研究，测试时立管的串并联方式或立管之间的轴间距可调，施加的顶张力测试准确、自动化程度高的实验用深海立管涡激振动响应测试装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，包括支撑架、第一转动调节结构、钢丝绳、用于驱动所述钢丝绳往复直线运动的动力机构、设于所述第一转动调节结构的第一导轨、滑动连接于所述第一导轨上的第一调节滑块及设于所述第一调节滑块上的第一管接头；所述第一转动调节结构设于所述支撑架的一端，所述支撑架的另一端设有第二转动调节结构，所述第二转动调节结构设有第二导轨，所述第二导轨上滑动连接有第二调节滑块，所述第二调节滑块上设有第二管接头；所述钢丝绳的一端与所述动力机构相连接，所述钢丝绳的另一端通过滑动结构与所述第一管接头相连接。

对待测立管涡激振动特性进行研究时，将待测立管的一端连接于第一管接头，将待测立管的另一端连接于第二管接头，通过动力机构牵引钢丝绳运动，并在滑动结构和第一管接头的配合下，可对待测立管施加张力，进而可研究待测立管所受顶张力对立管涡激振动特性的影响；若第一调节滑块和第二调节滑块分别设置2个，通过调节第一调节滑块和第二调节滑块的间距即可调节两根待测立管的轴间距，即可实现研究待测立管轴间距对立管涡激振动特性的影响；本实用新型可对影响立管涡激振动特性的多个因素进行研究，能够比较全面的模拟深海立管的实际工况。

优选的，所述滑动结构包括滑杆和滑动连接于所述滑杆上的滑件；所述滑杆的一端固定连接于所述第一调节滑块上，所述滑杆的另一端设有限位件；所述钢丝绳与所述滑件连接；所述第一管接头设于所述滑件上；通过滑杆与滑件的设置可提高钢丝绳移动的稳定性，而所述限位件的设置可有效避免滑件从滑杆上滑脱，进而可有效保证整个结构的稳定性。

优选的，所述第一调节滑块上设有通孔，所述钢丝绳穿过所述通孔与所述滑件相连；这样设置可使得钢丝绳与滑件能更好的连接，能够有效避免钢丝绳在移动过程中与第一调节滑块的边缘接触，能够大大提高测试顶张力的准确性。

优选的，所述动力机构包括设于所述支撑架上的电机、一端与所述电机输出端相连的丝杆、与所述丝杆螺纹连接的滑动件及用于限制所述滑动件做直线运动的导向结构；所述滑动件与所述钢丝绳相连；电机带动丝杆转动，丝杆转动的过程中在导向结构的配合下带动滑动件直线运动，进而滑动件带动钢丝绳发生移动，通过控制电机的正反转即可实现滑动件的往复直线运动，整个结构设置简单，运行稳定。

优选的，所述导向结构包括设于所述支撑架上的导向架和固定设于所述导向架上的导向杆；所述滑动件滑动套设于所述导向杆上；所述导向杆的设置可保证滑动件做直线运动，同时也可提高滑动件移动的稳定性。

优选的，所述导向架上设有光电开关，所述支撑架上设有控制器，所述光电开关与所述控制器的信号输入端通信连接，所述电机与所述控制器的信号输出端通信连接；其中光电开关的设置可精准检测滑动件的初始位置，光电开关可将滑动件的初始位置的信号传送给控制器，控制器通过控制电机的转速、转动的圈数可控制施加给待测立管的顶张力。

优选的，所述第一转动调节结构包括与所述支撑架端部相连的第一支撑板、设于所述第一支撑板上的第一开孔、转动连接于所述第一开孔的第一转环、设于所述第一转环上的第一弧形槽及与所述第一弧形槽抵接的第一限位块；所述第一限位块设于所述第一开孔的孔壁上；所述第一导轨固定设于所述第一转环的直径位置处；所述第一导轨采用双导轨结构；将第一导轨固定设于所述第一转环的直径位置处，可保证第一导轨的设置长度最大，进而可使得第一调节滑块在第一导轨上的移动调节范围最大；双导轨结构的设置可使得第一调节滑块不会左右摇摆，可增大其滑动的稳定性；第一弧形槽和第一限位块的配合设置可对第一转环转动角度的范围进行控制。

优选的，所述第二转动调节结构包括与所述支撑架另一端部相连的第二支撑板、设于所述第二支撑板上的第二开孔、转动连接于所述第二开孔上的第二转环、设于所述第二转环上的第二弧形槽及与所述第二弧形槽抵接的第二限位块；所述第二限位块设于所述第二开孔的孔壁上；所述第二导轨固定设于所述第二转环的直径位置处；所述第二导轨采用双导轨结构；将第二导轨固定设于所述第二转环的直径位置处，可保证第二导轨的设置长度最大，进而可使得第二调节滑块在第二导轨上的移动调节范围最大；双导轨结构的设置可使得第二调节滑块不会左右摇摆，可增大其滑动的稳定性；第二弧形槽和第二限位块的配合设置可对第二转环转动角度的范围进行控制。

优选的，所述第一转环相对于第一开孔转动的角度为0-45°；所述第二转环相对于第二开孔转动的角度为0-45°。

优选的，所述第一调节滑块上设有与所述钢丝绳绕接的第一定滑轮；所述支撑架上设有与所述钢丝绳绕接的第二定滑轮；所述第一定滑轮和第二定滑轮的设置可对钢丝绳起到支撑和导向的作用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)可对影响立管涡激振动特性的顶张力、外流速度、串并联方式以及立管之间的轴间距等因素进行测试研究，能够比较全面的模拟深海立管的实际工况；

2)在测试时立管的串并联方式和立管之间的轴间距均可根据需要进行调节，便于对立管涡激振动动态特性进行研究；

3)通过设置控制器、动力机构、光电开关等结构，可对立管施加周期性的时变张力，同时大大提高施加顶张力测试的精确度，提高施加顶张力操作的自动化程度；

4)整个装置结构设置简单，自动化程度高，操作方便，工作效率高，对于深海立管的测试研究具有非常高的推广应用价值和科学意义；

5)不局限于用于两个立管的涡激振动性能的测试研究，也可推广到用于设计多根立管的涡激振动性能的测试，应用范围广。

附图说明

图1是本实用新型实验用深海立管涡激振动响应测试装置的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是图1另一角度的结构示意图；

图4是图3中B处的放大图；

图5是图3中C处的放大图；

图6是本实用新型第一转环、第一导轨、第一调节滑块及滑动结构的连接结构示意图；

图7是本实用新型第二转环、第二导轨及第二调节滑块的连接结构示意图；

图8是本实用新型中待测立管两端的第一管接头和第二管接头的示意图。

附图中：1-支撑架，11-支撑板，21-第一支撑板，22-第一转环，221-第一限位圈，23-第一固定螺栓，24-第一弧形槽，25-第一限位块，26-连接板，27-第一开孔，31-第一导轨，32-第一调节滑块，33-通孔，34-第一定滑轮，35-第二定滑轮，36-第三固定螺栓，41-滑杆，42-滑件，43-限位件，44-第一管接头，45-第一连接件，46-第一销钉，5-钢丝绳，51-张力计，52-线性弹簧，61-电机，62-丝杆，63-滑动件，64-光电开关，65-导向架，651-横板部，652-左侧板部，653-右侧板部，66-导向杆，71-第二支撑板，72-第二转环，721-第二限位圈，73-第二固定螺栓，74-第二弧形槽，75-第二限位块，76-连接杆，77-第二连接件，78-第二销钉，79-第二开孔，81-第二导轨，82-第二调节滑块，83-第四固定螺栓，84-第二管接头，9-控制柜，10-待测立管。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

实施例

如图1-8为一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置的实施例，包括支撑架1、第一转动调节结构、第一导轨31、第一调节滑块32、第二转动调节结构、第二导轨81、第二调节滑块82、滑动结构、钢丝绳5、动力机构、控制机构、第一管接头44及第二管接头84；支撑架1为桁架结构，分为上下两层，用于支撑整个测试装置，所述支撑架1的材料选用铝合金或不锈钢，防腐性好，不易生锈。

第一转动调节结构设于支撑架1的一端下方，第二转动调节结构设于支撑架1的另一端下方，且第一转动调节结构与第二转动调节结构平行设置。

具体的，第一转动调节结构包括第一支撑板21、第一转环22、第一固定螺栓23、第一弧形槽24及第一限位块25；第一支撑板21为一不锈钢板，所述第一支撑板21通过连接板26与支撑架1焊接在一起，所述第一支撑板21与支撑架1呈直角设置，第一转环22为一不锈钢材质的圆环，所述第一转环22可转动的设于第一支撑板21上。

具体的，第一支撑板21上设有与第一转环22外径相匹配的第一开孔27，所述第一转环22可在所述第一开孔27内转动；所述第一转环22上套设有第一限位圈221，所述第一转环21与所述第一限位圈221为一体成型结构，所述第一限位圈221的设置可提高第一转环21在第一开孔27内安装的方便性和稳定性。

第一固定螺栓23用于固定第一转环22的位置；具体的，所述第一支撑板21的侧边设有螺纹孔，所述螺纹孔与第一支撑板21上的圆孔相通，当第一转环22转动相应角度后，将第一固定螺栓23插入螺纹孔拧紧即可对第一转环22进行固定。

第一弧形槽24设于第一转环22的外侧壁，第一限位块25设于第一开孔27的内壁上，所述第一限位块25可对第一弧形槽24进行抵接限位；所述第一弧形槽24的长度为第一转环22周长的1/8和第二限位块25的厚度之和，这样设置可使得第一转环22的旋转角度控制在0°-45°。

第一导轨31固定设于第一转环22的内侧，所述第一导轨31为不锈钢材质的双导轨结构，这样设置可使得第一调节滑块32不会左右摇摆，可增大滑块的稳定性，所述第一导轨31焊接在第一转环22的直径位置处，这样设置可保证第一导轨31的设置长度最大，进而可使得第一调节滑块32的移动调节范围最大。

第一调节滑块32滑动套设于第一导轨31上，当第一调节滑块32的位置固定后，通过第三固定螺栓36进行固定，具体的，所述第一调节滑块32上设有螺纹孔，所述第三固定螺栓36插入所述螺纹孔与第一导轨31接触，进而对第一调节滑块32的位置进行固定。

滑动结构与第一调节滑块32相配合设置，具体的，所述滑动结构包括滑杆41、滑件42及限位件43；滑杆41为一不锈钢杆，所述滑杆41的一端焊接在第一调节滑块32上，滑件42为一不锈钢块，所述滑件42滑动套设于滑杆41上，所述滑件42可在滑杆41滑动，滑杆41的另一端设有限位件43，所述限位件43为一不锈钢块，所述限位件43焊接在滑杆41的端部，所述限位件43的设置可防止滑件42从滑杆41上滑脱。

第一管接头44设于滑件42上，所述第一管接头44的一端通过第一连接件45与滑件42相连，所述第一管接头44通过第一销钉46与第一连接件45铰接；所述第一管接头44的另一端部设有内螺纹，所述待测立管10的端头设有外螺纹，所述第一管接头44与待测立管10通过螺纹连接。

其中第二转动调节结构包括第二支撑板71、第二转环72、第二固定螺栓73、第二弧形槽74及第二限位块75，第二支撑板71为一不锈钢板，所述第二支撑板71通过两个连接杆76与支撑架1焊接，所述第二支撑板71与支撑架1呈直角设置，第二转环72为一不锈钢材质的圆环，所述第二转环72可转动的设于第二支撑板71上，所述第二转环72的大小与第一转环22的大小相同。

具体的，第二支撑板71上设有与第二转环72外径相匹配的第二开孔79，所述第二转环72可在所述第二开孔79内转动；所述第二转环72上套设有第二限位圈721，所述第二转环72与第二限位圈721为一体成型结构，所述第二限位圈721的设置可提高第二转环72在第二开孔79内安装的方便性和稳定性。

第二固定螺栓73用于固定第二转环72的位置；具体的，所述第二支撑板71的侧边设有螺纹孔，所述螺纹孔与第二支撑板71上的圆孔相通，当第二转环72转动到需要的位置后，将第二固定螺栓73插入螺纹孔拧紧即可对第二转环72进行固定。

第二弧形槽74设于第二转环72的外侧壁，第二限位块75设于第二开孔79的内壁上，所述第二限位块75和第一限位块25的厚度相同；所述第二限位块75可对第二弧形槽74进行抵接限位，所述第二弧形槽74的长度为第二转环72周长的1/8和第二限位块75厚度之和，通过这样设置可使得第二转环72的旋转角度控制在0°-45°。

第二转环72和第一转环22的转动的角度均为0°-45°，且两者调整角度相同，这样设置可调整立管在外流作用下的受力方向，可以用于研究立管的串、并联方式对立管动力特性的响应规律。

第二导轨81固定设于第二转环72的内侧，所述第二导轨81为不锈钢材质的双导轨结构；这样设置可使得第二调节滑块82不会左右摇摆，可增大滑块的稳定性，所述第二导轨81焊接在第二转环72的直径位置处，这样设置可保证第二导轨81的设置长度最大，进而可使得第二调节滑块82的移动调节范围最大；所述第二调节滑块82滑动套设在第二导轨81上，当第二调节滑块82的位置固定后，通过第四固定螺栓83进行固定，具体的，所述第二调节滑块82上设有螺纹孔，所述第四固定螺栓83插入所述螺纹孔与第二导轨81接触，进而对第二调节滑块82的位置进行固定。

第二管接头84设于第二调节滑块82上，所述第二管接头84一端通过第二连接件77与第二调节滑块82上相连，所述第二管接头84通过第二销钉76与第二连接件77铰接，所述第二管接头84的另一端部设有内螺纹，所述待测立管10的端部设有外螺纹，所述第二管接头84与待测立管10通过螺纹连接。

第一调节滑块32的设置数量至少为2个，第二调节滑块82的设置数量至少为2个，且第一调节滑块32的数量设置与第二调节滑块82的数量设置相同，即本实用新型不限于用于两根立管涡激振动性能的测试，也可推广到用于设计多根立管的涡激整栋性能测试，本实施例中，第一调节滑块32的数量设置了2个，第二调节滑块82的数量设置了2个，所述第一调节滑块32可在第一导轨31上滑动，使得两个第一调节滑块32之间的间距可调，所述第二调节滑块82可在第二导轨81上滑动，使得两个第二调节滑块82之间的间距可调，通过调节第一调节滑块32和第二调节滑块82的间距可使得实验过程中立管模型的间距可以根据实验要求适当进行调整，可以用于研究立管的轴间距对立管动力特性的响应规律。

第一支撑板21和第二支撑板71分别设有第一开孔27和第二开孔79，这样设置一方面为了安装第一转环22和第二转环72，另一方面是为了减小第一支撑板21和第二支撑板71的质量，使得其在水下进行实验测试时受水流的扰动较小。

钢丝绳5的一端与滑件42相连，所述第一调节滑块32上设有通孔33，钢丝绳5穿过通孔33与滑件42相连，这样设置可使得钢丝绳5与滑件42更好的连接，能够有效避免钢丝绳5在移动过程中与第一调节滑块32的边缘接触，能够大大提高测试顶张力的准确性。

钢丝绳5的另一端与动力机构相配合，所述动力机构用于驱动钢丝绳5做往复直线运动，具体的，所述动力机构包括电机61、丝杆62、滑动件63、光电开关64及导向结构，所述电机61为市面上可直接购买的伺服电机，具体结构和原理在此不再赘述，所述电机61通过螺丝固定在支撑架1上，所述电机61的输出端通过联轴器与丝杆62的一端相连，所述滑动件63螺纹套设在丝杆62上，所述滑动件63与钢丝绳5的端部相连。

其中导向结构用于限制滑动件63做直线运动，具体的，所述导向结构包括导向架65和导向杆66，导向架65设于支撑架1上，所述导向架65为一不锈钢架，所述导向架65呈“凵”型结构，所述导向架65具体包括横板部651、左侧板部652及右侧板部653，所述横板部651焊接在支撑架1上，左侧板部652和右侧板部653上均设有供丝杆62穿过的通孔，且丝杆62与所述通孔通过轴承相连接；导向杆66为一不锈钢杆，所述导向杆66的一端焊接在左侧板部652上，另一端焊接在右侧板部653上，滑动件62滑动套设于所述导向杆66上；所述导向杆66的设置可保证滑动件63做直线运动，同时也可提高滑动件63移动的稳定性。

电机61驱动丝杆62转动，丝杆62转动的过程中带动滑动件63做直线运动，即丝杆62把电机61的转动转变为调整立管顶张力的直线运动，并可通过调节电机61的转动方向，形成往复运动，进而实现对立管施加周期性的时变张力，满足试验要求。

其中光电开关64设置在导向架65的横板部651上，用于检测滑动件63的初始位置。

钢丝绳5上设有张力计51和线性弹簧52，所述张力计51设于线性弹簧52的上方，线性弹簧52的设置一方面在测试顶张力对立管涡激振动试验时，测试顶张力的变化，另一方面用于缓慢调节立管模型上轴向顶张力的变化，防止顶张力的突变引起立管的变形；张力计51为市面上可直接购买的普通张力计，具体结构和原理在不在进行赘述，所述张力计51用于辅助监测记录顶张力的变化情况。

第一调节滑块32上设有第一定滑轮34，支撑架1上设有支撑板11，所述支撑板11上设有第二定滑轮35，所述第一定滑轮34和第二定滑轮35与钢丝绳5相配合，用于对钢丝绳5起到支撑和导向的作用，保证了在第一转环22、第二转环72转过相应的角度后使得钢丝绳5仍然处于相应的工作状态里。

具体的，钢丝绳5的一端连接在滑动件63上，另一端绕过第二定滑轮35后，先后依次与张力计51、线性弹簧52相连，再绕过第一定滑轮34，穿过第一调节滑块32上的通孔33，最后与滑件42相连。

控制机构包括控制柜9和控制器，控制器设置在控制柜9中，所述光电开关64与控制器的信号输入端通信连接，光电开关64标定滑动件63的初始位置后，可将位置信号传输给控制器，其中控制器的信号输出端与电机61通信连接，所述控制器可控制电机61的转速、转动圈数及转动方向等。

本实用新型的具体工作原理如下：

本实用新型可测试的立管的材料可以是铜管、钢管、铝管、钢化玻璃管、UPVC管等，实验时根据具体情况选择即可；当对两个立管的涡激振动性能进行测试时，本实用新型可用于实验室对影响立管模型涡激振动的顶张力、外流速度、串并联形式、轴间距等因素的测试研究。

安装待测立管：将待测立管10的一端与第一管接头44连接，另一端与第二管接头84连接。

测试外流速度对立管涡激振动响应的影响：将测试装置的待测立管10部分置于试验池中，并通过螺栓将支撑架1固定在试验池的池壁上，整个装置的张力计51及以上部分露出水面，试验池里接通水流，水流来流的方向与待测立管10垂直，通过设置水流的速度来研究外流对立管的涡激振动响应的特性。

测试待测立管10所受顶张力对立管涡激振动响应的影响：首先通过光电开关64标定滑动件63的初始位置，然后将信号传输给控制柜9里的控制器，控制器根据设定的脉冲频率控制电机61的转速，通过改变发出脉冲的数量来控制电机61的旋转圈数，进而改变滑动件63移动的位移x，然后微处理根据线性弹簧52的公式f＝kx自动计算出顶张力的大小，其中k为弹性系数；另外通过设定控制柜9中控制器的脉冲方向和脉冲时间来控制电机61的正反转，滑动件63可在丝杆62上做反复运动，从而对待测立管10施加周期性的时变张力，实现对立管模型施加参数激励的加载。

测试待测立管10轴间距对立管涡激振动响应的影响：通过改变两个第一调节滑块32之间的距离，同时相应调整两个第二调节滑块82之间的距离，并将两个第一调节滑块32的间距与两个第二调节滑块82的间距调节至相同，进而可实现对两个待测立管10的轴间距进行调节，在调整好两个待测立管10的轴间距后，通过第三固定螺栓36对第一调节滑块32进行拧紧固定，通过第四固定螺栓83对第二调节滑块82进行拧紧固定。

测试两根待测立管10所在平面与水平面夹角对立管涡激振动响应的影响：通过调整第一转环22和第二转环72的角度，从而设定待测立管10的串并联方式，当待测立管为串联模式时，两根待测立管10所在的平面与水平面的夹角为0°，当待测立管为并联模式时，两根待测立管10所在平面与水平面的夹角为(0°，45°],调整两根待测立管10所在平面与水平面的夹角在0°-45°，设定好第一转环22和第二转环72的角度后通过第一固定螺栓23对第一转环22进行拧紧固定，通过第二固定螺栓73对第二转环72进行拧紧固定。

以上测试因素外流速度、待测立管所受顶张力、待测立管轴间距及两根待测立管所在平面与水平面夹角在测试过程中并无先后顺序，根据实际需求确定即可。

本实用新型可对影响立管涡激振动特性的顶张力、外流速度、串并联方式以及立管之间的轴间距等因素进行测试研究，能够比较全面的模拟深海立管的实际工况；其次，本实用新型在测试时立管的串并联方式和立管之间的轴间距均可根据需要进行调节，便于对立管涡激振动动态特性进行研究；另外本实用新型通过设置控制机构、动力机构、光电开关、钢丝绳、张力计、线性弹簧等结构，可对立管施加周期性的时变张力，同时大大提高施加顶张力测试的精确度以及施加顶张力操作的自动化程度。

整个装置结构设置简单，自动化程度高，操作方便，对于深海立管的测试研究具有非常高的应用价值，同时本实用新型不局限于用于两个立管的涡激振动性能的测试研究，也可推广到用于设计多根立管的涡激振动性能的测试，应用范围广。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，其特征在于：包括支撑架(1)、第一转动调节结构、钢丝绳(5)、用于驱动所述钢丝绳(5)往复直线运动的动力机构、设于所述第一转动调节结构上的第一导轨(31)、滑动连接于所述第一导轨(31)上的第一调节滑块(32)及设于所述第一调节滑块(32)上的第一管接头(44)；所述第一转动调节结构设于所述支撑架(1)的一端，所述支撑架(1)的另一端设有第二转动调节结构，所述第二转动调节结构设有第二导轨(81)，所述第二导轨(81)上滑动连接有第二调节滑块(82)，所述第二调节滑块(82)上设有第二管接头(84)；所述钢丝绳(5)的一端与所述动力机构相连，所述钢丝绳(5)的另一端通过滑动结构与所述第一管接头(44)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，其特征在于：所述滑动结构包括滑杆(41)和滑动连接于所述滑杆(41)上的滑件(42)；所述滑杆(41)的一端固定连接于所述第一调节滑块(32)上，所述滑杆(41)的另一端设有限位件(43)；所述钢丝绳(5)与所述滑件(42)连接；所述第一管接头(44)设于所述滑件(42)上。

3.根据权利要求2所述的一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，其特征在于：所述第一调节滑块(32)上设有通孔(33)，所述钢丝绳(5)穿过所述通孔(33)与所述滑件(42)相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，其特征在于：所述动力机构包括设于所述支撑架(1)上的电机(61)、一端与所述电机(61)输出端相连的丝杆(62)、与所述丝杆(62)螺纹连接的滑动件(63)及用于限制所述滑动件(63)做直线运动的导向结构；所述滑动件(63)与所述钢丝绳(5)相连。

5.根据权利要求4所述的一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，其特征在于：所述导向结构包括设于所述支撑架(1)上的导向架(65)和固定设于所述导向架(65)上的导向杆(66)；所述滑动件(63)滑动套设于所述导向杆(66)上。

6.根据权利要求5所述的一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，其特征在于：所述导向架(65)上设有光电开关(64)，所述支撑架(1)设有控制器，所述光电开关(64)与所述控制器的信号输入端通信连接；所述电机(61)与所述控制器的信号输出端通信连接。

7.根据权利要求1所述的一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，其特征在于：所述第一转动调节结构包括与所述支撑架(1)端部相连的第一支撑板(21)、设于所述第一支撑板(21)上的第一开孔(27)、转动连接于所述第一开孔(27)的第一转环(22)、设于所述第一转环(22)上的第一弧形槽(24)及与所述第一弧形槽(24)抵接的第一限位块(25)；所述第一限位块(25)设于所述第一开孔(27)的孔壁上；所述第一导轨(31)固定设于所述第一转环(22)的直径位置处；所述第一导轨(31)采用双导轨结构。

8.根据权利要求7所述的一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，其特征在于：所述第二转动调节结构包括与所述支撑架(1)另一端部相连的第二支撑板(71)、设于所述第二支撑板(71)上的第二开孔(79)、转动连接于所述第二开孔(79)上的第二转环(72)、设于所述第二转环(72)上的第二弧形槽(74)及与所述第二弧形槽(74)抵接的第二限位块(75)；所述第二限位块(75)设于所述第二开孔(79)的孔壁上；所述第二导轨(81)固定设于所述第二转环(72)的直径位置处；所述第二导轨(81)采用双导轨结构。

9.根据权利要求8所述的一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，其特征在于：所述第一转环(22)相对于第一开孔(27)转动的角度为0-45°；所述第二转环(72)相对于第二开孔(79)转动的角度为0-45°。

10.根据权利要求1所述的一种实验用深海立管涡激振动响应测试装置，其特征在于：所述第一调节滑块(32)上设有与所述钢丝绳(5)绕接的第一定滑轮(34)；所述支撑架(1)上设有与所述钢丝绳(5)绕接的第二定滑轮(35)。

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