一种海洋隔水管系统多体动力学半实物仿真实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种海洋隔水管系统多体动力学半实物仿真实验装置，装置包括激励平台、张紧器、伸缩节以及隔水管仿真系统。激励平台采用六自由度实验平台，伸缩节由可相对滑动的内筒和外筒组成，张紧器液压缸顶端与激励平台连接，张紧器液压缸底端与伸缩节连接，隔水管仿真部分采用液压系统与计算机控制相结合的方式，首先通过传感器将运动信息传递给隔水管动力学仿真系统，然后隔水管动力学仿真系统计算隔水管系统动力学响应并确定隔水管系统对伸缩节的反作用力，并通过液压系统施加反作用力。采用半实物仿真的方式构建平台‑张紧器‑伸缩节‑隔水管多体动力学实验装置，既能准确模拟海洋隔水管多体系统之间的耦合机理，又可节省实验装置的成本。

A hardware-in-the-loop simulation experimental device for multi-body dynamics of marine riser system

The invention relates to a hardware-in-the-loop simulation experimental device for multi-body dynamics of marine riser system, which comprises an excitation platform, a tensioner, an expansion joint and a riser simulation system. The excitation platform adopts a six-degree-of-freedom experimental platform. The expansion joint consists of a relatively sliding inner cylinder and an outer cylinder. The top of the hydraulic cylinder of the tensioner is connected with the excitation platform. The bottom of the hydraulic cylinder of the tensioner is connected with the expansion joint. The simulation part of the riser adopts a combination of hydraulic system and computer control. Firstly, the motion information is transmitted to the dynamic simulation system of the riser through sensors. Then the riser dynamic simulation system calculates the dynamic response of the riser system and determines the reaction force of the riser system to the expansion joint, and exerts the reaction force through the hydraulic system. The hardware-in-the-loop simulation method is used to construct the platform, tensioner, expansion joint and riser multi-body dynamics experimental device, which can not only accurately simulate the coupling mechanism between multi-body systems of marine riser, but also save the cost of the experimental device.

【技术实现步骤摘要】
一种海洋隔水管系统多体动力学半实物仿真实验装置
本专利技术涉及一种海洋隔水管系统动力学实验装置，尤其是一种用于海洋隔水管系统多体动力学实验的半实物仿真实验装置。
技术介绍
海洋隔水管系统是海上油气勘探开发的关键装备，隔水管系统顶部通过张紧器、伸缩节悬挂于平台上，隔水管系统底部通过隔水管底部总成与水下防喷器连接，其中平台变形较小可认定为刚性体，隔水管、张紧器、伸缩节为弹性体，各构件之间通过转动副或滑动副连接，则整个海洋隔水管-张紧器-伸缩节-平台系统为典型的刚柔耦合多体系统，简称海洋隔水管多体系统。海洋隔水管多体系统在服役过程中受到平台运动、波浪载荷、海流载荷以及工作载荷的影响，其多体动力学问题一直是国内外研究的热点。目前，国内外对于隔水管系统多体动力学方面的研究，无论是实验测试还是软件模拟，大多数都做了不同程度的简化。或将隔水管系统简化为一个弹簧阻尼系统，开展轴向动力学分析，忽略海洋环境载荷的影响，无法模拟海洋环境下的隔水管系统非线性动力学特性；或将张紧器简化为弹簧系统，无法准确模拟张紧器液压动力学及其非线性特性，尤其是反冲过程中涉及的非线性液压动力学、液压系统控制等复杂问题；或将深本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋隔水管系统多体动力学半实物仿真实验装置，其特征在于：它包括激励平台、张紧器、伸缩节以及隔水管仿真系统。所述激励平台为六自由度激励平台，用于模拟海洋钻井平台的运动；所述张紧器包含高压空气瓶，液压阀，蓄能器，反冲控制阀，液压缸，低压氮气瓶，所述高压空气瓶依次通过所述液压阀、所述蓄能器以及所述反冲控制阀联通所述液压缸的有杆腔，所述低压氮气瓶联通所述液压缸的无杆腔，所述液压缸顶端与所述激励平台连接，所述液压缸底端与所述伸缩节连接；所述伸缩节由可相对滑动的内筒和外筒组成，所述内筒与所述激励平台中心连接，所述外筒与所述张紧器连接；所述隔水管仿真系统包括高性能计算机，加速度传感器，压力传感器，双...

【技术特征摘要】
1.一种海洋隔水管系统多体动力学半实物仿真实验装置，其特征在于：它包括激励平台、张紧器、伸缩节以及隔水管仿真系统。所述激励平台为六自由度激励平台，用于模拟海洋钻井平台的运动；所述张紧器包含高压空气瓶，液压阀，蓄能器，反冲控制阀，液压缸，低压氮气瓶，所述高压空气瓶依次通过所述液压阀、所述蓄能器以及所述反冲控制阀联通所述液压缸的有杆腔，所述低压氮气瓶联通所述液压缸的无杆腔，所述液压缸顶端与所述激励平台连接，所述液压缸底端与所述伸缩节连接；所述伸缩节由可相对滑动的内筒和外筒组成，所述内筒与所述激励平台中心连接，所述外筒与所述张紧器连接；所述隔水管仿真系统包括高性能计算机，加速度传感器，压力传感器，双作用单活塞液压缸一，双作用单活塞液压缸二，双作用单活塞液压缸三，单向溢流阀，PLC控制器，比例电液方向阀，油箱，过滤器，截止阀，液压泵，电磁卸荷溢流阀；所述高性能计算机内置隔水管动力学仿真系统，所述加速度传感器采集所述伸缩节的运动信息，并将所述运动信息传递给所述隔水管动力学仿真系统，然后所述隔水管动力学仿真系统计算隔水管系统动力学响应，并确定隔水管系统对所述伸缩节的反作用力；所述PLC控制器控制液压系统施加所述反作用力，并通过所述压力传感器检验...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀全，王向磊，张慎颜，窦文婷，刘福来，陈国明，畅元江，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37