模拟双向剪切振荡流场的立管涡激振动实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及海洋工程技术领域内的一种模拟双向剪切振荡流场的立管涡激振动实验装置，包括回转齿轮、支撑限位模块、深海立管模块以及驱动模块；其中回转齿轮通过支撑限位模块的外边界弹性约束机构和内边界弹性约束机构固定于其支撑机构上，深海立管模块的立管通过其张紧机构和刚性固定机构连接于回转齿轮上，驱动模块通过柔性皮带带动回转齿轮以设定的振荡频率和振荡幅值水平旋转运动，从而带动深海立管模型与周围水体形成设定的双向剪切振荡流场。本发明专利技术提供的模拟双向剪切振荡流场的立管涡激振动实验装置大幅提高了实验数据的准确度，通过可设定运动指令的驱动模块，实现不同强度的双向剪切振荡流场的模拟。同强度的双向剪切振荡流场的模拟。同强度的双向剪切振荡流场的模拟。

【技术实现步骤摘要】
模拟双向剪切振荡流场的立管涡激振动实验装置


[0001]本专利技术涉及海洋工程
，具体地，涉及一种在海洋工程深水池中实施的一种模拟双向剪切振荡流场的立管涡激振动实验装置。

技术介绍

[0002]海洋立管在平台运动带动下，在其管长方向会遭受方向相反的时变振荡流场，这种流场即为双向剪切振荡流场。这种双向剪切振荡流场可能会载立管的顺流向和横流向上诱发极为复杂的立管涡激振动现象。所谓涡激振动，是指在水流的作用下，柱状结构物两侧会发生涡漩的交替泄放，进而产生周期性变化的脉动力，当这一脉动力和柱状结构物的某一阶固有频率接近时，将会诱发较为显著的振动—涡激振动。涡激振动是导致海洋立管疲劳损伤的重要因素。当前人们对这种平台运动带动立管运动次生的双向剪切振荡流场下海洋立管的涡激振动现象还缺乏机理性的特征认识。因此开发一种模拟双向剪切振荡流场的立管涡激振动实验装置对平台运动带动立管运动次生双向剪切振荡流场诱导立管涡激振动问题研究具有重要作用。
[0003]目前，国内外学术界和工程界针对海洋立管涡激振动现象的研究主要借助实验手段。然而平台运动次生双向剪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟双向剪切振荡流场的立管涡激振动实验装置，其特征在于，包括回转齿轮(100)、支撑限位模块(200)、深海立管模块(300)以及驱动模块(400)；所述回转齿轮(100)的横截面呈工字型，所述回转齿轮(100)的内外环槽分别为内周槽(110)和外周槽(120)，所述外周槽(120)内设有齿圈(121)；所述支撑限位模块(200)为多组，多组所述支撑限位模块(200)沿圆周方向顺次排列成圆形，所述支撑限位模块(200)包括支撑机构(210)、内边界弹性约束机构(220)以及外边界弹性约束机构(230)，所述内边界弹性约束机构(220)与所述外边界弹性约束机构(230)固定于所述支撑机构(210)上，所述回转齿轮(100)的下端面滚动支撑于所述支撑机构(210)上，所述内边界弹性约束机构(220)通过与所述内周槽(110)的接触配合对所述回转齿轮(100)进行径向约束，所述外边界弹性约束机构(230)通过与所述外周槽(120)的接触配合对所述回转齿轮(100)进行轴向约束；所述深海立管模块(300)包括立管(310)、张紧机构(320)以及刚性固定机构(330)，所述张紧机构(320)与所述刚性固定机构(330)分别固定于所述回转齿轮(100)的上端面，所述立管(310)的两端分别与所述张紧机构(320)和所述刚性固定机构(330)连接后，所述立管(310)的中轴线位于所述回转齿轮(100)径线的垂直上方；所述驱动模块(400)包括柔性皮带(410)、支撑架(420)以及驱动机构(430)，所述驱动机构(430)安装于所述支撑架(420)上，所述柔性皮带(410)与所述齿圈(121)啮合传动，所述驱动机构(430)通过所述柔性皮带(410)驱动所述回转齿轮(100)以设定的振荡频率和振荡幅值水平旋转运动，从而带动深海立管模型与周围水体形成设定的双向剪切振荡流场。2.根据权利要求1所述的模拟双向剪切振荡流场的立管涡激振动实验装置，其特征在于，所述支撑机构(210)包括支撑基座(211)、轴承底座(212)以及支撑轴承(213)，所述轴承底座(212)固定于所述支撑基座(211)上，所述支撑轴承(213)转动连接于所述轴承底座(212)上，所述回转齿轮(100)的下端面支撑于所述支撑轴承(213)上，所述回转齿轮(100)水平旋转时，所述支撑轴承(213)转动。3.根据权利要求2所述的模拟双向剪切振荡流场的立管涡激振动实验装置，其特征在于，所述内边界弹性约束机构(220)包括内顶轴承(221)、内顶法兰块(222)、第一螺栓(223)、第一弹簧(224)、第一滑块(225)、第一直线轨道(226)以及第一底座法兰(227)；所述第一底座法兰(227)的水平板固定于所述支撑基座(211)上，所述第一底座法兰(227)的竖向板开设有凹槽，所述第一直线轨道(226)坐落于所述第一底座法兰(227)的水平板上并位于所述凹槽的两侧板之间，所述内顶法兰块(223)为横置的T型，所述内顶法兰块(223)的水平块通过所述第一滑块(225)滑动连接于所述第一直线轨道(226)上，所述内顶轴承(221)转动连接于所述内顶法兰块(223)的水平块的端部，所述内顶轴承(221)的外周面与所述内周槽(110)的内周面接触，所述第一螺栓(223)的一端穿过所述第一底座法兰(227)竖向板开设的光孔后与所述内顶法兰块(223)的竖向块螺纹连接，所述第一弹簧(224)套于所述第一螺栓(223)上并位于所述第一螺栓(223)的端头部和所述第一底座法兰(227)的竖向板之间，旋拧所述第一螺栓(223)使所述第一弹簧(224)呈压紧状态，通过所述第一弹簧(224)的反向弹力使所述内顶轴承(221)径向顶紧所述内周槽(110)，所述回转齿轮(100)旋转时，所述内顶轴承(221)与所述内周槽(120)滚动接触。4.根据权利要求3所述的模拟双向剪切振荡流场的立管涡激振动实验装置，其特征在
于，所述第一螺栓(223)为两根，两根所述第一螺栓(223)对称设置于所述内顶法兰块(222)两侧，每根所述第一螺栓(232)均套设有所述第一弹簧(224)。5.根据权利要求2所述的模拟双向剪...

【专利技术属性】
技术研发人员：任浩杰，付世晓，许玉旺，沈佳威，张萌萌，牛智搏，胡滕艳，付雪鹏，孙童晓，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：