[发明专利]均匀流和阶梯流下顶部可运动竖置立管涡激振动旋转装置

权利要求书

1.一种均匀流和阶梯流下顶部可运动竖置立管涡激振动旋转装置，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、底部悬臂模块、底部支撑模块和振荡模块，其中，所述立管模型机构固定设置于所述振荡模块和所述底部悬臂模块之间，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，所述底部支撑模块用于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顶部悬臂模块相连接并输出动力，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相连，所述测量分析系统平台模块分别与立管模型机构的所述顶部悬臂模块以及底部悬臂模块、以及底部支撑模块相连并接收检测数据；

所述立管模型机构包括连接板、缓冲弹簧、直线轴承、滑动轴、三分力传感器、第一万向节、第二万向节、第一立管固定接头、第二立管固定接头、立管模型、驱动伺服电机、轨道、滑块、以及立管固定座，其中，在所述立管模型的顶端设有所述第一万向节和第一立管固定接头，在所述立管模型的底端设有所述第二万向节和第二立管固定接头，第一立管固定接头的两端分别与所述立管模型的顶端和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和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，所述缓冲弹簧与所述直线轴承相连，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机构的立管模型相连并接收检测数据。

2.根据权利要求1所述的均匀流和阶梯流下顶部可运动竖置立管涡激振动旋转装置，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所述的均匀流和阶梯流下顶部可运动竖置立管涡激振动旋转装置，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1所述的均匀流和阶梯流下顶部可运动竖置立管涡激振动旋转装置，其特征在于，所述驱动模块用于为整个所述测试装置提供动力并对所述测试装置的转动速度进行精确控制，所述驱动模块包括变速齿轮箱、伺服驱动电机、驱动轴、可调节支撑底座、驱动齿轮、以及传递齿轮，其中，所述伺服驱动电机与所述变速齿轮箱相连接，所述变速齿轮箱与所述驱动轴相连接，所述驱动轴与所述驱动齿轮相连接，所述伺服驱动电机、变速齿轮箱、驱动齿轮、以及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所述的均匀流和阶梯流下顶部可运动竖置立管涡激振动旋转装置，其特征在于，所述变速齿轮箱的减速比为40：1。

6.根据权利要求1所述的均匀流和阶梯流下顶部可运动竖置立管涡激振动旋转装置，其特征在于，所述顶部悬臂模块包括斜拉锁、第一悬臂、斜撑、以及顶部悬臂圆筒轴，其中，所述第一悬臂上部通过所述斜拉锁和所述顶部悬臂圆筒轴相连接，所述斜拉锁为所述第一悬臂提供预应力，所述第一悬臂下部通过所述斜撑和所述顶部悬臂圆筒轴相连接，所述第一悬臂的末端将与所述振荡模块中的钢架固定装置连接。

7.根据权利要求6所述的均匀流和阶梯流下顶部可运动竖置立管涡激振动旋转装置，其特征在于，所述顶部悬臂模块还包括套筒，其中，所述套筒套接于所述立管模型的上端点及整个上部的外侧，所述第一悬臂采用预应力矩形钢桁架结构。

8.根据权利要求1所述的均匀流和阶梯流下顶部可运动竖置立管涡激振动旋转装置，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。