[发明专利]阶梯剪切流下顶部可运动斜置立管涡激振动旋转测试装置

权利要求书

1.一种阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，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、底部立管固定模块、底部支撑模块、以及振荡模块，其中，所述立管模型机构固定设置于所述振荡模块与所述底部立管固定模块之间，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，所述底部支撑模块固定设置于海洋工程深水池的所述升降底上，所述驱动模块分别与所述圆筒轴分段模块以及所述顶部悬臂模块相连接并输出动力，所述顶部悬臂模块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所述顶部悬臂模块以及底部立管固定模块相连并接收检测数据；

所述立管模型机构包括连接板、轨道、滑块、立管模型、第一万向节、第二万向节、三分力传感器、滑动轴、第一立管固定接头、第二立管固定接头、直线轴承、缓冲弹簧、以及立管固定座，其中，所述三分力传感器设置于所述立管模型的顶端，所述第一立管固定接头的两端分别与所述立管模型的顶端以及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以及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，所述直线轴承与所述缓冲弹簧相连，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，控制所述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2分别与所述立管模型38相连并接收检测数据。

2.根据权利要求1所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，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或2所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，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3所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述驱动模块包括伺服驱动电机、传递齿轮、变速齿轮箱、驱动齿轮、驱动轴、以及可调节支撑底座，其中，所述伺服驱动电机与变速齿轮箱相连接，所述变速齿轮箱与驱动轴相连接，所述驱动轴与驱动齿轮相连接，所述伺服驱动电机、变速齿轮箱、驱动齿轮、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所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述驱动模块中的变速齿轮箱的减速比为40：1，所述传递齿轮的减速比为7。

6.根据权利要求4或5所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述顶部悬臂模块包括悬臂、斜拉锁、桁架和套筒，其中，所述斜拉锁的一端与所述圆筒轴分段模块相连、另一端与所述悬臂相连以提供预应力，所述套筒套接于所述立管模型机构的下部，所述悬臂与所述圆筒轴分段模块连接，所述套筒套接于所述立管模型的下端点及整个下部的外侧， 所述悬臂下部通过所述桁架连接至所述顶部悬臂模块及圆筒轴。

7.根据权利要求6所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，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。

8.根据权利要求1、2、4、5、或7所述的阶梯剪切流下顶端可运动的斜置立管的涡激振动旋转测试装置，其特征在于，所述底部立管固定模块包括圆筒轴连接法兰盘、圆筒轴、立管底部固定端、圆筒轴上开口、圆筒轴下开口，其中，所述圆筒轴的上部通过所述连接法兰盘与所述圆筒轴分段模块或所述底部立管固定模块连接、下部通过所述圆筒轴连接法兰盘与所述底部支撑模块连接，所述立管模型通过所述立管底部固定端穿过所述圆筒轴上开口和圆筒轴下开口固定在所述圆筒轴内部。