[发明专利]一种竖置柔性管涡激流振动实验装置

权利要求书

1.一种竖置柔性管涡激流振动实验装置，包括测试管及用于拉动测试管的拖曳车及测控系统，其特征在于，所述的测试管（1）为三根，竖向设置；拖曳车（2）上设有可放入拖曳池的竖直拖曳架，所述拖曳架上设有水平伸出的上拖曳臂（3）与下拖曳臂（4），上拖曳臂与下拖曳臂的悬空端均设有安装板（5），所述安装板水平设置，安装板上设有左右两个固定孔（6）及一条前后向长槽（7），三根测试管的下端通过万向节（8）分别固定在下侧安装板上的两个固定孔及长槽内，三根测试管的上端通过万向节及张紧机构（9）分别设置在上侧安装板上的两个固定孔及长槽内，三根测试管的中心轴线在一个直三棱柱的三条棱边上；所述测控系统包括测试管拉力传感器（10）、测试管剪力传感器（11）、测试管应变传感器（12）及车速控制装置，测试管拉力传感器及剪力传感器均设置在测试管的上端部，测试管应变传感器设置在测试管的管壁上。

2.根据权利要求1所述的竖置柔性管涡激流振动实验装置，其特征是，上下拖曳臂上均固定有安装板滑动机构，滑动机构包括一水平设置的滑槽（13），安装板可左右滑动地设置在滑槽内，安装板的一侧边设有齿条（14），滑槽的一侧设有摆动机构（15），齿条与摆动机构上的摆动输出齿轮（16）啮合，摆动机构工作时，摆动输出齿轮带动安装板及测试管左右运动。

3.根据权利要求2所述的竖置柔性管涡激流振动实验装置，其特征是，所述摆动机构包括一摆动电机，摆动电机的动力轴（17）上叠设有正向驱动齿轮（18）与反向驱动齿轮（19），正向驱动齿轮与反向驱动齿轮均为齿数、模数相同的扇形齿轮且错位布置，摆动机构还包括摆动齿轮（20），正向驱动齿轮与摆动齿轮间断性啮合，反向驱动齿轮与换向齿轮（21）间断性啮合，换向齿轮与摆动齿轮啮合，摆动齿轮通过一减速传动齿轮（22）与摆动输出齿轮啮合，正向驱动齿轮与摆动齿轮啮合时，反向驱动齿轮与换向齿轮脱离啮合，反向驱动齿轮与换向齿轮啮合时，正向驱动齿轮与摆动齿轮脱离啮合，所述正向驱动齿轮驱动所述摆动齿轮摆动的角度与所述反向驱动齿轮通过换向齿轮驱动所述摆动齿轮摆动的角度相等，摆动机构连接测控系统。

4.根据权利要求1所述的竖置柔性管涡激流振动实验装置，其特征是，每根测试管上设有两块呈圆板状的滑板（23），所述滑板可滑动地套设在测试管上，滑板的最大厚度是滑板直径的6%至10%，滑板的直径小于相邻两根测试管的间距，滑板的外周其纵切面呈半圆形，滑板上设有锁紧机构。

5.根据权利要求1所述的竖置柔性管涡激流振动实验装置，其特征是，测试管的长度是测试管直径的120至400倍。

6.根据权利要求1所述的竖置柔性管涡激流振动实验装置，其特征是，所述的测试管为铜管，铜管的空腔内固定有比重调节材料。

7.根据权利要求1所述的竖置柔性管涡激流振动实验装置，其特征是，张紧机构包括一筒状壳体（24），万向节一端的固定轴（25）伸入设壳体的开口端，壳体的封闭端设有通孔（26），拉绳（27）的一端穿过通孔与万向节的固定轴连接，拉绳的另一端通过滑轮机构（28）与设置在拖曳车上的配重块连接，测试管拉力传感器设置在壳体内的拉绳与固定轴之间，测试管剪力传感器设置在壳体内侧壁与固定轴之间。

8.根据权利要求2所述的竖置柔性管涡激流振动实验装置，其特征是，张紧机构包括一筒状壳体，万向节一端的固定轴伸入设壳体的开口端，壳体的空腔内设有一拉簧（29），拉簧的一端与万向节的固定轴连接，拉簧的另一端与设置在壳体封闭端的调节螺栓（30）连接，测试管拉力传感器设置在拉簧与调节螺栓之间，测试管剪力传感器设置在壳体内侧壁与固定轴之间。

9.根据权利要求1-8任一项所述的竖置柔性管涡激流振动实验装置，其特征是，测试管应变传感器等间隔地设置在测试管的多个横截面上，每个横截面上沿测试管管壁周向均匀设置四个应变传感器，其中两个应变传感器位于拖曳车的移动方向上，另外两个应变传感器与拖曳车的移动方向垂直，应变传感器与设置在测试管内的线缆（32）连接，线缆由测试管的端部引出。