本发明涉及一种用于监测涡激振动抑制装置的试验装置及试验方法,其特征在于:设置一试验船舶,在船舶的尾部设置一拖拽架,拖拽架上铰接两根试验立管,其中一根带有涡激振动抑制装置,另外一根不带,在每一试验立管上均安装有至少两台水下运动监测仪,其中一台对试验立管进行在线监测,其余的对试验立管进行离线监测。将船舶置于海上在不同时段采取不同拖速值匀速前进,利用不同的拖速激励出试验立管的涡激振动,通过监测仪监测出两个试验立管的动态响应,对比得出涡激振动抑制装置的抑制能力。
1.一种用于监测涡激振动抑制装置的试验装置,其特征在于:设置一试验船舶,在船舶的尾部设置一拖拽架,拖拽架上铰接两根试验立管,所述试验立管竖直拖拽在船舶的尾部;两根试验立管中的一根带有涡激振动抑制装置,另外一根不带有,在每一试验立管上均安装有至少两台水下运动监测仪,其中一台对试验立管进行在线监测,通过电缆与船舶上的控制电脑相连,其余的对试验立管进行离线监测。
2.如权利要求1所述的一种用于监测涡激振动抑制装置的试验装置,其特征在于:在所述两根试验立管的底部间使用撑杆铰接。
3.如权利要求1所述的一种用于监测涡激振动抑制装置的试验装置,其特征在于:每一所述试验立管的底端各自连接到一三角连接板,所述三角形连接板的第一个角端连接所述试验立管,第二个角端连接一配重块,所述配重块自然下垂,第三个角端连接一牵拉缆,所述牵拉缆的另一端连接到所述船舶上。
4.如权利要求2所述的一种用于监测涡激振动抑制装置的试验装置,其特征在于:每一所述试验立管的底端各自连接到一三角连接板,所述三角形连接板的第一个角端连接所述试验立管,第二个角端连接一配重块,所述配重块自然下垂,第三个角端连接一牵拉缆,所述牵拉缆的另一端连接到所述船舶上。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于监测涡激振动抑制装置的试验装置,其特征在于:两根所述牵拉缆上端点分别固定在位于船舶两侧的两个牵拉导向托架上。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于监测涡激振动抑制装置的试验装置,其特征在于:在所述试验立管上均匀布置五台水下运动监测仪。
7.如权利要求5所述的一种用于监测涡激振动抑制装置的试验装置,其特征在于:在所述试验立管上均匀布置五台水下运动监测仪。
8.一种利用权利要求1~7之一所述装置进行的试验方法,其特征在于:将所述船舶置于海上在不同时段采取不同拖速值匀速前进,利用不同的拖速激励出试验立管的涡激振动,通过所述水下运动监测仪监测两个试验立管的动态响应,对比两个试验立管的不同数据,得出涡激振动抑制装置的抑制能力;其中,在试验中首先采集涨潮期间工况数据,船舶拖速从0.2m/s至2m/s,以0.1m/s的幅度增加,并保证每一个拖速持续5~10分钟;待涨潮期间数据采集完成后,采集退潮期间工况数据,船舶拖速从2m/s至0.2m/s,以0.1m/s的幅度减少,并保证每一个拖速持续5~10分钟。技术领域
本发明涉及的是海洋工程技术领域,具体地说,涉及的是一种用于监测涡激振动抑制装置的试验装置及试验方法。
背景技术
海洋工程中超长的柔性管件应用较多,例如导缆、钻采立管、悬跨管线等。在海流的作用下,此类柔性管件会因此承受周期性的激振力,而出现涡激振动的现象,此类结构物也会周期性地产生漩涡脱落。虽然波浪以及船体的运动同样对这些结构物具有疲劳破坏作用,但是这些破坏随着水深的增加保持不变或有所减小,而水流的作用会覆盖整个结构物,随水深的增加,涡激振动对结构物的破坏不断增加,因此涡激振动是深水结构物疲劳破坏的主要来源。特别对于采油立管在涡激振动下发生断裂的事故,由此带来的不仅仅是经济上的巨大损失,更严重的是将会造成巨大的环境污染。因此常采用加装涡激振动抑制装置的办法,来减轻水流对此类结构物的损害。但是对于涡激振动抑制装置的性能好坏及所起到的作用大小,都必须要率先通过试验直观地对涡激振动现象进行研究,获取较为可靠的试验结果,才能安全用于水下应用。而现有的一些监测涡激振动抑制效果的海上试验装置及试验方法都不能全面模拟海洋立管所受到的各种海流流速影响,试验效果都不准确。
发明内容
因此,本发明为了克服现有技术的不足,提供一种用于监测涡激振动抑制装置的试验装置及试验方法,通过该试验可以有效验证涡激振动抑制装置的有效性。本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种用于监测涡激振动抑制装置的试验装置,其特征在于:设置一试验船舶,在船舶的尾部设置一拖拽架,拖拽架上铰接两根试验立管,所述试验立管竖直拖拽在船舶的尾部;两根试验立管中的一根带有涡激振动抑制装置,另外一根不带有,在每一试验立管上均安装有至少两台水下运动监测仪,其中一台对试验立管进行在线监测,通过电缆与船舶上的控制电脑相连,其余的对试验立管进行离线监测。在所述两根试验立管的底部间使用撑杆铰接。每一所述试验立管的底端各自连接到一三角连接板,所述三角形连接板的第一个角端连接所述试验立管,第二个角端连接一配重块,所述配重块自然下垂,第三个角端连接一牵拉缆,所述牵拉缆的另一端连接到所述船舶上。两根所述牵拉缆上端点分别固定在位于船舶两侧的两个牵拉导向托架上。在所述试验立管上均匀布置五台水下运动监测仪。利用上述装置进行涡激振动试验的方法是,将试验船舶置于海上在不同时段采取不同拖速值匀速前进,利用不同的拖速激励出试验立管的涡激振动,通过水下运动监测仪监测两个试验立管的动态响应,对比两个试验立管的不同数据,得出涡激振动抑制装置的抑制能力;其中,在试验中首先采集涨潮期间工况数据,船舶拖速从0.2m/s至2m/s,以0.1m/s的幅度增加,并保证每一个拖速持续5~10分钟;待涨潮期间数据采集完成后,采集退潮期间工况数据,船舶拖速从2m/s至0.2m/s,以0.1m/s的幅度减少,并保证每一个拖速持续5~10分钟。本发明由于采取以上技术方案,其有益效果是,能够更好的模拟出海洋立管工作中实际受到的各个海流流速的影响状态,全面监测涡激振动情况下涡激振动抑制装置的有效性。
附图说明
图1为试验装置正视图;图2为试验装置侧视图;图3为三角形连接板装配图;其中,1-试验船舶;2-试验立管;3-涡激振动抑制装置;4-拖拽架;5-撑杆;6-三角连接板;7-配重块;8-牵拉缆;9-牵拉导向托架;10-水下运动监测仪。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。如图1、2所示,本发明装置包括一试验船舶1,两根试验立管2,两根试验立管2中的一根带有涡激振动抑制装置3,另外一根不带有。两根试验立管2的顶端铰接到一拖拽架4上,并将拖拽架4固定于试验船舶1的船尾处。在两根试验立管2的底部间使用撑杆5铰接,防止立管发生碰撞。在撑杆5以下,对应的两根试验立管2的底端各自连接到一三角连接板6,三角形连接板6的三个角端分别与试验立管2、配重块7、牵拉缆8进行铰接(如图3所示)。配重块7自然下垂,以抑制立管上下张力。牵拉缆8的另一端连接到船体中前部甲板处,以抑制立管斜拉张力。为了避免试验过程中牵拉缆8与试验船舶1发生碰撞,将两根牵拉缆8上端点分别安装在船体中前部两侧的两个牵拉导向托架9上,以将牵拉缆8支出船外(如图2所示)。在两根试验立管2上,分别安装至少两台水下运动监测仪10,用以监测记录试验过程中试验立管2的动态响应。其中一台水下运动监测仪10位于立管上端,为在线监测,通过电缆与船舶上的控制电脑相连,对试验立管2动态响应进行实时监测;其余的水下运动监测仪10对试验立管2进行离线监测,并记录试验立管2的运动相应数据。通常情况下在试验立管2上均匀布置五台水下运动监测仪10为最好。应用此装置进行试验的方法是,试验过程中试验船舶1在不同时段以不同速度值匀速前进,利用不同的船舶拖速激励出试验立管2的涡激振动,通过水下运动监测仪10监测两个试验立管2的动态响应,并对数据进行实时或离线记录、传输、处理。通过对比两个试验立管2的不同数据,得出涡激振动抑制装置的抑制能力。为提高试验数据的准确性,在试验过程中首先采集涨潮期间工况数据,试验船舶拖速从0.2m/s至2m/s,以0.1m/s的幅度增加,并保证每一个拖速能够持续5~10分钟;待涨潮期间数据采集完成后,采集退潮期间工况数据,试验船舶拖速从2m/s至0.2m/s,以0.1m/s的幅度减少,并保证每一个拖速能够持续5~10分钟。上述实施例仅用于说明本发明,其中各部件的结构、连接方式和工艺参数等都是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本发明的保护范围之外。