专利名称：一种用于涡激振动海上试验的竖拖方法
技术领域：
本发明涉及的是一种海洋工程技术领域的试验方法，具体地说，涉及的是一种用于涡激振动海上试验的竖拖方法。
背景技术：
海洋工程中超长的柔性管件得到广泛的应用，例如导缆、钻采立管、悬跨管线等。在海流的作用下，此类结构物会周期性地产生漩涡脱落，此类柔性管件因此承受周期性的激振力，而出现涡激振动的现象，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，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。通过试验可以直观地对柔性管件涡激振动现象进行研究，并获取较为可靠的试验结果，现有试验方法无法全面模拟海洋立管所受到的各种海流流速影响。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供了 一种通过海上试验可以有效验证涡激振动装置的方法。本发明解决技术问题所采用的技术方案是，一种用于涡激振动海上试验的竖拖方法，使用铰接形式将一根带涡激振动抑制装置和一根不带涡激振动抑制装置的两根试验立管的顶端与拖拽架铰接，并通过拖拽架固定于船尾处。在两根试验立管上分别安装水下运动监测仪，通过试验过程中试验船舶以不同速度的匀速前进，利用不同的船舶拖速激励出裸管的涡激振动，通过水下运动监测仪监测试验过程中试验立管的动态响应，并对数据进行实时或离线记录，根据采集到数据对比分析，最终得出涡激振动抑制装置的有效性。本发明的有益效果是能够更好的模拟出立管的工作状态，以及完全实现立管工作中所受各个海流流速的影响状态，使试验结果更精确。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。图1为试验装置布置图(正视图)；图2为试验装置布置图(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_水下运动监测仪；5_拖拽架；6_牵拉缆；7_配重块；8_牵拉导向托架；9_撑杆；10_三角连接板。
具体实施方式
如图所示，使用铰接形式将一根带涡激振动抑制装置3和一根不带涡激振动抑制装置的两根试验立管2，立管顶端与拖拽架5铰接，并通过拖拽架5固定于试验船舶I的船尾处。在两根试验立管2上分别安装五台水下运动监测仪4，用以监测记录试验过程中试验立管2的动态响应，五台水下运动监测仪4均匀安装在试验立管2上，其中位于立管上端的水下运动监测仪4为在线监测，通过电缆与船舶甲板控制电脑相连，对试验立管2动态响应进行实时监测。其余四台水下运动监测仪4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。两根立管底部间使用撑杆9铰接，防止立管发生碰撞；在对应立管的撑杆底部各连接一个三角形连接板10，其中三角形连接板10的三个角端分别与试验立管
2、配重块7、牵拉缆6进行铰接。在三角形连接板10底部铰接配重块7，以抑制立管上下张力；在三角形连接板10 —侧铰接牵拉缆6，牵拉缆6另一端连接至船中前部甲板处，以抑制立管斜拉张力，为了避免试验过程中牵拉缆6与试验船舶I发生碰撞，将两根牵拉缆6上端点分别安装在船中前部的两个牵拉导向托架8将牵拉缆6支出船外。试验过程中试验船舶I以不同速度的匀速前进，利用不同的船舶拖速激励出裸管的涡激振动，通过水下运动监测仪4监测试验过程中试验立管2的动态响应，并对数据进行实时或离线记录。为提高试验数据的准确性，在试验过程中试验船舶速度范围控制在O. 2m/s到2m/s之间，采集涨潮期间O. 2m/s到2m/s工况数据，试验船舶拖速从O. 2m/s到2m/s以O. lm/s的幅度增加，并保证每一个拖速能够持续5到10分钟；待涨潮期间数据采集完成后，采集退潮期间2m/s O. 2m/s工况数据,试验船舶拖速从2m/s到O. 2m/s以O. lm/s的幅度减少，并保证每一个拖速能够持续5到10分钟。
权利要求
1.一种用于涡激振动海上试验的竖拖方法，该方法通过将一根带涡激振动抑制装置和一根不带涡激振动抑制装置的两根试验立管的顶端与拖拽架铰接，并通过拖拽架固定于船尾处，两根试验立管上分别安装水下运动监测仪，以监测记录试验过程中试验立管的动态响应。
2.根据权利要求1的一种用于涡激振动海上试验的竖拖方法，其特征是每根试验立管上水下运动监测仪各五台，均匀安装在试验立管上，其中位于立管上端的水下运动监测仪为在线监测，通过电缆与试验船舶甲板控制电脑相连，对试验立管动态响应进行实时监测，其余四台水下运动监测仪对试验立管进行离线监测，并记录试验立管的运动相应数据。
3.根据权利要求1的一种用于涡激振动海上试验的竖拖方法，其特征是两根立管底部间使用撑杆铰接，防止两根立管之间发生碰撞。
4.根据权利要求1的一种用于涡激振动海上试验的竖拖方法，其特征是立管的撑杆底部各连接一个三角形连接板，其中三角形连接板三个角端分别与试验立管、配重块、牵拉缆进行铰接，在三角形连接板底部铰接配重块，以抑制立管上下张力；在三角形连接板一侧铰接牵拉缆，牵拉缆另一端连接至船中前部甲板处，以抑制立管斜拉张力，
5.根据权利要求1的一种用于涡激振动海上试验的竖拖方法，其特征是为了避免试验过程中牵拉缆与船体发生碰撞，将两根牵拉缆上端点分别安装在船中前部的两个牵拉导向托架将牵拉缆支出船外。
6.根据权利要求1的一种用于涡激振动海上试验的竖拖方法，其特征是试验过程中试验船舶速度范围控制在0. 2m/s到2m/s之间，采集涨潮期间0. 2m/s到2m/s工况数据，试验船舶拖速从0. 2m/s到2m/s以0. lm/s的幅度增加，并保证每一个拖速能够持续5到10分钟；采集退潮期间2m/s 0. 2m/s工况数据,试验船舶拖速从2m/s到0. 2m/s以0. lm/s的幅度减少，并保证每一个拖速能够持续5到10分钟。
全文摘要
一种用于监测涡激振动的海上试验装置，包括试验船舶、试验立管、涡激振动抑制装置、水下运动监测仪、拖拽架、牵拉缆、配重块、牵拉导向托架、撑杆、三角连接板。一根带涡激振动抑制装置和一根不带涡激振动抑制装置的两根试验立管的顶端与拖拽架铰接，并通过拖拽架固定于船尾处，两根试验立管上分别安装水下运动监测仪监测记录试验过程中试验立管的动态响应。通过调整船速模拟出立管受到的各个海流速度的状态，试验过程中试验船舶以不同速度的匀速前进，利用不同的船舶拖速激励出裸管的涡激振动，通过水下运动监测仪监测试验过程中试验立管的动态响应，并对数据进行实时或离线记录。根据采集到数据对比分析，最终得出涡激振动抑制装置的有效性。
文档编号G01M7/02GK103033327SQ20111030100
公开日2013年4月10日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者不公告发明人 申请人:天津市海王星海上工程技术有限公司