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(见图7)，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，其余和实施例1相同。
[0022]实施例3
实施例3的每根测试管上设有两块呈圆板状的滑板23 (见图9，图中显示其中一块)，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。本实施例的测试管为铜管，铜管的空腔内固定有比重调节材料，测试管整体的比重为1.2克/立方厘米，测试管的长度是测试管直径的200倍；其余和实施例1或实施例2相同。
[0023]本发明的实验装置在测试时，在计算机内安装好计算机实时分析处理软件，将实验中的设定参数如拖曳车速度、测试管拉力等输入电脑，并将实验中测得的数据如测试管剪力数据、应变量数据等送入计算机进行分析处理，得到横置柔性管涡激流振动的实验结果。通过改变测试管的间距、拉力、比重、拖曳车的速度及测试管的升降速度等实验条件，可以得到各种不同情况下横置柔性管涡激流振动的实验结果，从而为实际海洋工程提供指寸ο
[0024]除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施方式，这些本发明没有详细描述的实施方式是本领域技术人员无需创造性劳动就可以轻易实现的，因此这些未详细描述的实施方式也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种横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)为四根，横向分两层设置，每层测试管为两根且上下对应，拖曳车(2)两侧分别设有可放入拖曳池的拖曳臂，所述拖曳臂包括左拖曳臂(3)与右拖曳臂(4)，左拖曳臂与右拖曳臂下端部均设有安装板(5)，安装板上设有上下两个固定孔(6)及分别与固定孔处于同一水平线上的上下两条长槽(7)，四根测试管的左端通过万向节(8)分别固定在左侧安装板上的两个固定孔及两条长槽内，四根测试管的右端通过万向节及张紧机构(9)分别设置在右侧安装板上的两个固定孔及两条长槽内，四根测试管的中心轴线在一个长方体的四条相互平行的棱边上；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右端部，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所述的横置柔性管涡激流振动实验装置，其特征是，所述的拖曳臂上固定有安装板滑动机构，滑动机构包括一竖直设置的滑槽(13)，安装板可上下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上下运动。3.根据权利要求2所述的横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所述的横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所述的横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100至300倍。6.根据权利要求1所述的横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所述的横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所述的横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任一项所述的横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水平方向上，另外两个应变传感器位于垂直方向上，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。
【专利摘要】本发明公开了一种横置柔性管涡激流振动实验装置，包括四根测试管及用于拉动测试管的拖曳车及测控系统，拖曳车两侧分别设有可放入拖曳池的左右拖曳臂，四根测试管的两端通过万向节分别固定在拖曳臂下部安装板上的两个固定孔及一条长槽内，其中一端设有张紧机构；测控系统包括测试管拉力传感器、测试管剪力传感器、测试管应变传感器及车速控制装置，测试管拉力传感器及剪力传感器均设置在测试管的端部，测试管应变传感器设置在测试管的管壁上。本发明的实验装置可以解决多管件状态下的涡激流振动模型的实验问题，还可以模拟海水波动，其实验结果与实际情形存在更为接近，具有很高的实用价值。
【IPC分类】G01M7/02
【公开号】CN105319041
【申请号】CN201510340381
【发明人】陈正寿
【申请人】浙江海洋学院
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年6月18日