一種用于海底管道夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種用于海底管道夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)臺(tái)，包括底座、第一-第四液壓缸、四連桿機(jī)構(gòu)、水平力加載壓力板，底座兩側(cè)分別設(shè)置第一-第二底座導(dǎo)軌，四連桿機(jī)構(gòu)包括支座、下連桿、上連桿、壓桿，支座安裝在底座上，下連桿與上連桿相連，上連桿與壓桿相連，壓桿中部安裝在支座上，滑動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)置在底座上，滑動(dòng)導(dǎo)軌上安裝壓力板活動(dòng)支座，第一液壓缸的活塞桿連接壓力板活動(dòng)支座，水平力加載壓力板安裝在壓力板活動(dòng)支座上，第二液壓缸的活塞桿連接齒條拉桿，下連桿安裝齒輪，齒條拉桿與齒輪相配合，管道試件安裝在底座和上梁板之間，第三液壓缸和第四液壓缸的活塞桿連接上梁板。本發(fā)明精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、加載范圍大。
【專利說明】一種用于海底管道夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種試驗(yàn)臺(tái)，具體地說是模擬海流沖擊力管道夾持構(gòu)件的試驗(yàn)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋油氣資源開發(fā)對各國發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義，但眾所周知，海洋內(nèi)部環(huán)境與陸地環(huán)境具有極大的不同，海底溫度低、壓強(qiáng)大、通訊困難，再加上海洋地貌復(fù)雜，給海洋設(shè)備的設(shè)計(jì)和施工帶來了很大困難。特別目前海洋油氣資源開發(fā)已逐漸由淺海走向深海，以往設(shè)計(jì)時(shí)考慮的波浪對海底構(gòu)件穩(wěn)定性的影響在逐漸減弱，而海流則成為重點(diǎn)考慮的海洋環(huán)境載荷之一。在這樣的深海環(huán)境下，水下作業(yè)裝備設(shè)計(jì)成本高、風(fēng)險(xiǎn)大，一旦出現(xiàn)問題，損失非常嚴(yán)重，甚至有時(shí)打撈和更換費(fèi)用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)和制造的費(fèi)用。因此，對于水下作業(yè)裝備有必要根據(jù)不同的作業(yè)要求設(shè)計(jì)一些可靠的試驗(yàn)裝置，用于模擬水下特殊的工作環(huán)境，從而保證水下裝備在設(shè)計(jì)和工作時(shí)的可靠性。
[0003]在海洋油氣資源開采過程中，用于油氣平臺(tái)護(hù)管固定、深水海管鋪設(shè)管道連接、海管維修和油氣平臺(tái)樁基拆除等作業(yè)的裝備占有重要地位，例如:固定電纜護(hù)管的立管卡子、金剛石串珠繩鋸水下切割裝備、管道切割機(jī)、水下鉆孔器等等。這些裝備在使用或水下作業(yè)時(shí)，大多都需要與油氣平臺(tái)的立管或水下鋪設(shè)的管道進(jìn)行固定，而夾持構(gòu)件與管件連接的穩(wěn)定性則是決定裝備能否正常工作的基本保障，因此，合理分析海流作用下海底構(gòu)件穩(wěn)定性對海底構(gòu)件設(shè)計(jì)與作業(yè)具有重要意義。一般對海底裝備進(jìn)行海流模擬有兩種方法，第一是水動(dòng)力模擬實(shí)驗(yàn)方法，第二是機(jī)械加載實(shí)驗(yàn)方法。但是，目前海流模擬實(shí)驗(yàn)主要還是針對進(jìn)行水下移動(dòng)作業(yè)的特種機(jī)器人進(jìn)行的，還沒有針對海底管道夾持構(gòu)件專用的加載試驗(yàn)設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供利用機(jī)械加載的實(shí)驗(yàn)方法，模擬海水中夾持構(gòu)件的受力情況的一種用于海底管道夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)臺(tái)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明一種用于海底管道夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)臺(tái)，其特征是:包括底座、第一-第四液壓缸、四連桿機(jī)構(gòu)、水平力加載壓力板，底座上設(shè)置固定板，底座的左右兩側(cè)分別設(shè)置第一-第二底座導(dǎo)軌，四連桿機(jī)構(gòu)包括支座、下連桿、上連桿、壓桿，可沿第二底座導(dǎo)軌移動(dòng)的支座安裝在底座上，下連桿與上連桿相連，上連桿與壓桿相連，壓桿中部安裝在支座上，第一液壓缸固定在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，滑動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)置在底座上，滑動(dòng)導(dǎo)軌上安裝壓力板活動(dòng)支座，第一液壓缸的活塞桿連接壓力板活動(dòng)支座，水平力加載壓力板安裝在壓力板活動(dòng)支座上，第二液壓缸固定在底座上，第二液壓缸的活塞桿連接齒條拉桿，下連桿端部安裝齒輪，齒條拉桿的齒條與齒輪相配合，齒條拉桿安裝在可沿第二底座導(dǎo)軌移動(dòng)的拉桿槽里，第二液壓缸的缸筒安裝在固定板上，管道試件下方通過管道固定下連接件安裝在底座上，管道試件上方通過管道固定上連接件連接上梁板，第三液壓缸和第四液壓缸的缸筒固定在底座上，第三液壓缸和第四液壓缸的活塞桿連接上梁板，與管道試件相連的夾持構(gòu)件設(shè)置在固定板上方、壓桿下方，夾持構(gòu)件上安裝壓板。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、壓力板活動(dòng)支座上設(shè)置弧形的滑槽，滑槽里安裝移動(dòng)壓力板調(diào)節(jié)螺栓，通過移動(dòng)壓力板調(diào)節(jié)螺栓在滑槽中的位置改變水平加載壓力板與壓力板活動(dòng)支座的角度。
[0009]2、滑動(dòng)導(dǎo)軌與第一底座導(dǎo)軌相配合，第一底座導(dǎo)軌上設(shè)置限制滑動(dòng)導(dǎo)軌位置的行程開關(guān)。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明可通過選用適當(dāng)?shù)墓艿拦潭ㄟB接件對不同直徑管道上的夾持構(gòu)件進(jìn)行加載試驗(yàn)，具有精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、加載范圍大等特點(diǎn)，可滿足海底管道夾持構(gòu)件設(shè)計(jì)和優(yōu)化的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的主視圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的立體圖；
[0013]圖3為本發(fā)明測試背負(fù)式護(hù)管卡子的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0015]結(jié)合圖1?3，液壓缸缸筒2通過液壓缸緊固支座3與底座I進(jìn)行固定，并且液壓缸缸筒2軸向方向用螺栓與底座I的固定板進(jìn)行連接來限制液壓缸的軸向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。液壓缸活塞桿4與齒條拉桿5用螺栓連接來傳遞動(dòng)力，再通過齒條7和齒條8組成的齒輪齒條機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞給下連桿10，其中齒條7與支座11上的導(dǎo)軌組成移動(dòng)副，導(dǎo)軌上有行程開關(guān)來限制齒條7在導(dǎo)軌上的移動(dòng)范圍，齒輪8通過齒輪固定鉸鏈銷軸9與支座11組成轉(zhuǎn)動(dòng)副。下連桿10與上連桿13通過連桿活動(dòng)鉸鏈銷軸12連接，上連桿13通過壓桿活動(dòng)鉸鏈銷軸14與壓桿15連接，壓桿15通過壓桿固定鉸鏈銷軸16固定在支座11上，連桿和壓桿共同組成了一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)。支座11可在底座導(dǎo)軌6上移動(dòng)，通過導(dǎo)軌上的行程開關(guān)可控制支座的位置。頂升液壓缸有兩個(gè)，頂升液壓缸缸筒17和23用螺栓與底座I進(jìn)行連接，頂升液壓缸活塞桿18和22用螺栓與上梁板19進(jìn)行連接，驅(qū)動(dòng)兩液壓缸可使上梁板19上下移動(dòng)。液壓缸缸筒27通過液壓缸緊固支座26與滑動(dòng)導(dǎo)軌31進(jìn)行固定，并通過螺栓連接在滑動(dòng)導(dǎo)軌31上來限制其軸向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。壓力板活動(dòng)支座29與滑動(dòng)導(dǎo)軌31組成移動(dòng)畐O，驅(qū)動(dòng)液壓缸27可調(diào)整壓力板活動(dòng)支座29的位置。水平加載壓力板24通過銷軸連接在壓力板活動(dòng)支座29上，移動(dòng)壓力板調(diào)節(jié)螺栓30在滑槽中的位置可以改變水平加載壓力板24的角度?；瑒?dòng)導(dǎo)軌31與底座導(dǎo)軌32組成移動(dòng)副，將滑動(dòng)導(dǎo)軌31移動(dòng)到最外側(cè)再進(jìn)行管道試件和夾持構(gòu)件的安裝，可避免安裝時(shí)各部件發(fā)生干涉，導(dǎo)軌上有行程開關(guān)來限制滑動(dòng)導(dǎo)軌31的位置。
[0016]工作原理:用于海底管道夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)臺(tái)的操作過程分為放置管道、安裝夾持構(gòu)件、加載試驗(yàn)三個(gè)步驟，具體如下:
[0017]I)放置管道首先，將上梁板19與兩個(gè)頂升液壓缸拆分，卸下連接螺栓，用吊裝設(shè)備將上梁板移動(dòng)到指定位置。然后，將管道固定上連接件20通過螺栓固定在上梁板19上，將管道固定下連接件25用螺栓固定在底座I的凸臺(tái)上，再用吊裝設(shè)備將管道試件21吊起，緩慢放置到管道固定下連接件25的圓錐臺(tái)上。最后，將頂升液壓缸活塞桿伸出，并將上梁板19重新與頂升液壓缸連接，通過液壓系統(tǒng)控制活塞桿緩慢回退，直到與上梁板19連接的管道固定上連接件20能夠與管道試件21接觸，用焊接設(shè)備將管道固定上連接件與管道試件焊接在一起，調(diào)整液壓缸的壓力，使管道試件21能夠穩(wěn)定固定。
[0018]2)安放夾持構(gòu)件將海流水平載荷模擬機(jī)構(gòu)和海流垂直載荷模擬機(jī)構(gòu)通過底座I上的底座導(dǎo)軌6和32移動(dòng)到兩側(cè)的極限位置，再通過吊裝設(shè)備將夾持構(gòu)件33吊放到對應(yīng)位置，用緊固工具將夾持構(gòu)件33與管道試件21連接上，最后將壓板34放置在夾持構(gòu)件33上面。
[0019]3)加載試驗(yàn)將海流水平載荷模擬機(jī)構(gòu)沿底座導(dǎo)軌32移動(dòng)，并通過調(diào)整壓力板調(diào)節(jié)螺栓30的位置使水平加載壓力板24與夾持構(gòu)件緊密貼合，驅(qū)動(dòng)海流水平載荷模擬機(jī)構(gòu)的液壓缸即可對夾持構(gòu)件施加一定的水平方向的載荷；將海流垂直載荷模擬機(jī)構(gòu)沿底座導(dǎo)軌6移動(dòng)到左端的極限位置并固定，驅(qū)動(dòng)海流垂直載荷模擬機(jī)構(gòu)的液壓缸將動(dòng)力傳遞給齒條拉桿5，再通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)和四連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)壓桿15向下運(yùn)動(dòng)，將壓力作用到壓板34上，此時(shí)夾持構(gòu)件受到來自壓板的垂直方向的載荷，通過壓板上的壓力傳感器即可測量夾持構(gòu)件受到的垂直載荷的大小。同時(shí)驅(qū)動(dòng)海流水平載荷模擬機(jī)構(gòu)和海流垂直載荷模擬機(jī)構(gòu)的液壓缸可實(shí)現(xiàn)不同形式的載荷組合方式；并且可以通過預(yù)先給夾持構(gòu)件施加一定的載荷，然后驅(qū)動(dòng)頂升液壓缸向上運(yùn)動(dòng)來模擬當(dāng)水下立管在海流作用下進(jìn)行上下沉浮運(yùn)動(dòng)時(shí)夾持構(gòu)件的受載情況。
[0020]首先，驅(qū)動(dòng)頂升液壓缸將管道試件固定在試驗(yàn)臺(tái)基座上，將需要試驗(yàn)的夾持構(gòu)件連接在管道試件上，分別驅(qū)動(dòng)水平載荷模擬機(jī)構(gòu)和垂直載荷模擬機(jī)構(gòu)的液壓缸可對夾持構(gòu)件施加橫向或縱向的載荷，還可根據(jù)具體海域的海流情況同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)載荷模擬機(jī)構(gòu)的液壓缸來實(shí)現(xiàn)不同形式的載荷組合方式，以更準(zhǔn)確地模擬夾持構(gòu)件在水下的受載情況；其次，通過水平載荷壓力板和壓桿給夾持構(gòu)件施加預(yù)定的載荷，再通過驅(qū)動(dòng)兩個(gè)頂升液壓缸使管道試件向上運(yùn)動(dòng)，可用于模擬當(dāng)水下立管在海流作用下進(jìn)行上下沉浮運(yùn)動(dòng)時(shí)夾持構(gòu)件的受載情況。
[0021]此用于海底管道夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)臺(tái)是一種主要對水下背負(fù)式卡子或水下作業(yè)設(shè)備的夾緊構(gòu)件進(jìn)行模擬海流沖擊力的試驗(yàn)裝置，它可同時(shí)在水平方向和垂直方向上對夾持構(gòu)件進(jìn)行加載試驗(yàn)。它主要應(yīng)用于直徑在Φ 700?IlOOmm范圍的管道上的夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)；水平載荷模擬機(jī)構(gòu)壓力板活動(dòng)支座行程500_，水平加載壓力板調(diào)整角度范圍一40°?+40°，液壓缸I規(guī)格:Φ 130mm，行程180mm，額定壓力50Mpa;垂直載荷模擬機(jī)構(gòu)支座行程180mm,下連桿長度580mm,上連桿長度640mm,壓桿規(guī)格:長度1400mm,調(diào)整角度范圍一10°?+10°，液壓缸2規(guī)格:Φ 130mm，行程180mm，額定壓力50Mpa ;頂升液壓缸規(guī)格:Φ 200mm,行程55Omm,額定壓力63Mpa。
[0022]此用于海底管道夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)臺(tái)以對背負(fù)式立管卡子33進(jìn)行模擬海流沖擊力試驗(yàn)為例，試驗(yàn)時(shí)在背負(fù)式立管卡子上放置一塊壓板34，加載時(shí)先將壓桿15的壓力傳給壓板，再作用到背負(fù)式立管卡子上，使作用載荷更加均勻。
【權(quán)利要求】
1.一種用于海底管道夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)臺(tái)，其特征是:包括底座、第一-第四液壓缸、四連桿機(jī)構(gòu)、水平力加載壓力板，底座上設(shè)置固定板，底座的左右兩側(cè)分別設(shè)置第一-第二底座導(dǎo)軌，四連桿機(jī)構(gòu)包括支座、下連桿、上連桿、壓桿，可沿第二底座導(dǎo)軌移動(dòng)的支座安裝在底座上，下連桿與上連桿相連，上連桿與壓桿相連，壓桿中部安裝在支座上，第一液壓缸固定在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，滑動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)置在底座上，滑動(dòng)導(dǎo)軌上安裝壓力板活動(dòng)支座，第一液壓缸的活塞桿連接壓力板活動(dòng)支座，水平力加載壓力板安裝在壓力板活動(dòng)支座上，第二液壓缸固定在底座上，第二液壓缸的活塞桿連接齒條拉桿，下連桿端部安裝齒輪，齒條拉桿的齒條與齒輪相配合，齒條拉桿安裝在可沿第二底座導(dǎo)軌移動(dòng)的拉桿槽里，第二液壓缸的缸筒安裝在固定板上，管道試件下方通過管道固定下連接件安裝在底座上，管道試件上方通過管道固定上連接件連接上梁板，第三液壓缸和第四液壓缸的缸筒固定在底座上，第三液壓缸和第四液壓缸的活塞桿連接上梁板，與管道試件相連的夾持構(gòu)件設(shè)置在固定板上方、壓桿下方，夾持構(gòu)件上安裝壓板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海底管道夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)臺(tái)，其特征是:壓力板活動(dòng)支座上設(shè)置弧形的滑槽，滑槽里安裝移動(dòng)壓力板調(diào)節(jié)螺栓，通過移動(dòng)壓力板調(diào)節(jié)螺栓在滑槽中的位置改變水平加載壓力板與壓力板活動(dòng)支座的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于海底管道夾持構(gòu)件的加載試驗(yàn)臺(tái)，其特征是:滑動(dòng)導(dǎo)軌與第一底座導(dǎo)軌相配合，第一底座導(dǎo)軌上設(shè)置限制滑動(dòng)導(dǎo)軌位置的行程開關(guān)。
【文檔編號(hào)】G01M7/08GK103983414SQ201410206150
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】張波, 王茁, 胡朝陽, 王濤, 周英輝, 于丹丹, 孟凡東, 黃新禹, 李寧, 單雪, 陸洋, 于海軍, 孫立波 申請人:哈爾濱工程大學(xué)