CN104266828B - 一种鲨鱼钳及挡销的试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鲨鱼钳及挡销的试验系统，涉及船舶工程技术领域；该试验系统包括试验基坑、固定桩、油缸、试验接头组件、油泵及油箱，鲨鱼钳及挡销的下端分别固定在试验基坑中，固定桩紧固在地面上，油缸的尾部固定在固定桩上，油缸的活塞杆与试验接头组件连接，油缸、油泵及油箱之间通过油管连接，油缸的无杆腔为进油端；鲨鱼钳进行加载实验时，试验接头组件为凸头试验接头，凸头试验接头的头部为与鲨鱼钳相配合的扁平凸起状结构；挡销进行加载实验时，试验接头组件为凹头试验接头，凹头试验接头的头部为与挡销相配合的扁平内凹状结构。通过使用油缸、油泵及油箱这一套液压装置为鲨鱼钳及挡销进行加载，加载力度大、安装简便且成本较低。

Description

一种鲨鱼钳及挡销的试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及船舶工程技术领域，特别涉及一种鲨鱼钳及挡销的试验系统及试验方法。

背景技术

鲨鱼钳，学名为液压链锁止动器，是一种用于牢靠地钳住锚链或钢索并且能够承受负载的链锁止动器，在海洋工程平台起抛锚和拖带作业时对锚和链锁起到支撑作用。在鲨鱼钳附近一般还设置有挡销，挡销则主要用于在起抛锚作业时为链锁起导向作用，保障人员安全。随着现有技术的不断发展，鲨鱼钳与挡销更多地被设计成共用一个箱体，这样能使结构更加紧凑。

目前试验鲨鱼钳及挡销的方法主要有两种：一种是通过固定结构将油缸伸出端和缆绳活动端连接在一起，从而使油缸的输出载荷传递到鲨鱼钳上；另外一种是用锚链加钢丝绳的方式，利用绞车来进行加载试验。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术在进行试验时，上述第一种方法为了保证在油缸达到最大行程前缆绳能将负载全部传递到鲨鱼钳上，加载前缆绳需要一定的张紧度，加大了实验时的安装困难度，且该方法无法对挡销进行加载试验。上述第二种方法在使用绞车进行加载试验时，如果鲨鱼钳及挡销的试验载荷要求较大，则需要绞车来输出很大的加载力，制作绞车的成本较高；其次，绞车与鲨鱼钳及挡销之间的连接装置及试验装置较多，不仅增加了成本而且降低了大吨位试验时的安全性。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种鲨鱼钳及挡销的试验系统及试验方法，技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种鲨鱼钳及挡销的试验系统，适用于对鲨鱼钳及挡销进行加载试验，所述试验系统包括试验基坑、固定桩、油缸、试验接头组件、油泵及油箱，所述鲨鱼钳及所述挡销的下端分别固定在所述试验基坑中，所述固定桩紧固在地面上，所述油缸的尾部固定在所述固定桩上，所述油缸的活塞杆与所述试验接头组件连接，所述油缸、油泵及油箱之间通过油管连接，所述油缸的无杆腔为进油端；所述鲨鱼钳进行加载实验时，所述试验接头组件为凸头试验接头，所述凸头试验接头的头部为与所述鲨鱼钳相配合的扁平凸起状结构，所述凸头试验接头的尾部与所述油缸的活塞杆相连；所述挡销进行加载实验时，所述试验接头组件为凹头试验接头，所述凹头试验接头的头部为与所述挡销相配合的扁平内凹状结构，所述凹头试验接头的尾部与所述油缸的活塞杆相连；所述试验基坑的坑口处设置有限位盖板箱，所述限位盖板箱盖装在所述试验基坑的坑口上，所述鲨鱼钳及挡销的上端分别可伸缩的插装在所述限位盖板箱内。

进一步地，所述油缸为水平布置状态，且所述油缸的水平高度与所述鲨鱼钳及挡销的工作高度一致。

进一步地，所述试验系统还包括压力表，所述油缸的进油端设置有测压接头，所述压力表连接所述测压接头。

另一方面，本发明实施例还提供一种鲨鱼钳的试验方法，适用于使用如权利要求1-3所述的试验系统进行加载试验，所述方法包括：将鲨鱼钳固定在试验基坑中，使所述鲨鱼钳伸出限位盖板箱；将固定桩固定在地面上，将油缸的尾部固定在所述固定桩上；将凸头试验接头的尾部与所述油缸的活塞杆连接，使所述凸头试验接头的头部正对所述鲨鱼钳；使用油管连接所述油缸、油泵及油箱，所述油缸的无杆腔作为进油端；启动所述油泵，使所述油缸对所述鲨鱼钳逐级加载。

进一步地，所述将油缸的尾部固定在固定桩上包括：调节油缸的尾部在固定桩上的高度，保持所述油缸的水平高度与所述鲨鱼钳的工作高度一致。

进一步地，在所述使所述油缸对所述鲨鱼钳逐级加载时，所述方法还包括：使用压力表测所述油缸进油端的压强P；使用以下公式计算所述鲨鱼钳承受的载荷F：F＝A*P*η；其中，A为所述油缸的缸径面积，η为所述油缸的效率。

另一方面，本发明实施例还提供一种挡销的试验方法，适用于使用如权利要求1-3所述的试验系统进行加载试验，所述方法包括：将挡销固定在试验基坑中，使所述挡销伸出限位盖板箱；将固定桩固定在地面上，将油缸的尾部固定在所述固定桩上；将凹头试验接头的尾部与所述油缸的活塞杆连接，使所述凹头试验接头的头部正对所述挡销；使用油管连接所述油缸、油泵及油箱，所述油缸的无杆腔作为进油端；启动所述油泵，使所述油缸对所述挡销逐级加载。

进一步地，所述将油缸的尾部固定在固定桩上包括：调节油缸的尾部在固定桩上的高度，保持所述油缸的水平高度与所述挡销的工作高度一致。

进一步地，在所述使所述油缸对所述挡销逐级加载时，所述方法还包括：使用压力表测所述油缸进油端的压强P；使用以下公式计算所述挡销承受的载荷F：F＝A*P*η；其中，A为所述油缸的缸径面积，η为所述油缸的效率。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

通过使用油缸、油泵及油箱这一套液压装置为鲨鱼钳及挡销进行加载，加载力度大、安装简便且成本较低；同时，使用对应结构的试验接头组件分别对鲨鱼钳和挡销进行实验，可以较好地模拟实际工况，同时精简了系统的试验装置，提高了试验时的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的鲨鱼钳加载试验时的试验系统的正视结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的鲨鱼钳加载试验时的试验系统的俯视结构示意图；

图3是图1中油缸尾部与固定桩的连接处的放大示意图。

图4是本发明实施例1提供的挡销加载试验时的试验系统的正视结构示意图；

图5是本发明实施例1提供的挡销加载试验时的试验系统的俯视结构示意图；

图6是本发明实施例2提供的一种鲨鱼钳的试验方法流程图；

图7是本发明实施例3提供的一种挡销的试验方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

如图1-5所示，本实施例提供了一种鲨鱼钳及挡销的试验系统，适用于对鲨鱼钳1及挡销2进行加载试验，该试验系统包括试验基坑3、固定桩4、油缸5、试验接头组件6、油泵7及油箱8，鲨鱼钳1及挡销2的下端分别固定在试验基坑3中，固定桩4紧固在地面上，油缸5的尾部固定在固定桩4上，油缸5的活塞杆与试验接头组件6连接，油缸5、油泵7及油箱8之间通过油管连接，油缸5的无杆腔为进油端；鲨鱼钳1进行加载实验时，试验接头组件6为凸头试验接头61，凸头试验接头61的头部为与鲨鱼钳1相配合的扁平凸起状结构，凸头试验接头61的尾部与油缸5的活塞杆相连；挡销2进行加载实验时，试验接头组件6为凹头试验接头62，凹头试验接头62的头部为与挡销2相配合的扁平内凹状结构，凹头试验接头62的尾部与油缸5的活塞杆相连。

具体地，试验接头组件6用于模拟实际工况中的锚链或钢索，本实施例中试验接头组件6分头部和尾部，其中，头部和鲨鱼钳1或挡销2接触，尾部则攻有内螺纹便于和油缸5的活塞杆端部的外螺纹连接，鲨鱼钳1若为连杆式则有两个钳状挡板若为叉式则有一个U形钳口，挡销2一般为圆柱形，鲨鱼钳1和挡销2的外形不同受力面也不同；因此，为较好地模拟实际工况，加载试验中与鲨鱼钳1和挡销2接触的试验接头组件6的形状不同；本实施例中油缸5的回油口与油箱8用油管连接，油缸5的进油口与油泵7的出油口用油管连接，油泵7的进油口与油箱8连接，油缸5的进油端的油压通过活塞杆最终传递给鲨鱼钳1或挡销2以形成载荷，可以稳定持续的进行加载试验，使用试验接头组件6代替现有的缆绳及相关连接装置，在降低成本的同时也提高了试验的安全性。

进一步地，油缸5为水平布置状态，且油缸5的水平高度与鲨鱼钳1及挡销2的工作高度一致。

具体地，油缸5水平布置可以使得加载试验中，试验接头组件6与鲨鱼钳1或挡销2之间的相互作用更加平稳，同时也更为精确地模拟了实际的工况。

进一步地，试验基坑3的坑口处设置有限位盖板箱9，限位盖板箱9盖装在试验基坑3的坑口上，鲨鱼钳1及挡销2的上端分别可伸缩的插装在限位盖板箱9内。

具体地，鲨鱼钳1和挡销2的底部是通过基坑油缸连接于试验基坑3底部的，通过基坑油缸能够顶升或回拉鲨鱼钳1和挡销2，试验基坑3的坑口由限位盖板箱9封住，限位盖板箱9上设置有与鲨鱼钳1匹配的竖向限位通孔，限位盖板箱9可以对鲨鱼钳1及挡销2进行限位，防止鲨鱼钳1或挡销2在试验时被油缸5施加侧向压力而产生倾斜，在进行加载试验时，将鲨鱼钳1或挡销2升出水平面，试验完成后，可以控制鲨鱼钳1及挡销2缩回试验基坑中。

进一步地，该试验系统还包括压力表10，油缸的进油端设置有测压接头11，压力表10连接测压接头11。

具体地，压力表10可以包括用于感应进油端内部油压的传感器、用于显示油压数值的显示仪表以及连接传感器和显示仪表的电缆，传感器置于测压接头11处。通过采用压力表10，可以实时了解加载试验中鲨鱼钳1或挡销2的承载情况。

本发明实施例提供的鲨鱼钳及挡销的试验系统，通过使用油缸、油泵及油箱这一套液压装置为鲨鱼钳及挡销进行加载，加载力度大、安装简便且成本较低；同时，使用对应结构的试验接头组件分别对鲨鱼钳和挡销进行实验，可以较好地模拟实际工况，同时精简了系统的试验装置，提高了试验时的安全性。

实施例2

如图6所示，本实施例提供了一种鲨鱼钳的试验方法，适用于使用如实施例1的试验系统进行针对鲨鱼钳加载试验，该方法包括以下步骤：

S1：将鲨鱼钳1固定在试验基坑3中，使鲨鱼钳1伸出限位盖板箱9。

具体地，鲨鱼钳1的底部是通过基坑油缸连接于试验基坑3底部的，而限位盖板箱9上则设置有与鲨鱼钳1匹配的竖向限位通孔，在进行鲨鱼钳1加载试验之前，应控制基坑油缸顶升鲨鱼钳1，使鲨鱼钳1伸出限位盖板箱9准备进行试验。

S2：将固定桩4固定在地面上，将油缸5的尾部固定在固定桩4上。

具体地，固定桩4应相对鲨鱼钳1设置，本步骤S2中将油缸5的尾部固定在固定桩4上具体包括：调节油缸5的尾部在固定桩4上的高度，保持油缸5的水平高度与鲨鱼钳1的工作高度一致，保持高度一致可以更为精确地模拟实际工况。

S3：将凸头试验接头61的尾部与油缸5的活塞杆连接，使凸头试验接头61的头部正对鲨鱼钳1。

具体地，凸头试验接头61的尾部与油缸5的活塞杆螺纹连接，应尽量保证凸头试验接头61的头部正对鲨鱼钳1的中部对称线。

S4：使用油管连接油缸5、油泵7及油箱8，油缸5的无杆腔作为进油端。

具体地，本步骤中油缸5的无杆腔设置进油口，油缸5的有杆腔设置回油口，将油缸5的回油口与油箱8用油管连接，将油缸5的进油口与油泵7的出油口用油管连接，油泵7的进油口与油箱8连接。

S5：启动油泵7，使油缸5对鲨鱼钳1逐级加载。

具体地，进行加载试验时，油箱8中注入液压油，启动油泵7将油箱8中的液压油液通过油管注入油缸5的无杆腔，通过油泵7泵入的油液在油缸5无杆腔的内部产生的压力来推动活塞杆及凸头试验接头61运动，直至与鲨鱼钳1接触后产生推力。在使油缸5对鲨鱼钳1逐级加载的同时，该方法还包括：使用压力表10测油缸5进油端的压强P，压力表10连接到油缸5的进油端测压接头11上；使用以下公式计算鲨鱼钳1承受的载荷F：F＝A*P*η；其中，A为油缸5的缸径面积，缸径面积指的是以油缸5内径为直径的油缸截面积，η为油缸5的效率；通过使用压力表10实时获取油缸内部压力，并通过公式进行计算，可以直观地获取鲨鱼钳1所承受的载荷。

具体地，逐级加载是指在加载的过程中，根据鲨鱼钳的额定负载，先加载到鲨鱼钳额定负载的70％(在本实施例中，该数值仅为参考值)，并保持加载状态5分钟后，解除加载状态，检查各设备的情况；然后加载到鲨鱼钳额定负载的100％，并保持加载状态5分钟后，解除加载状态，检查各设备的情况；最后加载到鲨鱼钳额定负载的125％，并保持加载状态5分钟后，解除加载状态，检查各设备的情况。具体地，在每次检查各设备情况时，需要观察测量鲨鱼钳是否受破坏或变形(每次加载完后都需检查测量)，并记录试验数据和结果。

本实施例提供的鲨鱼钳的试验方法，通过使用油缸、油泵及油箱这一套液压装置为鲨鱼钳进行加载，加载力度大、安装简便且成本较低；使用凸头试验接头安装在油缸的活塞杆端与鲨鱼钳接触，可以较好地模拟实际工况，同时精简了系统的试验装置，提高了试验时的安全性，引入推力计算公式，可以实时计算鲨鱼钳承受的载荷。

实施例3

如图7所示，本实施例提供了一种挡销的试验方法，适用于使用如实施例1的试验系统进行针对挡销的加载试验，该方法包括以下步骤：

T1：将挡销2固定在试验基坑3中，使挡销2伸出限位盖板箱9。

具体地，挡销2的底部是通过基坑油缸连接于试验基坑3底部的，而限位盖板箱9上则设置有与挡销2匹配的竖向限位通孔，在进行挡销2加载试验之前，应控制基坑油缸顶升挡销2，使挡销2伸出限位盖板箱9准备进行试验。

T2：将固定桩4固定在地面上，将油缸5的尾部固定在固定桩4上。

具体地，固定桩4应相对挡销2设置，本步骤T2中将油缸5的尾部固定在固定桩4上具体包括：调节油缸5的尾部在固定桩4上的高度，保持油缸5的水平高度与挡销2的工作高度一致，保持高度一致可以更为精确地模拟实际工况。

T3：将凹头试验接头62的尾部与油缸5的活塞杆连接，使凹头试验接头62的头部正对挡销2。

具体地，凹头试验接头62的尾部与油缸5的活塞杆螺纹连接，应尽量保证凹头试验接头62的头部正对挡销2。

T4：使用油管连接油缸5、油泵7及油箱8，油缸5的无杆腔作为进油端。

具体地，本步骤中油缸5的无杆腔设置进油口，油缸5的有杆腔设置回油口，将油缸5的回油口与油箱8用油管连接，将油缸5的进油口与油泵7的出油口用油管连接，油泵7的进油口与油箱8连接。

T5：启动油泵7，使油缸5对挡销2逐级加载。

具体地，进行加载试验时，油箱8中注入液压油，启动油泵7将油箱8中的液压油液通过油管注入油缸5的无杆腔，通过油泵7泵入的油液在油缸5无杆腔的内部产生的压力来推动活塞杆及凹头试验接头62运动，直至与挡销2接触后产生推力。在使油缸5对挡销2逐级加载的同时，该方法还包括：使用压力表10测油缸5进油端的压强P，压力表10连接到油缸5的进油端测压接头11上；使用以下公式计算挡销2承受的载荷F：F＝A*P*η；其中，A为油缸5的缸径面积，缸径面积指的是以油缸5内径为直径的油缸5截面积，η为油缸5的效率；通过使用压力表10实时获取油缸5内部压力，并通过公式进行计算，可以直观地获取挡销2所承受的载荷。

具体地，逐级加载是指在加载的过程中，根据挡销的额定负载，先加载到挡销额定负载的70％(在本实施例中，该数值仅为参考值)，并保持加载状态5分钟后，解除加载状态，检查各设备的情况；然后加载到挡销额定负载的100％，并保持加载状态5分钟后，解除加载状态，检查各设备的情况；最后加载到挡销额定负载的125％，并保持加载状态5分钟后，解除加载状态，检查各设备的情况。具体地，在每次检查各设备情况时，需要观察测量挡销是否受破坏或变形(每次加载完后都需检查测量)，并记录试验数据和结果。

本实施例提供的挡销的试验方法，通过使用油缸、油泵及油箱这一套液压装置为挡销进行加载，加载力度大、安装简便且成本较低；使用凹头试验接头安装在油缸的活塞杆端与挡销接触，可以较好地模拟实际工况，同时精简了系统的试验装置，提高了试验时的安全性，引入推力计算公式，可以实时计算挡销承受的载荷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种鲨鱼钳及挡销的试验系统，适用于对鲨鱼钳及挡销进行加载试验，其特征在于，所述试验系统包括试验基坑、固定桩、油缸、试验接头组件、油泵及油箱，所述鲨鱼钳及所述挡销的下端分别固定在所述试验基坑中，所述固定桩紧固在地面上，所述油缸的尾部固定在所述固定桩上，所述油缸的活塞杆与所述试验接头组件连接，所述油缸、油泵及油箱之间通过油管连接，所述油缸的无杆腔为进油端；

所述鲨鱼钳进行加载实验时，所述试验接头组件为凸头试验接头，所述凸头试验接头的头部为与所述鲨鱼钳相配合的扁平凸起状结构，所述凸头试验接头的尾部与所述油缸的活塞杆相连；

所述挡销进行加载实验时，所述试验接头组件为凹头试验接头，所述凹头试验接头的头部为与所述挡销相配合的扁平内凹状结构，所述凹头试验接头的尾部与所述油缸的活塞杆相连；

所述试验基坑的坑口处设置有限位盖板箱，所述限位盖板箱盖装在所述试验基坑的坑口上，所述鲨鱼钳及挡销的上端分别可伸缩的插装在所述限位盖板箱内。

2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于，所述油缸为水平布置状态，且所述油缸的水平高度与所述鲨鱼钳及挡销的工作高度一致。

3.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于，所述试验系统还包括压力表，所述油缸的进油端设置有测压接头，所述压力表连接所述测压接头。

4.一种鲨鱼钳的试验方法，适用于使用如权利要求1-3所述的试验系统进行加载试验，其特征在于，所述方法包括：

将鲨鱼钳固定在试验基坑中，使所述鲨鱼钳伸出限位盖板箱；

将固定桩固定在地面上，将油缸的尾部固定在所述固定桩上；

将凸头试验接头的尾部与所述油缸的活塞杆连接，使所述凸头试验接头的头部正对所述鲨鱼钳；

使用油管连接所述油缸、油泵及油箱，所述油缸的无杆腔作为进油端；

启动所述油泵，使所述油缸对所述鲨鱼钳逐级加载。

5.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，所述将油缸的尾部固定在固定桩上包括：调节油缸的尾部在固定桩上的高度，保持所述油缸的水平高度与所述鲨鱼钳的工作高度一致。

6.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，在所述使所述油缸对所述鲨鱼钳逐级加载时，所述方法还包括：

使用压力表测所述油缸进油端的压强P；

使用以下公式计算所述鲨鱼钳承受的载荷F：F＝A*P*η；

其中，A为所述油缸的缸径面积，η为所述油缸的效率。

7.一种挡销的试验方法，适用于使用如权利要求1-3所述的试验系统进行加载试验，其特征在于，所述方法包括：

将挡销固定在试验基坑中，使所述挡销伸出限位盖板箱；

将固定桩固定在地面上，将油缸的尾部固定在所述固定桩上；

将凹头试验接头的尾部与所述油缸的活塞杆连接，使所述凹头试验接头的头部正对所述挡销；

使用油管连接所述油缸、油泵及油箱，所述油缸的无杆腔作为进油端；

启动所述油泵，使所述油缸对所述挡销逐级加载。

8.根据权利要求7所述的试验方法，其特征在于，所述将油缸的尾部固定在固定桩上包括：调节油缸的尾部在固定桩上的高度，保持所述油缸的水平高度与所述挡销的工作高度一致。

9.根据权利要求7所述的试验方法，其特征在于，在所述使所述油缸对所述挡销逐级加载时，所述方法还包括：

使用压力表测所述油缸进油端的压强P；

使用以下公式计算所述挡销承受的载荷F：F＝A*P*η；

其中，A为所述油缸的缸径面积，η为所述油缸的效率。