CN105277337A - 模拟j型铺管船铺设海底管道过程的试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种模拟J型铺管船铺设海底管道过程的试验装置，包括：一试验水池、设置在试验水池上部两端的滑轨、安装在滑轨上的振动平台、枢接在振动平台上的J型铺管船上铺管塔的模型样机、枢接在振动平台一侧的移动平台、安装在移动平台另一侧的配重块、安装在移动平台下方的电机直线传动装置、安装在试验水池上的造流、造波装置，其中，振动平台的振动台面上安装有一上管架、角度调节器，且该角度调节器安装于主体塔架的两侧。本发明不仅能够模拟在各种海洋环境条件下的J型铺管船铺设海底管道的过程，解决了在陆地上不能模拟在各种海洋环境条件下，J型铺管船铺设海底管道过程的问题；而且，其安装拆除方便，大大降低了试验成本，提高了海上作业的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及海底管道铺设，尤其涉及一种用于模拟J型铺管船铺设海底管道过程的试验装置。属于海洋石油工程技术领域。
背景技术
随着海洋油气开发向深海迈进，J型铺管船得到了越来越普遍的应用。为了能够使J型铺管船更好地发挥铺管作用，在J型铺管船进行实际铺管前，需要对J型铺管船的铺管系统的实际铺管作业的整个工艺过程进行模拟、试验，用于指导J型铺管船在实际工程中的应用，以避免不必要的损失。
目前，对于J型铺管船铺设过程的试验主要是：在港口或实验室水池内进行试验。其中，港口试验存在着人力、财力花费巨大、试验周期较长、环境条件不便控制等缺点；而实验室水池试验法，由于用于实验的水池是静态的，因此，其又无法真实地模拟在海洋环境的条件下海底管道的铺设过程。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种模拟J型铺管船海底管道铺设过程的试验装置，其不仅能够模拟在各种海洋环境条件下的J型铺管船铺设海底管道的过程，解决了在陆地上不能模拟在各种海洋环境条件下J型铺管船铺设海底管道过程的问题；而且，其安装拆除方便，经济适用，各组成部分可以被重复利用，大大降低了试验成本；同时，提高了海上作业的安全性和可靠性，为海上管道铺设过程安全作业打下了基础，对进一步深入研究深水J型铺管系统具有指导意义。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种模拟J型铺管船铺设海底管道过程的试验装置，其特征在于：包括：一试验水池、设置在试验水池上部两端的滑轨、安装在滑轨上的振动平台、枢接在振动平台上的J型铺管船上铺管塔的模型样机、枢接在振动平台一侧的移动平台、安装在移动平台另一侧的配重块、安装在移动平台下方的电机直线传动装置、安装在试验水池上的造流、造波装置，其中，振动平台的振动台面上安装有一上管架、角度调节器，且该角度调节器安装于主体塔架的两侧。
所述振动平台为六自由度振动平台；振动平台的下面两端安装有与滑轨配合的数个滚轮、将数个滚轮连接在一起的转动轴，且该转动轴安装在减速器上，减速器安装在电机上，电机通过减速器驱动转动轴，带动振动平台前、后滑动。
所述调节模型样机与振动平台的台面之间设有外延小平台，使模型样机的主体与振动平台的中平面重合；且使模型样机能够伸出移动平台的外侧，以避免试验过程中管道与振动平台发生碰撞。
所述电机直线传动装置包括：一伺服电机、与伺服电机相连的减速器及与伺服电机和平台转轮相连的传动轴，其中，伺服电机固定于移动平台的下方，通过伺服电机本身的控制系统的反馈调节，精确控制电机进行直线传动，并带动整个移动平台运动。
所述造流、造波装置包括：一水槽造流泵组、与在水槽造流泵组相连的水槽造波机，其中，水槽造流泵组、水槽造波机安装于试验水池的一侧。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够模拟在各种海洋环境条件下的J型铺管船铺设海底管道的过程，解决了在陆地上不能模拟在各种海洋环境条件下J型铺管船铺设海底管道过程的问题；而且，其安装拆除方便，经济适用，各组成部分可以被重复利用，大大降低了试验成本；同时，提高了海上作业的安全性和可靠性，为海上管道铺设过程安全作业打下了基础，对进一步深入研究深水J型铺管系统具有指导意义。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明六自由度振动平台结示意图。
图3为本发明铺管塔模型样机结构结构示意图。
图4为本发明电机直线传动装置结构示意图。
图5为本发明造流、造波装置结构示意图。
图中主要标号说明：
1.振动平台、2.模型样机、2.1.主体塔架、2.2.滚轮、2.3.外部对中器、2.4.角度调节器、2.5.上管架、3.移动平台、4.电机直线传动装置、5.试验水池、5.1.滑轨、6.造流、造波装置；6.1.水槽造流泵组、6.2.水槽造波机、7.管段模型、8.配重块。
具体实施方式
如图1—图5所示，本发明包括：一试验水池5、设置在试验水池5上部两端的滑轨5.1、采用滑动配合方式安装在滑轨5.1上的振动平台1、采用铰链联接方式枢接在振动平台1上的J型铺管船上铺管塔的模型样机2、采用铰链联接方式枢接在振动平台1一侧的移动平台3、采用螺栓连接方式安装在移动平台3另一侧的配重块8、采用螺栓螺母对连接方式安装在移动平台3下方的电机直线传动装置4、采用螺栓连接方式安装在试验水池5上的造流、造波装置6，其中，振动平台1的振动台面上通过螺栓螺母对连接方式或焊接方式安装有上管架2.5、角度调节器2.4，且该角度调节器2.4是通过铰接方式安装于主体塔架2.1的两侧。
上述振动平台1为六自由度振动平台；振动平台1的下面两端安装有与滑轨5.1配合的数个滚轮2.2、将数个滚轮2.2连接在一起的转动轴，该转动轴安装在减速器上，减速器安装在电机上，电机通过减速器驱动转动轴，带动振动平台1前、后滑动。
上述调节模型样机2与振动平台1的台面之间设有外延小平台，外延小平台可使模型样机2的主体与振动平台1的中平面重合；同时，模型样机2可以伸出移动平台3的外侧，以避免试验过程中管道与振动平台1发生碰撞。
上述电机直线传动装置4包括：一伺服电机、与伺服电机相连的减速器及与伺服电机和平台转轮相连的传动轴，其中，伺服电机固定于移动平台3的下方，通过伺服电机本身的控制系统的反馈调节，精确控制电机进行直线传动；同时，提高整个装置的输出扭矩，并带动整个移动平台3运动。
上述造流、造波装置6包括：水槽造流泵组6.1、与水槽造流泵组6.1相连的水槽造波机6.2，其中，水槽造流泵组6.1、水槽造波机6.2安装于试验水池5的一侧，通过大功率的造流泵及造波机可真实地模拟出实验室条件下的海洋环境，在缩尺实验中为实验装置加载真实的海洋波浪载荷。
上述管段模型7作用是：管段模型7用于模拟缩尺后的管道；上述配重块8的作用是：用于平衡振动平台1与模型样机2的重量，使移动平台3保持稳定。
本发明试验时，将J型铺管船上铺管塔的模型样机2安放在振动平台1上，调节模型样机2与振动平台1的台面之间的角度，使模型样机2的主体与振动平台1的中平面重合；然后，再将管段模型7放置于振动平台1上；此时，振动平台1与移动平台3的中平面重合，使模型样机2可以伸出移动平台3的外侧；其试验运行过程如下：
(1)启动造流造波装置6，调整输出功率，按照预先计算的模拟所需的功率，在试验水池5中模拟出海洋环境，待试验水池5中的环境达到预期效果时，保持输出功率不变，完成对海洋环境的模拟；
(2)启动振动平台1，将经过相应的缩比后的船体运动幅值输入至振动平台1，经过其自身对电机的控制，使振动平台1达到预期的振动响应，完成对铺管船振动的模拟；
(3)待上述过程完成后，启动铺管塔模型样机2，进行管段模型7的提升、夹持、对中、下放的工作过程，启动模型样机2的同时，启动电机直线传动装置4，使移动平台3整体向前移动，模拟铺管船的移船过程，通过程序控制模型样机2与传动装置之间相互配合，完成对实际铺管工艺过程的模拟。
上述振动平台、主体塔架、滚轮、外部对中器、角度调节器、试验水池、伺服电机、减速器、水槽造流泵组、水槽造波机为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种模拟J型铺管船铺设海底管道过程的试验装置，其特征在于：包括：一试验水池、设置在试验水池上部两端的滑轨、安装在滑轨上的振动平台、枢接在振动平台上的J型铺管船上铺管塔的模型样机、枢接在振动平台一侧的移动平台、安装在移动平台另一侧的配重块、安装在移动平台下方的电机直线传动装置、安装在试验水池上的造流、造波装置，其中，振动平台的振动台面上安装有一上管架、角度调节器，且该角度调节器安装于主体塔架的两侧。
2.根据权利要求1所述的模拟J型铺管船铺设海底管道过程的试验装置，其特征在于：所述振动平台为六自由度振动平台；振动平台的下面两端安装有与滑轨配合的数个滚轮、将数个滚轮连接在一起的转动轴，且该转动轴安装在减速器上，减速器安装在电机上，电机通过减速器驱动转动轴，带动振动平台前、后滑动。
3.根据权利要求1所述的模拟J型铺管船铺设海底管道过程的试验装置，其特征在于：所述调节模型样机与振动平台的台面之间设有外延小平台，使模型样机的主体与振动平台的中平面重合；且使模型样机能够伸出移动平台的外侧，以避免试验过程中管道与振动平台发生碰撞。
4.根据权利要求1所述的模拟J型铺管船铺设海底管道过程的试验装置，其特征在于：所述电机直线传动装置包括：一伺服电机、与伺服电机相连的减速器及与伺服电机和平台转轮相连的传动轴，其中，伺服电机固定于移动平台的下方，通过伺服电机本身的控制系统的反馈调节，精确控制电机进行直线传动，并带动整个移动平台运动。
5.根据权利要求1所述的模拟J型铺管船铺设海底管道过程的试验装置，其特征在于：所述造流、造波装置包括：一水槽造流泵组、与在水槽造流泵组相连的水槽造波机，其中，水槽造流泵组、水槽造波机安装于试验水池的一侧。
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