CN105277357A - 模拟j型铺管船弃置回收过程中的试验装置 - Google Patents

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王懿
段梦兰
杨伟
赵娜
焦晓楠
匡涛
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Offshore Oil Engineering Co Ltd
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China National Offshore Oil Corp CNOOC
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Abstract

一种模拟J型铺管船弃置回收过程中的试验装置，包括：一振动台、安装在振动台上的J型铺管塔模型样机、固定在J型铺管塔模型样机上的管段模型；安装在振动台台面上的上管架、角度调节器；枢接在振动台一侧的移动平台，其中，振动台的下面安装有一伺服边界加载装置；固定在振动台一侧的张力传感器、张力控制装置；且振动台、角度调节器、移动平台、伺服边界加载装置、张力传感器、张力控制装置分别与控制装置相连，通过控制装置的控制，在实验室条件下，实现了对J型铺管船弃置回收过程的模拟。本发明不仅能够对深水J型铺管船的弃置回收过程进行力学性能的模拟；而且，各组成部分可以被重复利用，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

模拟J型铺管船弃置回收过程中的试验装置
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型铺管船弃置回收过程中的试验装置。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、弃置回收过程中的过程进行模拟、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型铺管船弃置回收过程中的试验装置，其不仅能够对深水J型铺管船的的弃置回收过程进行力学性能的模拟，解决了完全在陆地上模拟深水管道铺设力学性能变化的问题；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型铺管船弃置回收过程中的试验装置，其特征在于：包括：一振动台、安装在振动台上的J型铺管塔模型样机、固定在J型铺管塔模型样机上的管段模型；安装在振动台台面上的上管架、角度调节器；枢接在振动台一侧的移动平台，其中，振动台的下面安装有一伺服边界加载装置；固定在振动台一侧的张力传感器、张力控制装置；且振动台、角度调节器、移动平台、伺服边界加载装置、张力传感器、张力控制装置分别与控制装置相连，通过控制装置的控制，在实验室条件下，实现了对J型铺管船弃置回收过程的模拟。
所述伺服边界加载装置包括：一滑动机构、安装在滑动机构一侧的伺服电机及减速装置，其中，伺服电机及减速装置的转动轴与减速装置的齿轮连接；滑动机构通过齿轮齿条机构实现在基座上的左右运动。
所述振动平台为六自由度振动平台。
所述J型铺管塔模型样机与振动台的台面之间设有能够使J型铺管塔模型样机的主体与振动台7的中平面重合的设定角度；同时，J型铺管塔模型样机能够伸出移动平台的外侧。
所述伺服边界加载装置的中心线与J型铺管塔模型样机的主体中心线重合；滑动机构为定滑轮结构。
所述张力控制装置固定于距离振动台的10m处，张力控制装置包括：伺服电机、安装在伺服电机上的卷筒、缠绕在卷筒上的钢缆，其中，伺服电机带动卷筒转动，实现对位于钢缆上的张力恒定的控制；同时，在伺服边界加载装置移动过程中，钢缆的角度控制通过转向装置调节。
所述角度传感器固定在位于管段模型下方的钢缆上，张力传感器固定于钢缆上靠近张力控制装置一端。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够对深水J型铺管船的的弃置回收过程进行力学性能的模拟，解决了完全在陆地上模拟深水管道铺设力学性能变化的问题；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为本发明六自由度振动台示意图。
图2为本发明J型铺管塔模型样机示意图。
图3为本发明伺服边界条件加载装置示意图。
图4为本发明张力控制装置示意图。
图5为本发明整体结构示意图。
图中主要标号说明：
1.J型铺管塔模型样机、2.管道模型、3.伺服边界加载装置、3-1.滑动机构、3-2.伺服电机及减速装置、3-3.齿轮齿条机构、3-4.基座、4.钢缆、5.张力传感器、6.张力控制装置、6-1.转向装置、6-2.卷筒、6-3.伺服电机、7.振动台。
具体实施方式
如图1—图5所示，本发明包括：一振动台7、采用铰链联接方式安装在振动台7上的J型铺管塔模型样机1、固定在J型铺管塔模型样机1上的管段模型2；采用螺栓连接方式安装在振动台1台面上的上管架、角度调节器；采用铰链联接方式枢接在振动台7一侧的移动平台，其中，振动台7的下面安装有一伺服边界加载装置3；固定在振动台7一侧的张力传感器、张力控制装置；且振动台、角度调节器、移动平台、伺服边界加载装置、张力传感器、张力控制装置分别与控制装置相连，通过控制装置的控制，在实验室条件下，实现了对J型铺管船弃置回收过程的模拟。
上述伺服边界加载装置3包括：滑动机构3-1、安装在滑动机构3-1一侧的伺服电机及减速装置3-2，其中，伺服电机及减速装置3-2的转动轴与减速装置的齿轮连接；滑动机构3-1通过齿轮齿条机构3-3实现在基座3-4上的左右运动。
上述振动平台7为六自由度振动平台。
上述J型铺管塔模型样机1与振动台7的台面之间设有一定角度，可使J型铺管塔模型样机1的主体与振动台7的中平面重合；同时，J型铺管塔模型样机1可以伸出移动平台的外侧。
上述伺服边界加载装置3的中心线与J型铺管塔模型样机1的主体中心线重合；滑动机构3-1为定滑轮结构。
上述张力控制装置6固定于距离振动台7的10m处，张力控制装置6包括：伺服电机6-3、安装在伺服电机6-3上的卷筒6-2、缠绕在卷筒上的钢缆4，其中，伺服电机6-3带动卷筒6-2转动，实现对位于钢缆4上的张力恒定的控制；同时，在伺服边界加载装置3移动过程中，钢缆4的角度控制通过转向装置6-1调节。
上述角度传感器固定在位于管段模型2下方的钢缆4上，张力传感器固定于钢缆4上靠近张力控制装置6一端。
本发明试验运行过程：
(1)启动振动台7，将经过相应的缩比后的船体运动幅值输入到振动台7，经过其自身对电机的控制，使振动台7达到预期的振动响应，完成对铺管船船体运动的模拟；
(2)待上述过程完成后，启动张力控制装置6，控制钢缆4上的张力变化，在启动张力控制装置6的同时，启动伺服边界条件加载装置3，使伺服电机3-2带动滑动机构3-1前后移动，用以调节边界条件变化，然后，通过程序控制各部分之间的相互配合，完成对实际弃置回收过程中力学性能变化的模拟。
上述J型铺管塔模型样机、张力控制装置、伺服电机及减速装置、六自由度振动平台、张力传感器、移动平台、控制装置为现有技术，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 (7)

1.一种模拟J型铺管船弃置回收过程中的试验装置，其特征在于：包括：一振动台、安装在振动台上的J型铺管塔模型样机、固定在J型铺管塔模型样机上的管段模型；安装在振动台台面上的上管架、角度调节器；枢接在振动台一侧的移动平台，其中，振动台的下面安装有一伺服边界加载装置；固定在振动台一侧的张力传感器、张力控制装置；且振动台、角度调节器、移动平台、伺服边界加载装置、张力传感器、张力控制装置分别与控制装置相连，通过控制装置的控制，在实验室条件下，实现了对J型铺管船弃置回收过程的模拟。
2.根据权利要求1所述的模拟J型铺管船弃置回收过程中的试验装置，其特征在于：所述伺服边界加载装置包括：一滑动机构、安装在滑动机构一侧的伺服电机及减速装置，其中，伺服电机及减速装置的转动轴与减速装置的齿轮连接；滑动机构通过齿轮齿条机构实现在基座上的左右运动。
3.根据权利要求1所述的模拟J型铺管船弃置回收过程中的试验装置，其特征在于：所述振动平台为六自由度振动平台。
4.根据权利要求1所述的模拟J型铺管船弃置回收过程中的试验装置，其特征在于：所述J型铺管塔模型样机与振动台的台面之间设有能够使J型铺管塔模型样机的主体与振动台7的中平面重合的设定角度；同时，J型铺管塔模型样机能够伸出移动平台的外侧。
5.根据权利要求1所述的模拟J型铺管船弃置回收过程中的试验装置，其特征在于：所述伺服边界加载装置的中心线与J型铺管塔模型样机的主体中心线重合；滑动机构为定滑轮结构。
6.根据权利要求1所述的模拟J型铺管船弃置回收过程中的试验装置，其特征在于：所述张力控制装置固定于距离振动台的10m处，张力控制装置包括：伺服电机、安装在伺服电机上的卷筒、缠绕在卷筒上的钢缆，其中，伺服电机带动卷筒转动，实现对位于钢缆上的张力恒定的控制；同时，在伺服边界加载装置移动过程中，钢缆的角度控制通过转向装置调节。
7.根据权利要求1所述的模拟J型铺管船弃置回收过程中的试验装置，其特征在于：所述角度传感器固定在位于管段模型下方的钢缆上，张力传感器固定于钢缆上靠近张力控制装置一端。
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