CN112595609A - 一种多自由度管道固定试验装置 - Google Patents

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江思萱
余杨
余建星
徐立新
陈念众
傅一钦
尤敏杰
顾宇杰
吴凡蕾
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Abstract

本发明提供一种多自由度管道固定试验装置，包括管道固定部分和自由度调整部分，管道固定部分包括两套，每套管道固定部分包括带转轴管道托架(18)和用于将管道箍住的管道夹持板(7)，管道夹持板(7)由带转轴管道托架(18)托起，管道通过夹持板固定螺孔(19)被管道夹持板(7)加紧固定；带转轴管道托架(18)通过固定螺栓(17)连接到可滑动支架(21)，可绕转轴固定螺栓(17)处的转轴转动，从而使管道两端形成预设角度；自由度调整部分包括横向调整部分，纵向调整部分，转动调整部分，竖直方向调整部分。本发明结构稳定，易于调整，可以满足试验撞击等冲击作用。

Description

一种多自由度管道固定试验装置
技术领域
本发明涉及一种可以多自由度固定管道的试验装置，可进行海底管道的抗抛锚试验等。
背景技术
我国已在陆上进行了多年的石油开采勘探，但是受到资源环境制约的影响，剩余储存的油气资源开发潜力严重不足。从目前的发展态势来看，中国的油气勘探与开采需要在近海海域与深海海域发掘新的增长点，对我国的海洋油气资源进行合理的勘探开发利用，已经逐渐成为缓解中国能源问题的必然选择。
海底管道作为经济有效的油气运输方式，也面临着多种风险，其可能会遭受船舶抛锚撞击，各类坠物冲击等第三方破坏。其中抛锚撞击是典型的海底管道第三方破坏形式，包括了海上船舶的抛锚、收锚和拖锚过程中对海底管道造成的损伤。DNV规范对海底管道的抛锚撞击安全评估采用能量法计算抗冲击能量，现无法满足船舶作业与海底管道的发展需求。在现有的抗抛锚试验研究的装置中，目前还无法对受冲击管道进行多自由度的固定与调整，难以模拟出海床上多种不同角度铺设的海底管道。
因此，现亟需一种对管道可以多自由度固定的试验装置，来满足模拟海底管道的不同铺设角度、抛锚时不同撞击角度与撞击距离的需求，从而进行一系列的抗抛锚试验研究。
发明内容
本发明的目的在于设计制造一种组装简单、操作方便、结构稳定且可多自由度固定管道的试验装置，可以用来模拟海底管道在受抛锚撞击时，研究不同铺设角度、撞击角度、撞击距离等因素对其响应的影响。技术方案如下：
一种多自由度管道固定试验装置，包括管道固定部分和自由度调整部分，其特征在于，
管道固定部分包括两套，每套管道固定部分包括带转轴管道托架18和用于将管道箍住的管道夹持板7，管道夹持板7由带转轴管道托架18托起，管道通过夹持板固定螺孔19被管道夹持板7加紧固定；带转轴管道托架18通过固定螺栓17连接到可滑动支架21，可绕转轴固定螺栓17处的转轴转动，根据角度要求定位后，通过转轴固定螺栓17进行锁紧固定，从而使管道两端形成预设角度；
自由度调整部分包括横向调整部分，纵向调整部分，转动调整部分，竖直方向调整部分；
横向调整部分包括横向固定空心支撑板9、横向限位螺孔10、横向固定螺栓11和横向可伸缩支撑板5，横向固定空心支撑板9的端部开设有多个横向限位螺孔10，通过与横向限位螺孔10相匹配的横向固定螺栓11，横向可伸缩支撑板5能够可伸缩地固定锁紧在横向固定空心支撑板9的端部；
纵向调整部分包括纵向固定导轨1和可滑动底座2，可滑动底座2能够在纵向固定导轨1上纵向移动；
转动调整部分包括可转动底座14，可转动底座14置于所述的可滑动底座2上，在可转动底座14上固定连接有竖直方向伸缩轴8，能够绕竖直方向伸缩轴8的竖直方向轴心旋转；
竖直方向调整部分包括所述的竖直方向伸缩轴8、竖直方向固定导轨20、所述的可滑动支架21与竖直方向挡板6，所述的横向固定空心支撑板9固定连接到竖直方向伸缩轴8的顶部，竖直方向伸缩轴8上端与横向固定空心支撑板9固定连接；竖直方向挡板6固定连接到所述的横向可伸缩支撑板5的端部，竖直方向固定导轨20固定在所述的竖直方向挡板6上，所述的可滑动支架21连接到竖直方向固定导轨20上。
优选地，横向可伸缩支撑板5与竖直方向挡板6之间通过加筋肋16固定连接。
优选地，竖直方向伸缩轴8上端通过加筋肋板12与横向固定空心支撑板9固定连接。
本发明的各个调整部分可分别按照对应自由度进行自由地调整并固定，使管道保持在任意角度下的固定锁紧并具有一定的稳定性，从而满足进行任意角度任何距离撞击下的抗抛锚试验等需求。本发明具有以下优点：
1.可以满足模拟任意角度下铺设的管道在受到任意角度任何距离撞击下的抗抛锚试验等需求；
2.管道在每个自由度的调整与固定操作独立且简单；
3.与其他多自由度管道托架相比，该装置结构稳定，可以满足试验撞击等冲击作用等；
附图说明
图1为本多自由度管道固定试验装置结构示意简图；
图2为本多自由度管道固定试验装置的夹持部分示意简图。
附图说明如下
1—纵向固定导轨；2—可滑动底座；3—可转动底座固定螺栓；4—纵向固定螺栓；5—横向可伸缩支撑板；6—竖直方向挡板；7—管道夹持板；8—竖直方向伸缩轴；9—横向固定空心支撑板；10—横向限位螺孔；11—横向固定螺栓；12—加筋肋板；13—可转动底座限位螺孔；14—可转动底座；15—纵向限位螺孔；16—加筋肋；17—转轴固定螺栓；18—带转轴管道托架；19—夹持板固定螺孔；20—竖直方向固定导轨；21—可滑动支架；22—滑动支架固定螺栓；23—竖直方向限位螺孔
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明一种多自由度管道固定试验装置如图1所示。该结构包括管道固定装置与自由度调整部分。
管道固定装置部分如图2所示，装置两端的两个管道夹持板7分别将管道两端箍住，通过夹持板固定螺孔19进行螺栓加紧固定。管道夹持板7均由带转轴管道托架18托起，带转轴管道托架18可绕转轴固定螺栓17处的转轴进行180度内的转动，根据角度要求定位后，通过转轴固定螺栓17进行锁紧固定，从而使管道两端形成预设角度后，并分别与两侧的可滑动支架21固定。
自由度调整部分包括了横向调整部分，纵向调整部分，竖直方向调整部分与转动调整部分。
横向调整部分主要由横向固定空心支撑板9、横向限位螺孔10、横向固定螺栓11、横向可伸缩支撑板5与加筋肋16组成。加筋肋16连接了横向可伸缩支撑板5与竖直方向挡板6。根据管道的横向投影长度需要与两侧不同长度差异需要，可以分别滑动两侧的横向可伸缩支撑板5，当横向固定空心支撑板9上的横向限位螺孔10与横向可伸缩支撑板5上的螺孔对齐后，通过横向固定螺栓11将其固定锁紧。
纵向调整部分主要由纵向固定导轨1、可滑动底座2、纵向固定螺栓4和纵向限位螺孔15组成。根据抗抛锚试验偏心撞击等试验要求，可以通过可滑动底座2在纵向固定导轨1上纵向移动。当滑动底座2上的螺孔与纵向限位螺孔15对齐后，可通过纵向固定螺栓4进行固定。
竖直方向调整部分由竖直方向伸缩轴8、竖直方向固定导轨20、可滑动支架21、滑动支架固定螺栓22、竖直方向限位螺孔23与竖直方向挡板6组成。根据抗抛锚试验撞击的撞击距离要求等试验要求，可以通过调整竖直方向伸缩轴8的伸缩长度从而控制管道的距地面高度，其伸缩轴8上端通过加筋肋板12与横向固定空心支撑板9相连，下端与可转动底座14相连。竖直方向固定导轨20固定在竖直方向挡板6上，根据管道的倾斜角度等试验要求，可以在两端的竖直方向固定导轨20上分别上下调整两个可滑动支架21的高度，当两个可滑动支架21上的螺孔分别与竖直方向限位螺孔对齐后，可通过滑动支架固定螺栓22进行锁紧固定。
转动调整部分主要由可转动底座14、可转动底座限位螺孔13与可转动底座固定螺栓3组成。根据抗抛锚试验撞击角度、偏离轴心距离等试验需要，可通过旋转可转动底座14进行调整，当可转动底座限位螺孔13与可滑动底座2上的螺孔对齐后，通过四个可转动底座固定螺栓3进行固定锁紧，可转动底座14上端与竖直方向伸缩轴8相连，下端在可滑动底座2绕伸缩轴8的竖直方向轴心旋转。
装置安装时，两个纵向固定导轨1按距离固定在地面上，可滑动底座2套在两条纵向固定导轨1上后，通过纵向固定螺栓4锁紧。可转动底座14安装在可滑动底座2上，且可按竖直轴旋转，通过可转动底座限位螺孔13处进行锁紧。竖直方向伸缩轴8固定安装在可转动底座14上，其上端通过加筋肋板12与横向固定空心支撑板9相连。两个横向可伸缩支撑板5通过加筋肋16与竖直方向挡板6相接，相接后的整体套入横向固定空心支撑板9后，通过横向固定螺栓11进行固定锁紧。竖直方向挡板6与竖直方向固定导轨20相连，两个可滑动支架21分别套入两个固定导轨20，通过滑动支架固定螺栓22连接。带转轴管道托架18一端托起管道夹持板7，另一端通过可绕转轴固定螺栓17进行锁紧连接。该多自由度管道固定装置安装简单，操作方便，具有优良的结构稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施方案而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多自由度管道固定试验装置，包括管道固定部分和自由度调整部分，其特征在于，
管道固定部分包括两套，每套管道固定部分包括带转轴管道托架(18)和用于将管道箍住的管道夹持板(7)，管道夹持板(7)由带转轴管道托架(18)托起，管道通过夹持板固定螺孔(19)被管道夹持板(7)加紧固定；带转轴管道托架(18)通过固定螺栓(17)连接到可滑动支架(21)，可绕转轴固定螺栓(17)处的转轴转动，根据角度要求定位后，通过转轴固定螺栓(17)进行锁紧固定，从而使管道两端形成预设角度；
自由度调整部分包括横向调整部分，纵向调整部分，转动调整部分，竖直方向调整部分；
横向调整部分包括横向固定空心支撑板(9)、横向限位螺孔(10)、横向固定螺栓(11)和横向可伸缩支撑板(5)，横向固定空心支撑板(9)的端部开设有多个横向限位螺孔(10)，通过与横向限位螺孔(10)相匹配的横向固定螺栓(11)，横向可伸缩支撑板(5)能够可伸缩地固定锁紧在横向固定空心支撑板(9)的端部；
纵向调整部分包括纵向固定导轨(1)和可滑动底座(2)，可滑动底座(2)能够在纵向固定导轨(1)上纵向移动；
转动调整部分包括可转动底座(14)，可转动底座(14)置于所述的可滑动底座(2)上，在可转动底座(14)上固定连接有竖直方向伸缩轴(8)，能够绕竖直方向伸缩轴(8)的竖直方向轴心旋转；
竖直方向调整部分包括所述的竖直方向伸缩轴(8)、竖直方向固定导轨(20)、所述的可滑动支架(21)与竖直方向挡板(6)，所述的横向固定空心支撑板(9)固定连接到竖直方向伸缩轴(8)的顶部，竖直方向伸缩轴(8)上端与横向固定空心支撑板(9)固定连接；竖直方向挡板(6)固定连接到所述的横向可伸缩支撑板(5)的端部，竖直方向固定导轨(20)固定在所述的竖直方向挡板(6)上，所述的可滑动支架(21)连接到竖直方向固定导轨(20)上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，横向可伸缩支撑板(5)与竖直方向挡板(6)之间通过加筋肋(16)固定连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，竖直方向伸缩轴(8)上端通过加筋肋板(12)与横向固定空心支撑板(9)固定连接。
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