CN114754992B - 一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统及试验方法，其中系统包括管道模型、拖网板模型、控制系统、调节系统以及与控制系统相连接的动力系统和测量系统；管道模型位于试验槽内，拖网板模型位于试验槽内并与动力系统相连；动力系统设置在试验槽的顶部用于驱动拖网板模型移动；调节系统设置在拖网板模型和/或管道模型上用于调节两者间的相对位置以使拖网板模型相对于管道模型移动时发生事故；测量系统用于获取发生事故时的试验数据；控制系统用于发送控制指令至动力系统。本文能够对拖网板模型与管道模型间的不同类型、不同事故类型、不同相对位置等进行试验，试验范围广泛；便于组装拆卸；以及能够提高试验效率和准确性。

Description

一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统及试验方法

技术领域

本文涉及海洋油气工程技术领域，尤其是一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统及试验方法。

背景技术

二十一世纪是海洋的世纪，海洋是新世纪人类赖以发展的新的重要的资源空间，加快进行海洋开发已经成为各个海洋国家的共识。以石油天然气为代表的传统海洋资源，其开发技术日臻完善并不断深入拓展，天然气水合物、海底矿藏等新型海洋资源也愈发引起工程开发者的重视。在海洋资源开发技术中，海底管道发挥着不可替代的作用，为保证经济效益和工程开发的持续进行提供了基础性条件。

然而，复杂的海洋环境，频繁的人类活动，使得日益庞大的海底管道系统随时面临着安全运行的风险和挑战。一旦发生管道结构损伤或破裂泄漏事故，很有可能会引发难以估量的环境污染、经济损失以及巨大的社会不良影响。根据以往发生管道损伤事故统计资料，渔船拖网作业导致海底管道发生损伤占海底管道第三方事故损伤的百分之三十以上，并且随着海底管道的大力建设，部分海底管道延伸到了传统的渔业区。由于海上渔业作业的不确定性以及海上定位的困难，在近海位置渔业过程中容易出现拖网板与海底管道撞击、拖越、钩挂的情况。为了更好的探明海底管道在受到撞击、拖越、钩挂后的损伤情况，亟需提供一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统及试验方法。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本文的目的在于，提供一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统及试验方法，以解决现有技术中对管道在被渔业的拖网板撞击、拖越和钩挂后伤损情况不易判定的问题。

为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：

一方面，本文提供一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统，包括试验槽、管道模型、拖网板模型、控制系统、动力系统、调节系统和测量系统；

所述管道模型位于所述试验槽内，所述拖网板模型位于所述试验槽内并与所述动力系统相连；

所述动力系统设置在所述试验槽的顶部且与所述控制系统相连，所述动力系统用于在所述控制系统的控制下驱动所述拖网板模型相对于所述管道模型移动；

所述调节系统设置在所述拖网板模型和/或所述管道模型上并与所述控制系统相连，用于调节所述拖网板模型与所述管道模型之间的相对位置，以使所述拖网板模型相对于所述管道模型移动时与所述管道模型发生事故；

所述测量系统与控制系统相连，用于获取所述拖网板模型与所述管道模型发生事故时的试验数据并将所述试验数据发送至所述控制系统；

所述控制系统用于发送控制指令至所述动力系统，以及发送所述试验数据至处理设备。

具体地，所述动力系统包括电机、传动组件、同步带、同步带导轨和滑块；

所述电机与所述控制系统相连接，所述传动组件的一端设置于所述电机上，所述传动组件的另一端设置有所述同步带，所述同步带设置在所述同步带导轨上，所述同步带导轨设置在所述试验槽的顶部并与所述管道模型非平行设置，所述滑块的一端与所述同步带相接，所述滑块的另一端与所述拖网板模型相连，所述电机在所述控制系统的控制下正转或反转，进而促进所述同步带转动以带动所述拖网板模型沿所述同步带导轨移动。

进一步地，所述试验槽相对的两侧分别设置有一个支撑台，所述同步带导轨跨接连接在所述支撑台上，所述电机设置在其中一个支撑台上；

每个所述支撑台均包括相连接的支撑板和支撑柱，所述支撑柱的高度与所述试验槽的高度相适配，所述控制系统设置在任意一个所述支撑板上。

具体地，所述测量系统包括第一加速度传感器、撞击力传感器、第二加速度传感器、三维力传感器、应变片和激光位移传感器；所述第一加速度传感器和所述撞击力传感器均设置在所述拖网板模型上；所述第二加速度传感器、所述三维力传感器和所述应变片均设置在所述管道模型上；所述激光位移传感器设置在所述试验槽内壁上。

进一步地，所述拖网板模型包括拖网板主体和撞击头；

所述撞击头与所述拖网板主体之间设置有所述撞击力传感器；所述拖网板主体上设有固定座，所述固定座用于与连接件相连接，所述连接件远离所述固定座的一端与所述滑块相连，所述第一加速度传感器设置在所述固定座处。

更进一步地，所述管道模型包括管道主体和管道安装辅助块；

所述管道安装辅助块设置在所述管道主体的两端，所述管道安装辅助块用于限制所述管道主体滚动；所述第二加速度传感器、所述三维力传感器和所述应变片均设置在所述管道主体上。

优选地，所述管道模型还包括管道承载支柱，所述管道主体通过所述管道安装辅助块和所述管道承载支柱安装在所述试验槽的底部。

具体地，所述调节系统包括第一调节组件和第二调节组件；

所述第一调节组件连接所述拖网板模型，用于调节所述拖网板模型的高度和/或角度，进而实现对所述拖网板模型与所述管道模型之间相对位置的调节；

所述第二调节组件设置在所述管道承载支柱上，用于调节所述管道模型的高度，进而实现对所述拖网板模型与所述管道模型之间相对位置的调节。

优选地，所述试验槽还设有观察窗；所述试验槽内还填充有海水和/或海底土壤。

另一方面，本文还提供一种拖网板事故对海底管道损伤的试验方法，应用于上述技术方案所提供的试验系统，所述方法包括：

接收试验条件设计数据，其中，所述试验条件设计数据包括：所述拖网板模型与所述管道模型之间的相对位置、所述拖网板模型的质量、所述管道模型的质量以及所述拖网板模型与所述管道模型发生事故时的速度；

利用所述调节系统按照试验条件设计数据中的相对位置，调节所述拖网板模型与所述管道模型的相对位置；

利用所述控制系统为所述动力系统提供指令，以使所述动力系统驱动所述拖网板模型相对于所述管道模型移动，进而发生事故；

利用所述测量系统于发生事故时测得的试验数据和所述试验条件设计数据建立拖网板事故对海底管道的损伤模型。

采用上述技术方案，本文提供的一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统及试验方法，能够对不同种类的拖网板模型、不同种类的管道、拖网板模型与管道模型间的不同事故类型、拖网板模型与管道模型间的不同相对位置等进行试验，试验范围广泛全面；各部件集成化模块化程度高，便于组装和拆卸；并通过控制系统实现控制，实现半自动化或全自动化，提高试验效率和准确性，对管道的结构损伤变形规律提供重要的指导作用。

为让本文的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本文的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本文实施例提供的一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统的结构示意图；

图2示出了本文实施例提供的一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统的正视图；

图3示出了本文实施例中动力系统的结构示意图；

图4示出了本文实施例中动力系统的侧视图；

图5示出了本文实施例中支撑台的结构示意图；

图6示出了本文实施例中拖网板模型的结构示意图；

图7示出了本文实施例中管道模型的结构示意图；

图8示出了本文实施例中测量系统的结构示意图；

图9示出了拖网板模型与管道模型发生撞击型事故时的结构示意图；

图10示出了拖网板模型与管道模型发生撞击型事故时的场景示意图；

图11示出了拖网板模型与管道模型发生拖越型事故时的结构示意图；

图12示出了拖网板模型与管道模型发生钩挂型事故时的结构示意图；

图13示出了本文实施例提供的一种拖网板事故对海底管道损伤的试验方法的步骤流程图；

图14示出了本文实施例提供的一种拖网板事故对海底管道损伤的试验装置的结构示意图；

图15示出了本文实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。附图符号说明：

10、试验槽；

11、观察窗；

20、管道模型；

21、管道主体；

22、管道安装辅助块；

23、管道承载支柱；

30、拖网板模型；

31、拖网板主体；

32、撞击头；

33、连接件；

40、控制系统；

50、动力系统；

51、电机；

52、同步带；

53、滑块；

54、联轴器；

55、滑块安装辅助块；

56、联轴器保护框架；

57、电机安装辅助块；

58、同步带导轨；

60、测量系统；

61、第一加速度传感器；

62、撞击力传感器；

63、第二加速度传感器；

64、三维力传感器；

65、应变片；

66、激光位移传感器；

67、三维力传感器安装辅助夹具；

71、第一支撑台；

72、第二支撑台；

73、电机安装槽；

74、支撑板；

75、支撑柱；

1410、接收模块；

1420、调节模块；

1430、驱动模块；

1440、模型建立模块；

1502、计算机设备；

1504、处理器；

1506、存储器；

1508、驱动机构；

1510、输入/输出模块；

1512、输入设备；

1514、输出设备；

1516、呈现设备；

1518、图形用户接口；

1520、网络接口；

1522、通信链路；

1524、通信总线。

具体实施方式

下面将结合本文实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。

需要说明的是，本文的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本文的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

海底管道在整个海洋石油工业系统中扮演着生命线的角色，随着海洋石油工业的规模扩大，海底管道的长度进一步增长，部分海底管道的建设不可避免地与传统近海的渔业区产生相关的交集。在渔业作业的时候可能会发生撞击、拖越或钩挂于海底管道等多种事故，对海底管道造成意外损伤。为了更好地探明海底管道在受到撞击、拖越、钩挂等损伤后的情况，亟需提供一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统及试验方法。

具体的如图1至图12所示，所述试验系统可以包括：

包括试验槽10、管道模型20、拖网板模型30、控制系统40、动力系统50、调节系统和测量系统60；

所述管道模型20位于所述试验槽10内，所述拖网板模型30位于所述试验槽10内并与所述动力系统50相连；

所述动力系统50设置在所述试验槽10的顶部且与所述控制系统相连，所述动力系统50用于在控制系统40的控制下驱动所述拖网板模型30相对于所述管道模型20移动；

所述调节系统设置在所述拖网板模型30和/或所述管道模型20上，所述调节系统与所述控制系统40相连，所述调节系统用于调节所述拖网板模型30与所述管道模型20之间的相对位置，以使所述拖网板模型30相对于所述管道模型20移动时与所述管道模型20发生撞击、拖越或钩挂等事故；

所述测量系统60与所述控制系统40相连，所述测量系统60用于获取所述拖网板模型30与所述管道模型20发生撞击、拖越或钩挂等事故时的试验数据并发送给所述控制系统40；

所述控制系统40用于发送控制指令至所述动力系统50以及将接收到的所述试验数据发送至处理设备。所述处理设备可以是控制系统中的一部分，也可以是独立于所述控制系统。

需要说明的是，本说明书实施例中，当所述拖网板模型30与所述管道模型20之间的相对位置(包括相对高度和相对角度)不同时，所述拖网板模型30与所述管道模型20间发生的拖网板事故的类型不同。本说明书实施例中，所述拖网板事故(接触事故)主要包括撞击事故、拖越事故和钩挂事故。进一步地，其中撞击事故是指，所述拖网板模型30向靠近所述管道模型20的方向移动(示例性的，如图9和图10所示，管道模型20的位置不变，拖网板模型30自图示的左侧向图示的右侧移动)，并在与管道模型20相接触时发生硬性碰撞；拖越事故是指拖网板模型30在从图示的左侧向图示的右侧移动的过程中，拖网板模型30与管道模型20的中上部相接触并沿管道模型的表面移动一段距离(如图11所示)；钩挂事故是指拖网板模型30在沿图示的左侧向图示的右侧移动时与管道模型20的下部相接触，并在拖网板模型30继续向右侧移动时，拖网板模型30的移动被管道模型20限制、钩挂于管道模型20处(如图12所示)。实际场景中，撞击事故一般会接连有拖越事故或钩挂事故，本说明书实施例中，将这几种事故拆解开以更准确地探明不同类型的拖网板事故对管道模型损伤的情况。

本说明书实施例提供的一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统，其中拖网板模型30可在控制系统40的控制下相对于所述管道模型20运动，并通过调节系统调节拖网板模型30与管道模型20的相对位置以模拟不同类型的拖网板事故，填补了现有技术无法对拖网板与海底管道发生的撞击、拖越和钩挂等事故进行模拟的技术空白，有利于确定管道模型在不同事故场景下的伤损情况，便于海底管道的养护维护。

如图3和图4所示，所述动力系统50包括电机51、传动组件(图中未示出)、同步带52、同步带导轨58和滑块53；

所述传动组件的一端设置于所述电机上，所述传动组件的另一端设置有所述同步带52，所述传动组件可以是传动齿轮，所述传动组件用于改变所述电机51输出的传动比；所述同步带52设置在所述同步带导轨58上，所述同步带导轨58设置在所述试验槽10的顶部并与所述管道模型20非平行设置，从而当所述拖网板模型30沿所述同步带导轨58移动时将必然与所述管道模型20相接触以发生相应的事故；所述滑块53的一端与所述同步带52相接，所述滑块53的另一端与所述拖网板模型30相连；所述电机51与所述控制系统40相连接，所述电机51用于在所述控制系统40的控制下正转或反转，以带动所述同步带52转动从而带动所述拖网板模型30沿所述同步带导轨58移动，从而使得所述拖网板模型30与所述管道模型20发生撞击、拖越或钩挂等事故。

在一些可行的实施例中，所述动力系统50还包括联轴器54(如图4所示)，所述联轴器54用于连接所述电机51和所述同步带导轨58。则在装配所述动力系统50时，可先将同步带52、同步带导轨58和滑块53进行组装：将滑块53从同步带52的一端滑入，通过滑块53处预留的紧固件(例如螺钉等)与同步带52完成连接固定；将同步带52安装连接在同步带导轨58上。将滑块安装辅助块55通过预留在滑块53上的安装孔位相连接，滑块安装辅助块55用于在后续与拖网板模型30的连接，如图3所示。上述安装完成后，可轻推滑块53检验其是否随同步带52在同步带导轨58上滑动。再将同步带导轨58与电机51相连接：将联轴器保护框架56的一端与同步带导轨58相连，将联轴器54从联轴器保护框架56的内部伸入并与同步带导轨58的端部相连，即使得联轴器保护框架56套装在联轴器54的外部；将联轴器保护框架56的另一端与电机51相连，电机51通过电机安装辅助块57上预留的安装孔位插入螺栓连接到联轴器保护框架56的另一端，从而将电机51连接到联轴器54上，从而完成所述动力系统50的组装，如图4所示。后续通过电机51的转动驱动同步带52的转动和滑块53的移动。

如图2和图5所示，所述试验槽10的相对的两侧分别设置有一个支撑台，示例性的，可设置在如图2所示的左右两侧。所述同步带导轨58跨接连接两个所述支撑台上，所述电机51设置在其中一个上支撑台上。每个所述支撑台均包括相连接的支撑板74和支撑柱75，所述支撑柱75的高度与所述试验槽10的高度相适配，所述控制系统40可设置在任意一个所述支撑板74上。

需要说明的是，本说明书实施例中，试验槽10两侧设置的支撑台可以具有相同的设置，也可以具有不同的设置。例如，如图5所示，位于试验槽10左侧的支撑台记为第一支撑台71，第一支撑台71由三个支撑板74和两个支撑柱75组装而成；位于试验槽10右侧的支撑台记为第二支撑台72，第二支撑台72由两个支撑板74和两个支撑柱75组装而成。当然了，所述第一支撑台71和所述第二支撑台72所包括的支撑板74和支撑柱75也可以有其他数量多个。所有的支撑柱75的尺寸均一致(高度和粗细)，所有的支撑板74的尺寸也可一致；且支撑板74与支撑柱75之间可通过螺纹连接，以保证其整体连接的牢固性和承载能力。

所述同步带导轨58连接所述电机51的一端与所述电机51一同设置在第一支撑台71上，所述同步带导轨58远离所述电机51的另一端设置在所述第二支撑台72上。可选地，所述控制系统40设置在第一支撑台71中间的支撑板74上(如图2所示)。优选地，所述第一支撑台71上设置有电机安装槽73，所述电机安装槽73用于保证电机51连接的稳固性，同时电机安装槽73可去除电机51与同步带导轨58之间的高度落差，保证所述同步带导轨58两端位于同一水平高度上，从而保证所述拖网板模型30在沿所述同步带52移动时其速度仅受电机51输出功率的影响，去除其他干扰因素，提高模拟的准确性。

优选地，所述第一支撑台71和所述第二支撑台72最下面的支撑板74处还可设置有配重快，用于增强支撑台整体的稳定性，避免电机所产生的晃动。

在另一些可行的实施例中，所述同步带导轨58的端部可在所述第一支撑台71上移动和/或所述同步带导轨58的端部可在第二支撑台72上移动。当同步带导轨58的两端同步移动时，可带动拖网板模型30沿管道模型20的轴线方向移动，从而实现对事故发生位置的调节，使得在同一个管道模型20上可在不同位置进行多次试验，减少管道模型20的更换频率。当同步带导轨58的两端非同步移动时，则不仅可调节拖网板模型30相对于管道模型在沿其轴线方向上的位置，还可以调节拖网板模型30与管道模型20的相对角度。

如图8所示，所述测量系统60包括第一加速度传感器61、撞击力传感器62、第二加速度传感器63、三维力传感器64、应变片65和激光位移传感器66；所述第一加速度传感器61和所述撞击力传感器62均设置在所述拖网板模型30上；所述第二加速度传感器63、所述三维力传感器64和所述应变片65均设置在所述管道模型20上；所述激光位移传感器66设置在所述试验槽内壁上(如图1所示)。所述应变片65可设有不止一个，所述应变片65设置在所述管道主体21与所述拖网板模型30发生撞击、拖越或钩挂的位置附近。优选地，所述激光位移传感器66的设置高度与所述拖网板模型30的高度和/或所述管道模型20相适配，以使得所述激光位移传感器66能够拍摄到所述拖网板模型30与所述管道模型20发生撞击、拖越或钩挂时的图像及视频。

如图6所示，所述拖网板模型30包括拖网板主体31和撞击头32；所述撞击头32与所述拖网板主体31之间设置有所述撞击力传感器62；所述拖网板主体31上设有固定座，所述固定座与连接件33相连接，所述连接件33远离所述固定座的一端与所述滑块53相连，所述第一加速度传感器61设置在所述固定座处。

在一些可行的实施例中，可以从拖网板主体31上剪切出用于嵌入安装所述撞击力传感器62的切割开口，撞击头32与拖网板主体31的材质优选采用相同材质；通过胶粘的方式使得所述撞击力传感器62与拖网板主体31连接固定，再在撞击力传感器62的前端通过胶粘的方式与撞击头32连接固定，从而有利于保证拖网板模型与管道模型发生拖网板事故时的几何接触。

所述管道模型20包括管道主体21和管道安装辅助块22；所述管道安装辅助块22设置在所述管道主体21的两端。由于所述管道主体21一般为圆柱形，因此若将其直接放置在试验槽10底部，则其在与拖网板模型30发生撞击、拖越和钩挂事故之前、发生事故的过程中以及事故发生后都可能会滚动，则会影响撞击、拖越以及钩挂事故模拟试验的准确性。因此，本说明书实施例中，在所述管道模型20的两端设有管道安装辅助块22，以用于限制所述管道主体21滚动。所述第二加速度传感器63、所述三维力传感器64均设置在所述管道主体上。具体地，所述三维力传感器64通过三维力传感器安装辅助夹具67平稳地设置在所述管道主体21上。

需要说明的是，本说明书实施例中，所述管道模型20可根据具体试验要求进行调节更换，例如，更换具有不同长度、不同直径、不同壁厚的管道主体21等；同样的所述拖网板模型的拖网板主体31也可根据具体试验要求进行调节更换，例如，更换具有不同大小、不同体积的拖网板主体。

优选地，所述管道主体21两端可均设置有不止一个所述管道安装辅助块22，所述管道安装辅助块22在所述管道主体的圆柱面的外侧面上均匀分布。示例性的，如图7所示，所述管道模型20的两端均设置有4个所述管道安装辅助块22，每端的4个管道安装辅助块22位于同一平面(该平面与垂直于管道模型轴线方向的截面相平行)上，且沿该平面的外轮廓均匀分布，可提高管道主体21可供试验的面积；且位于所述管道主体21两端的所述管道安装辅助块22相对称，即两端相对应的两个管道安装辅助块22的连线与所述管道主体的轴线相平行，以使管道主体21平稳的放置在试验槽10内。

图7中，管道主体21连接有两组管道安装辅助块22，两组管道安装辅助块分别位于管道主体21的两端，每组分别有4个管道安装辅助块。当然了，在一些其他的实施例中，管道主体21还可以连接有其他数量多个所述管道安装辅助块22，以提高管道主体21装配的稳固性。例如，当所述管道主体21较长时(在所述试验槽10的容量允许的情况下)，所述管道主体21可连接有不止两组所述管道安装辅助块22，也就是说，除在管道主体21两端处设置有所述管道安装辅助块22外，在管道主体21的中间位置还可以增设有一组管道安装辅助块。

如图2所示，所述管道模型20还可以包括管道承载支柱23，所述管道主体21通过所述管道安装辅助块22和所述管道承载支柱23安装在所述试验槽10的底部。所述管道承载支柱23的数量和设置位置应与所述管道安装辅助块22相对应，通过不同高度的管道承载支柱23可模拟管道模型20铺设的不同场景，具体地，包括：刚性平面支撑(管道模型直接与试验槽底部刚性连接)、刚性悬跨(管道模型通过管道承载支柱相连)、不同深度的海底土壤填埋、海底土壤成分的不同配比等等。

在一些优选的实施例中，所述调节系统包括第一调节组件和第二调节组件。

所述第一调节组件连接所述拖网板模型30，用于调节所述拖网板模型30的高度和/或角度，进而实现对所述拖网板模型30与所述管道模型20之间相对位置的调节。例如，所述第一调节组件可以包括第一升降电机、齿轮等结构，第一升降电机与控制系统相连，第一升降电机还通过齿轮与连接件相连，从而在控制系统的控制下，第一升降电机工作，并带动连接件升降从而调节拖网板模型30与管道模型20的相对高度。所述连接件还可以通过滑块安装辅助块55与滑块相连，则所述第一调节组件还可以是包括旋转电机，旋转电机与控制系统相连，在控制系统的控制下旋转电机转动角度，并带动滑块安装辅助块55与滑块53间的角度发生变化，从而调节拖网板模型30与管道模型20的相对角度。当然，拖网板模型30与管道模型20间相对高度和/或相对角度的调节还可以通过手动调节的方式，例如，更换不同长度的连接件、手动调节滑块安装辅助块55与滑块53间的夹角等等。

所述第二调节组件设置在所述管道承载支柱23上，用于调节所述管道模型20的高度，进而实现对所述拖网板模型30与所述管道模型20之间相对位置的调节。例如，所述第二调节组件可以包括第二升降电机，第二升降电机与控制系统相连，第一升降电机还与管道承载支柱23相连，所述管道承载支柱23可包括伸缩连接的母支柱和子支柱，从而在控制系统的控制下，第二升降电机工作并带动子支柱相对于母支柱伸缩从而实现对拖网板模型30与管道模型20的相对高度的调节。为便于实现对海底环境的模拟，上述第二升降电机也可以是液压机构或气动机构。

在一些可行的实施例中，可通过调节管道主体21的两端的管道承载支柱23具有不同的升降高度，实现对管道主体21倾斜于试验槽10底部的铺设场景的模拟(管道承载支柱23与管道主体21间设置有协调于倾斜角度的结构)。

如图1和图2所示，所述试验槽10还设有观察窗11以便于观察；所述试验槽10内还可填充有海水和/或海底土壤。需要说明的是，本说明书实施例中的海底土壤，是指海底的土壤环境，其包括土壤，还包括有砂石，石块等；通过对管道模型在不同铺设场景的模拟，可实现对海水及海底土壤对拖网板事故时冲击能量吸收能力的研究。

所述控制系统40可包括PLC控制器、控制开关和变频器；所述PLC控制器PLC与动力系统的电机51相连，用于对电机51进行编程实现对同步带上滑块53的相对位移、绝对速度以及运动规律周期的控制；控制开关通过外接电源线接口与动力系统中电机51的动力电源线相连，用于控制伺服电机的启停；控制开关还与变频器相连，变频器调制为强制矢能状态实现对电机脉冲转速的控制要求。

综上，本说明书实施例提供的一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统，能够对不同种类的拖网板模型、不同种类的管道、拖网板模型与管道模型间的不同事故类型(撞击、拖越和钩挂)、拖网板模型与管道模型间的不同相对位置(相对高度和相对角度)以及管道模型的不同铺设场景进行试验，弥补了现有技术在此领域的技术空白，试验范围广泛全面；各部件集成化模块化程度高，便于组装和拆卸；并通过控制系统实现控制，实现半自动化或全自动化，提高试验效率的同时，有利于减少试验误差、提高试验准确性，对管道的结构损伤变形规律提供重要的指导意义。

如图13所示，本说明书实施例还提供一种基于上述试验系统的拖网板事故对海底管道损伤的试验方法，本说明书提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或装置产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。具体的如图13所示，所述方法可以包括：

S1310：接收试验条件设计数据，其中，所述试验条件设计数据包括拖网板模型与管道模型之间的相对位置、拖网板模型的质量、管道模型的质量以及拖网板模型与管道模型发生事故时的速度。

所述拖网板模型与所述管道模型之间的相对位置包括其二者之间的相对高度和相对角度，且其中相对高度与其二者间发生的事故的类型相关，本说明书实施例中，拖网板事故主要包括撞击、拖越和钩挂这三种类型；其中相对角度即其二者发生事故的夹角，即拖网板模型可以是垂直于管道模型发生上述事故，也可以是与管道模型呈一定倾斜角度并发生上述事故。

S1320：利用所述调节系统按照试验条件设计数据中的相对位置，调节所述拖网板模型与所述管道模型的相对位置。

S1330：利用所述控制系统为所述动力系统提供指令，以使所述动力系统驱动所述拖网板模型相对于所述管道模型移动，进而发生事故。

即所述控制系统提供指令，以使所述拖网板模型与所述管道模型发生事故时的速度为步骤S1310中所述试验条件设计数据中的所设计的速度。

S1340：利用所述测量系统于发生事故时测得的试验数据和所述试验条件设计数据建立拖网板事故对海底管道的损伤模型。

所述试验数据可以包括拍摄到的拖网板模型与管道模型发生事故时的照片、图像；管道模型在发生事故后的痕迹和痕迹照片；以及对痕迹进行测量得到的凹痕深度，以及将痕迹照片置于金相显微镜下与未发生事故的相同型号的管道模型进行对比得到的管道材料内部的微观损伤信息等等。

从而在此基础上建立损伤模型，能够为渔船作业时与海底管道发生的拖网板事故进行伤损鉴定，并根据伤损鉴定结果制定合适的修补和养护措施，避免管道发生诸如破损泄露等严重损伤；以及指导海底管道的铺设，在渔业活动频繁的区域，铺设更耐撞击、拖越、钩挂损伤的管道，以及对管道进行海底土壤覆盖保护等；还可以根据损伤模型对海底管道的设计进行改进，设计出更坚固、更抗撞击的管道，避免出现泄漏等事故。

本说明书实施例提供拖网板事故对海底管道损伤的试验方法，不仅填补了现有技术中对拖网板与海底管道间发生的撞击、拖越和钩挂等事故的模拟、在事故发生后伤损的分析等方面空白，且能够提高拖网板与管道发生故障时模拟的准确性，提高管道伤损判定鉴别的准确性，并建立损伤模型以为管道的维护保养、铺设、设计改进提供科学的指导。

如图14所示，本说明书实施例还提供一种拖网板事故对海底管道损伤的试验装置，包括：

接收模块1410，用于接收试验条件设计数据，其中，所述试验条件设计数据包括拖网板模型与管道模型之间的相对位置、拖网板模型的质量、管道模型的质量以及拖网板模型与管道模型发生事故时的速度。

调节模块1420，用于利用所述调节系统按照试验条件设计数据中的相对位置，调节所述拖网板模型与所述管道模型的相对位置。

驱动模块1430，用于利用所述控制系统为所述动力系统提供指令，以使所述动力系统驱动所述拖网板模型相对于所述管道模型移动，进而发生事故。

模型建立模块1440，用于利用所述测量系统于发生事故时测得的试验数据和所述试验条件设计数据建立拖网板事故对海底管道的损伤模型。

通过本说明书实施例提供的装置所取得的有益效果和上述方法所取得的有益效果相一致，此处不再赘述。

如图15所示，为本文实施例提供的一种计算机设备，本说明书中的拖网板事故对海底管道损伤的试验装置可以为本实施例中的计算机设备，执行本文的上述方法。所述计算机设备1502可以包括一个或多个处理器1504，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)，每个处理单元可以实现一个或多个硬件线程。计算机设备1502还可以包括任何存储器1506，其用于存储诸如代码、设置、数据等之类的任何种类的信息。非限制性的，比如，存储器1506可以包括以下任一项或多种组合：任何类型的RAM，任何类型的ROM，闪存设备，硬盘，光盘等。更一般地，任何存储器都可以使用任何技术来存储信息。进一步地，任何存储器可以提供信息的易失性或非易失性保留。进一步地，任何存储器可以表示计算机设备1502的固定或可移除部件。在一种情况下，当处理器1504执行被存储在任何存储器或存储器的组合中的相关联的指令时，计算机设备1502可以执行相关联指令的任一操作。计算机设备1502还包括用于与任何存储器交互的一个或多个驱动机构1508，诸如硬盘驱动机构、光盘驱动机构等。

计算机设备1502还可以包括输入/输出模块1510(I/O)，其用于接收各种输入(经由输入设备1512)和用于提供各种输出(经由输出设备1514)。一个具体输出机构可以包括呈现设备1516和相关联的图形用户接口(GUI)1518。在其他实施例中，还可以不包括输入/输出模块1510(I/O)、输入设备1512以及输出设备1514，仅作为网络中的一台计算机设备。计算机设备1502还可以包括一个或多个网络接口1520，其用于经由一个或多个通信链路1522与其他设备交换数据。一个或多个通信总线1524将上文所描述的部件耦合在一起。

通信链路1522可以以任何方式实现，例如，通过局域网、广域网(例如，因特网)、点对点连接等、或其任何组合。通信链路1522可以包括由任何协议或协议组合支配的硬连线链路、无线链路、路由器、网关功能、名称服务器等的任何组合。

对应于如图13所示的方法，本文实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法的步骤。

本文实施例还提供一种计算机可读指令，其中当处理器执行所述指令时，其中的程序使得处理器执行如图13所示的方法。

应理解，在本文的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。

还应理解，在本文实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本文的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本文所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本文实施例方案的目的。

另外，在本文各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本文各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限制。

Claims (6)

1.一种拖网板事故对海底管道损伤的试验系统，其特征在于，包括试验槽、管道模型、拖网板模型、控制系统、动力系统、调节系统和测量系统；

所述管道模型位于所述试验槽内，所述拖网板模型位于所述试验槽内并与所述动力系统相连；

所述动力系统设置在所述试验槽的顶部且与所述控制系统相连，所述动力系统用于在所述控制系统的控制下驱动所述拖网板模型相对于所述管道模型移动；

所述动力系统还包括电机、传动组件、同步带和滑块；

所述电机与所述控制系统相连接，所述传动组件的一端设置于所述电机上，所述传动组件的另一端设置有所述同步带，所述同步带设置在所述同步带导轨上，所述同步带导轨设置在所述试验槽的顶部并与所述管道模型非平行设置，所述滑块的一端与所述同步带相接，所述滑块的另一端与所述拖网板模型相连，所述电机在所述控制系统的控制下正转或反转，进而促进所述同步带转动以带动所述拖网板模型沿所述同步带导轨移动；

所述试验槽相对的两侧分别设置有一个支撑台，所述同步带导轨跨接连接在所述支撑台上，所述动力系统中的电机设置在其中一个支撑台上；

每个所述支撑台均包括相连接的支撑板和支撑柱，所述支撑柱的高度与所述试验槽的高度相适配，所述控制系统设置在任意一个所述支撑板上；

所述控制系统所在的支撑板上设有电机安装槽，以保证所述电机与所述控制系统稳定连接，并去除所述电机与所述同步带轨道的高度落差；

所述同步带导轨的各端部在对应的支撑台上移动，以调节所述拖网板模型和所述管道模型的相对角度和/或事故发生位置；

所述调节系统设置在所述拖网板模型和/或所述管道模型上并与所述控制系统相连，用于调节所述拖网板模型与所述管道模型之间的相对位置，以使所述拖网板模型相对于所述管道模型移动时与所述管道模型发生事故；

所述调节系统包括第一调节组件和第二调节组件；所述第一调节组件连接所述拖网板模型，用于调节所述拖网板模型的高度和/或角度，进而实现对所述拖网板模型与所述管道模型之间相对位置的调节；其中，所述第一调节组件中的旋转电机在所述控制系统的控制下调节所述拖网板模型与所述管道模型的相对角度；

所述第二调节组件设置在所述管道模型的管道承载支柱上，用于调节所述管道模型的高度，进而实现对所述拖网板模型与所述管道模型之间相对位置的调节；

所述测量系统与控制系统相连，用于获取所述拖网板模型与所述管道模型发生事故时的试验数据并将所述试验数据发送至所述控制系统；

所述测量系统包括第一加速度传感器、撞击力传感器、第二加速度传感器、三维力传感器、应变片和激光位移传感器；所述第一加速度传感器和所述撞击力传感器均设置在所述拖网板模型上；所述第二加速度传感器、所述三维力传感器和所述应变片均设置在所述管道模型上；所述激光位移传感器设置在所述试验槽内壁上；

所述控制系统用于发送控制指令至所述动力系统，以及发送所述试验数据至处理设备。

2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于，所述拖网板模型包括拖网板主体和撞击头；

所述撞击头与所述拖网板主体之间设置有所述撞击力传感器；所述拖网板主体上设有固定座，所述固定座用于与连接件相连接，所述连接件远离所述固定座的一端与所述滑块相连，所述第一加速度传感器设置在所述固定座处。

3.根据权利要求2所述的试验系统，其特征在于，所述管道模型包括管道主体和管道安装辅助块；

所述管道安装辅助块设置在所述管道主体的两端，所述管道安装辅助块用于限制所述管道主体滚动；所述第二加速度传感器、所述三维力传感器和所述应变片均设置在所述管道主体上。

4.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于，所述管道模型还包括管道承载支柱，所述管道主体通过所述管道安装辅助块和所述管道承载支柱安装在所述试验槽的底部。

5.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于，所述试验槽还设有观察窗；所述试验槽内还填充有海水和/或海底土壤。

6.一种拖网板事故对海底管道损伤的试验方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任意一项所述的试验系统，所述方法包括：

接收试验条件设计数据，其中，所述试验条件设计数据包括：所述拖网板模型与所述管道模型之间的相对位置、所述拖网板模型的质量、所述管道模型的质量以及所述拖网板模型与所述管道模型发生事故时的速度；

利用所述调节系统按照试验条件设计数据中的相对位置，调节所述拖网板模型与所述管道模型的相对位置；

利用所述控制系统为所述动力系统提供指令，以使所述动力系统驱动所述拖网板模型相对于所述管道模型移动，进而发生事故；

利用所述测量系统于发生事故时测得的试验数据和所述试验条件设计数据建立拖网板事故对海底管道的损伤模型。