CN115420608A - 一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统 - Google Patents

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CN115420608A CN202211054355.XA CN202211054355A CN115420608A CN 115420608 A CN115420608 A CN 115420608A CN 202211054355 A CN202211054355 A CN 202211054355A CN 115420608 A CN115420608 A CN 115420608A
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Abstract

本发明公开了一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，具备轴力加载机构、弯矩加载机构和扭矩加载机构，轴力加载机构，用于对试验管道的一端进行支撑，并对所述试验管道的轴向荷载作用进行检测，弯矩加载机构用于对所述试验管道的中间位置进行支撑，并对所述试验管道的弯矩荷载作用进行检测，扭矩加载机构用于对所述试验管道上远离所述轴力加载舱的一端进行支撑，并对所述试验管道的扭矩荷载作用进行检测。本发明带动试验管道在非荷载加载过程中自动调整位置，使得试验管道同一横截面周向其他待检测位置逐次呈现在弯矩加载驱动件底部，实现了试验管道不同方向上的弯矩荷载加载，扩大了荷载检测范围，提高了荷载加载结果的精确度。

Description

一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统
技术领域
本发明涉及海底管道安全评价试验技术领域，具体涉及一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统。
背景技术
深海油气资源未来将在我国能源系统中占据重要地位，而深海油气管道作为深海油气资源开发的重要组成部分，发展安全可靠的储运技术将成为制约其开发利用的重要影响因素，深海油气管道的主要特点为显著增加的设计壁厚和铺设长度，作为极限工作水深和超高内压作用下的超柔性体系，海床冲刷、强海流运动及由此产生的附加荷载(轴力、弯矩或扭矩)和管道变形等都将成为不同运营期深海油气管道安全的重大技术挑战。因此，如何准确描述深海复杂海洋环境条件下油气管道工作环境及受力特性将成为得到其合理失效模式及可靠度判定指标的重要影响因素，目前，国内尚缺乏相关试验设备能够准确模拟深海油气管道所处工作环境及荷载条件，开展全尺寸管道承载力校核及安全评价。
为解决上述问题，现有技术通常通过依次设置轴力加载舱、弯矩加载舱和扭矩加载舱，实现任意单一荷载或荷载组合的加载，准确模拟深海油气管道安装和运营等各阶段不同荷载条件，但是现有技术中对试验管道安装固定之后，弯矩荷载加载作用面为试验管道上正对弯矩加载结构的侧面，此过程仅仅能对试验管道的单一方向上的弯矩荷载进行加载，需要对试验管道另一方向上的弯矩荷载进行加载则需要重新调整试验管道的安装位置以改变对应的弯矩荷载加载作用面，过程复杂且调整位置不易掌控；
因此，现有技术存在以下技术问题，无法持续对试验管道的任意方向上的弯矩荷载进行加载使得弯矩荷载加载过程复杂且调整位置不易掌控。
发明内容
为此，本发明提供一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，有效的解决了现有技术中的无法持续对试验管道的任意方向上的弯矩荷载进行加载使得弯矩荷载加载过程复杂且调整位置不易掌控的问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，具备：
轴力加载机构，用于对试验管道的一端进行支撑，并对所述试验管道的轴向荷载作用进行检测，所述轴力加载机构具备轴力加载舱，所述试验管道的端部延伸至所述轴力加载舱内，所述轴力加载舱内设置有第一安装部件，并且所述试验管道通过所述第一安装部件安装在所述轴力加载舱内，所述轴力加载舱内设置有轴力加载驱动件，所述轴力加载驱动件连接在所述第一安装部件的端部，所述轴力加载驱动件用于在所述试验管道轴向施加力，以检测所述试验管道轴向荷载；
弯矩加载机构，用于对所述试验管道的中间位置进行支撑，并对所述试验管道的弯矩荷载作用进行检测，所述弯矩加载机构具备弯矩加载舱，所述试验管道设置在所述弯矩加载舱内，所述弯矩加载舱内设置有滑动支撑座，所述试验管道安装设置在所述滑动支撑座上，所述弯矩加载舱由至少两个弯矩加载子舱组成，每个所述弯矩加载子舱侧壁上安装有弯矩加载驱动件，所述弯矩加载驱动件端部与所述试验管道抵接，所述弯矩加载驱动件用于在所述试验管道周侧预设位置施加一垂直与所述试验管道侧壁的力，以检测所述试验管道弯矩荷载；
扭矩加载机构，用于对所述试验管道上远离所述轴力加载舱的一端进行支撑，并对所述试验管道的扭矩荷载作用进行检测，所述扭矩加载机构具备扭矩加载舱，所述试验管道的端部延伸至所述扭矩加载舱内，所述扭矩加载舱内设置有第二安装部件，并且所述试验管道通过所述第二安装部件安装在所述扭矩加载舱内，所述扭矩加载舱内设置有扭矩加载驱动件，所述扭矩加载驱动件连接在所述第二安装部件的侧边，所述扭矩加载驱动件用于在所述试验管道周向施加力，以检测所述试验管道扭矩荷载；
在所述扭矩加载舱内设置有周向调整驱动件，所述周向调整驱动件连接在所述第二安装部件的侧边，所述周向调整驱动件用于通过所述第二安装部件带动所述试验管道转动，以使得所述试验管道周向预设检测位置调整至正对所述弯矩加载驱动件底端；
在所述轴力加载舱内设置有锁止部件，所述锁止部件设置在所述第一安装部件的侧边，所述锁止部件用于与所述第一安装部件连接，以使得所述试验管道端部在弯矩荷载检测过程中处于锁定状态。
进一步地，所述试验管道靠近所述轴力加载舱的一端设置有第一法兰，所述试验管道靠近所述扭矩加载舱的一端设置有第二法兰，所述第一法兰通过所述第一安装部件安装在所述轴力加载舱内，所述第二法兰通过所述第二安装部件安装在所述扭矩加载舱内。
进一步地，所述第二安装部件包括设置在所述扭矩加载舱内的第二安装腔、设置在所述第二安装腔内的第二安装座以及设置在所述第二安装座上的第二安装孔；
所述第二法兰上设置有第二紧固螺栓，所述第二紧固螺栓穿过所述第二安装孔，所述第二法兰通过所述第二紧固螺栓安装在所述第二安装座上。
进一步地，所述扭矩加载驱动件包括设置在所述第二安装座内的定位孔、设置在所述扭矩加载舱外的驱动台、滑动设置在所述驱动台上的第一平移座、转动设置在所述第一平移座上的扭矩驱动栓以及连接在所述扭矩驱动栓端部的传动卡座；
所述定位孔均匀的设置在所述第二安装座内，所述扭矩驱动栓靠接所述第二安装座的侧端面设置有定位柱，所述定位柱与所述定位孔对应，所述第二安装腔内靠近所述第二安装座内壁设置有偏移传感器。
进一步地，所述扭矩加载舱外设置有安装架，所述安装架上设置有扭矩液压驱动器，所述扭矩液压驱动器的输出端设置有安装槽座，所述安装槽座与所述传动卡座配合；
所述第一平移座设置有推进气缸，所述第一平移座连接在所述推进气缸的输出端。
进一步地，所述周向调节驱动件包括转动设置在所述第一平移座上的传动盘、设置在所述驱动台上的调整驱动座、转动设置在所述调整驱动座上的驱动蜗轮盘、设置在所述驱动蜗轮盘上的限位柱以及设置在所述传动盘上的限位孔；
所述传动盘与所述扭矩驱动栓同轴连接，所述限位柱对应卡接在所述限位孔内，所述驱动蜗轮盘侧边啮合有驱动蜗杆，所述驱动蜗杆上连接有驱动电机，所述驱动蜗杆连接在所述驱动电机的输出端；
所述调整驱动座上连接有驱动气缸，所述调整驱动座连接在所述驱动气缸的输出端。
进一步地，所述第一安装部件包括设置在所述轴力加载舱内的第一安装腔、设置在所述第一安装腔内的第一安装座以及设置在所述第一安装座内的第一安装孔；
所述第一法兰上设置有第一紧固螺栓，所述第一紧固螺栓穿过所述第一安装孔，所述第一法兰通过所述第一紧固螺栓安装在所述第一安装座上。
进一步地，所述轴力加载驱动件包括设置在所述轴力加载舱侧边的安装台、设置在所述安装台上的周向液压驱动器以及连接在所述周向液压缸驱动器输出端的轴力加载驱动座；
所述第一安装座靠近所述轴力加载驱动座一侧设置有第一压力传感器；
所述轴力加载舱、所述弯矩加载子舱、所述扭矩加载舱、所述驱动台和所述安装台底部均设置有调整台，所述调整台通过安装螺栓固定在底座上。
进一步地，所述锁止部件包括设置在所述安装台上的滑动槽、设置在所述滑动槽内的锁止驱动座、转动设置在所述锁止驱动座上的驱动蜗轮板以及啮合在所述驱动蜗轮板侧边的传动蜗杆；
所述锁止驱动座正对设置在所述轴力加载驱动座端部，所述传动蜗杆上连接有连接电机，所述传动蜗杆连接在所述连接电机的输出端，所述驱动蜗轮板上设置有锁止柱，所述第一安装座上设置有锁止槽，所述锁止柱与所述锁止槽配合；
所述锁止驱动座底部通过连接弹簧与所述滑动槽侧壁连接。
进一步地，所述弯矩加载驱动件包括设置在所述弯矩加载子舱上的弯矩液压驱动器、连接在所述弯矩液压驱动器输出端的弯矩液压传动轴、设置在所述弯矩液压传动轴端部内的承重轴以及设置在所述承重轴端部的承重座；
所述承重座上端面与所述弯矩液压传动轴配合，且所述承重座上对应与所述弯矩液压传动轴接触的位置设置有第二压力传感器。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明设置了轴力加载驱动件、弯矩加载驱动件和扭矩加载驱动件，实现了单一荷载或荷载组合的加载，并能够准确模拟深海油气管道不同荷载条件；另外，通过周向调整驱动件带动试验管道在非荷载加载过程中自动调整位置，使得试验管道同一横截面周向其他待检测位置逐次呈现在弯矩加载驱动件底部，实现了试验管道不同方向上的弯矩荷载加载，扩大了荷载检测范围，提高了荷载加载结果的精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供的一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中的扭矩加载机构和弯矩加载机构的部分结构示意图；
图3为本发明实施例中的第二安装座的结构示意图；
图4为本发明实施例中的扭矩驱动栓的结构示意图；
图5为本发明实施例中的第一平移座的连接结构示意图；
图6为本发明实施例中的扭矩加载驱动件的部分结构示意图；
图7为本发明实施例中的周向调整驱动件的部分结构示意图；
图8为本发明实施例中的轴力加载机构和弯矩加载机构的部分结构示意图；
图9为本发明实施例中的锁止部件的部分结构示意图；
图10为本发明实施例中的弯矩加载驱动件的结构示意图。
图中的标号分别表示如下：
1-轴力加载机构；2-弯矩加载机构；3-扭矩加载机构；4-试验管道；5-调整台；6-安装螺栓；7-底座；
11-轴力加载舱；12-第一安装部件；13-轴力加载驱动件；
21-弯矩加载舱；22-滑动支撑座；23-弯矩加载子舱；24-弯矩加载驱动件；25-周向调整驱动件；26-锁止部件；
31-扭矩加载舱；32-第二安装部件；33-扭矩加载驱动件；
41-第一法兰；42-第二法兰；
121-第一安装腔；122-第一安装座；123-第一紧固螺栓；
131-安装台；132-周向液压驱动器；133-轴力加载驱动座；134-第一压力传感器；
241-弯矩液压驱动器；242-弯矩液压传动轴；243-承重轴；244-承重座；245-第二压力传感器；
251-传动盘；252-调整驱动座；253-驱动蜗轮盘；254-限位柱；255-限位孔；256-驱动蜗杆；257-驱动电机；258-驱动气缸；
261-滑动槽；262-锁止驱动座；263-驱动蜗轮板；264-传动蜗杆；265-连接电机；266-锁止柱；267-锁止槽；268-连接弹簧；
321-第二安装腔；322-第二安装座；323-第二紧固螺栓；
331-定位孔；332-驱动台；333-第一平移座；334-扭矩驱动栓；335-传动卡座；336-定位柱；337-偏移传感器；338-安装架；339-扭矩液压驱动器；3310-安装槽座；3311-推进气缸。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，具备轴力加载机构1、弯矩加载机构2和扭矩加载机构3，其中，轴力加载机构1，用于对试验管道4的一端进行支撑，并对试验管道4的轴向荷载作用进行检测，轴力加载机构1具备轴力加载舱11，试验管道4的端部延伸至轴力加载舱11内，轴力加载舱11内设置有第一安装部件12，并且试验管道4通过第一安装部件12安装在轴力加载舱11内，轴力加载舱11内设置有轴力加载驱动件13，轴力加载驱动件13连接在第一安装部件12的端部，轴力加载驱动件13用于在试验管道4轴向施加力，以检测试验管道4轴向荷载；弯矩加载机构2，用于对试验管道4的中间位置进行支撑，并对试验管道4的弯矩荷载作用进行检测，弯矩加载机构2具备弯矩加载舱21，试验管道4设置在弯矩加载舱21内，弯矩加载舱21内设置有滑动支撑座22，试验管道4安装设置在滑动支撑座22上，弯矩加载舱21由至少两个弯矩加载子舱23组成，每个弯矩加载子舱23侧壁上安装有弯矩加载驱动件24，弯矩加载驱动件24端部与试验管道4抵接，弯矩加载驱动件24用于在试验管道4周侧预设位置施加一垂直与试验管道4侧壁的力，以检测试验管道4弯矩荷载；扭矩加载机构3，用于对试验管道4上远离轴力加载舱11的一端进行支撑，并对试验管道4的扭矩荷载作用进行检测，扭矩加载机构3具备扭矩加载舱31，试验管道4的端部延伸至扭矩加载舱31内，扭矩加载舱31内设置有第二安装部件32，并且试验管道4通过第二安装部件32安装在扭矩加载舱31内，扭矩加载舱31内设置有扭矩加载驱动件33，扭矩加载驱动件33连接在第二安装部件32的侧边，扭矩加载驱动件33用于在试验管道4周向施加力，以检测试验管道4扭矩荷载。
除上述设计外，本发明在扭矩加载舱31内设置有周向调整驱动件25，周向调整驱动件25连接在第二安装部件32的侧边，周向调整驱动件34用于通过第二安装部件32带动试验管道4转动，以使得试验管道4周向预设检测位置调整至正对弯矩加载驱动件24底端。
另外为了在周向调整驱动件25进行位置调整过程中试验管道4处于自由可调状态以及在试验管道4在进行扭矩加载过程处于锁定状态，本发明在轴力加载舱11内设置有锁止部件26，锁止部件26设置在第一安装部件12的侧边，锁止部件26用于与第一安装部件12连接，以使得试验管道4端部在弯矩荷载检测过程中处于锁定状态。
上述实施例中设置了轴力加载驱动件13、弯矩加载驱动件24和扭矩加载驱动件33，实现了单一荷载或荷载组合的加载，并能够准确模拟深海油气管道不同荷载条件；另外，通过周向调整驱动件25带动试验管道4在非荷载加载过程中自动调整位置，使得试验管道4同一横截面周向其他待检测位置逐次呈现在弯矩加载驱动件24底部，实现了试验管道4不同方向上的弯矩荷载加载，扩大了荷载检测范围，提高了荷载加载结果的精确度。
其中，为了在试验过程中对试验管道4的安装固定，试验管道4还做以下设计，试验管道4靠近轴力加载舱11的一端设置有第一法兰41，试验管道4靠近扭矩加载舱31的一端设置有第二法兰42，第一法兰41通过第一安装部件12安装在轴力加载舱11内，第二法兰42通过第二安装部件32安装在扭矩加载舱31内。
为了将第二法兰42安装在扭矩加载舱31内，本发明设置看第二安装部件32，本发明的第二安装部件32主要采取以下优选实施例，如图2和图3所示，第二安装部件32包括设置在扭矩加载舱31内的第二安装腔321、设置在第二安装腔321内的第二安装座322以及设置在第二安装座322上的第二安装孔；第二法兰42上设置有第二紧固螺栓323，第二紧固螺栓323穿过第二安装孔，第二法兰42通过第二紧固螺栓323安装在第二安装座322上。
安装过程为将第二法兰42正对贴合在第二安装座322的侧边，并且使得第二法兰42上的孔与第二安装孔对应，再通过第二紧固螺栓323将第二法兰42固定在第二安装座322上。
本发明通过扭矩加载驱动件33检测试验管道4的扭矩荷载，本发明的扭矩加载驱动件33主要采取以下优选实施例，如图2、图3、图4、图5和图6所示，扭矩加载驱动件33包括设置在第二安装座322内的定位孔331、设置在扭矩加载舱31外的驱动台332、滑动设置在驱动台332上的第一平移座333、转动设置在第一平移座333上的扭矩驱动栓334以及连接在扭矩驱动栓334端部的传动卡座335；定位孔331均匀的设置在第二安装座322内，扭矩驱动栓334靠接第二安装座322的侧端面设置有定位柱336，定位柱336与定位孔331对应，第二安装腔321内靠近第二安装座322内壁设置有偏移传感器337。
扭矩加载驱动件33主要是通过给试验管道4端部施加一个欲带动试验管道4转动的力，本发明中的第二安装座322本身是可转动的，因此需要带动试验管道4转动时带动第二安装座322即可实现，为了带动第二安装座322转动，首先通过第一平移座333平移带动扭矩驱动栓334靠近第二安装座322，使得定位柱336完全进入定位孔331内，此时只需要向扭矩驱动栓334上施加一向下的力，即可实现向第二安装座322施加转动的力。
为了向扭矩驱动栓334施加一向下的力，扭矩加载驱动件33还做以下设计，如图2和图6所示，扭矩加载舱31外设置有安装架338，安装架338上设置有扭矩液压驱动器339，扭矩液压驱动器339的输出端设置有安装槽座3310，安装槽座3310与传动卡座335配合；第一平移座333设置有推进气缸3311，第一平移座333连接在推进气缸3311的输出端。
扭矩加载驱动件33主要驱动过程为，推进气缸3311驱动带动第一平移座333靠近第二安装座322，直至定位柱336完全进入定位孔331内，并且传动卡座335卡接入安装槽座3310内，此时第二安装座322和扭矩驱动栓334实现联动，扭矩液压驱动器339驱动带动安装槽座3310下移，从而带动扭矩驱动栓334端部下移，扭矩驱动栓334受到向下的力使得自身受到一个预带动自身转动的力，从而通过第二安装座322使得试验管道4也受到预带动转动的力，偏移传感器337在此过程中根据扭矩液压驱动器339处施加的力大小检测第二安装座322的转动角度，以对试验管道4的扭矩荷载进行试验。
本发明通过周向调节驱动件25实现带动试验管道4位置的调整，本发明的周向调节驱动件25主要采取以下优选实施例，如图2和图7所示，周向调节驱动件25包括转动设置在第一平移座333上的传动盘251、设置在驱动台332上的调整驱动座252、转动设置在调整驱动座252上的驱动蜗轮盘253、设置在驱动蜗轮盘253上的限位柱254以及设置在传动盘251上的限位孔255；传动盘251与扭矩驱动栓334同轴连接，限位柱254对应卡接在限位孔255内，驱动蜗轮盘253侧边啮合有驱动蜗杆256，驱动蜗杆256上连接有驱动电机257，驱动蜗杆257连接在驱动电机257的输出端；调整驱动座252上连接有驱动气缸258，调整驱动座252连接在驱动气缸258的输出端。
上述实施例中，需要使得：在定位柱336完全进入定位孔331的时候，传动卡座335刚好与安装槽座3310配合，定位柱336一半进入定位孔331的时候，传动卡座335与安装槽座3310无任何连接关系，但是，此时扭矩驱动栓334仍然与第二安装座322之间发生联动作用，因此，在周向调节驱动件25驱动调节的过程中，只需要带动第一平移座333带动平移至定位柱336一半进入定位孔331即可，此时，也不用受到安装槽座3310的制动作用。
周向调节驱动件25的驱动调节过程为，推进气缸3311驱动带动第一平移座333靠近第二安装座322，直至定位柱336一半进入定位孔331内，驱动气缸258驱动带动调整驱动座252平移，直至限位柱254完全进入限位孔255内，实现传动盘251和驱动蜗轮盘253的联动作用，驱动电机257驱动带动驱动蜗杆256转动从而带动驱动蜗轮盘253转动，驱动蜗轮盘253转动带动传动盘251转动从而通过扭矩驱动栓334带动第二安装座322和试验管道4的转动，实现试验管道4同一横截面不同的位置呈现在弯矩加载驱动件24底部的调节。
另外，本发明通过第一安装部件12对试验管道4的另一端部进行安装，如图8所示，第一安装部件12包括设置在轴力加载舱11内的第一安装腔121、设置在第一安装腔121内的第一安装座122以及设置在第一安装座122内的第一安装孔；第一法兰41上设置有第一紧固螺栓123，第一紧固螺栓123穿过第一安装孔，第一法兰41通过第一紧固螺栓123安装在第一安装座122上。
第一安装部件12的安装过程为，将第一法兰41的孔与第一安装孔对应，通过第一紧固螺栓123将第一法兰41安装在第一安装座122上，本实施例中，第一安装座122在第一安装腔121内部也是可转动的设计。
本发明采用轴力加载驱动件13对试验管道轴向荷载进行检测，本发明的轴力加载驱动件13采取以下优选实施例，如图8所示，轴力加载驱动件13包括设置在轴力加载舱11侧边的安装台131、设置在安装台131上的周向液压驱动器132以及连接在周向液压缸驱动器132输出端的轴力加载驱动座133；第一安装座122靠近轴力加载驱动座133一侧设置有第一压力传感器134。
上述实施例中，轴向液压驱动器132驱动带动轴向加载驱动座133靠近第一安装座122，并通过锁止部件26向第一安装座122进行施压，在此过程中，第一压力传感器134可实时监测第一安装座122的受力大小，也就是对试验管道4轴向的受力进行监测。
为了实现对每个部分的安装和拆卸，本发明做以下设计，轴力加载舱11、弯矩加载子舱23、扭矩加载舱31、驱动台322和安装台131底部均设置有调整台5，调整台通过安装螺栓6固定在底座7上。
本发明中通过设置锁止部件实现在周向调整驱动件25进行位置调整过程中试验管道4处于自由可调状态以及在试验管道4在进行扭矩加载过程处于锁定状态，本发明的锁止部件26主要采取以下优选实施例，如图8和图9所示，锁止部件26包括设置在安装台131上的滑动槽261、设置在滑动槽261内的锁止驱动座262、转动设置在锁止驱动座262上的驱动蜗轮板263以及啮合在驱动蜗轮板263侧边的传动蜗杆264；锁止驱动座262正对设置在轴力加载驱动座133端部，传动蜗杆264上连接有连接电机265，传动蜗杆264连接在连接电机265的输出端，驱动蜗轮板263上设置有锁止柱266，第一安装座122上设置有锁止槽267，锁止柱266与锁止槽267配合；锁止驱动座262底部通过连接弹簧268与滑动槽261侧壁连接。
锁止部件26的锁止过程为，驱动连接电机265带动传动蜗杆264转动，传动蜗杆264转动从而带动驱动蜗轮板263转动，使得锁止柱266正对锁止槽267，驱动轴向液压驱动器132带动轴向加载驱动座133前移，从而推动锁止驱动座262前移，直至锁止柱266完全进入锁止槽267内，此时，实现对试验管道4一端的锁定；解除锁定的过程可直接复位轴向液压驱动器132，锁止驱动组262在连接弹簧268的作用下复位至初始位置；另外，锁止过程轴向加载驱动座133向前移动的距离小于轴力加载过程轴向加载驱动座133向前移动的距离。
本发明主要通过弯矩加载驱动件24实现对弯矩荷载的检测，弯矩加载驱动件24主要采取以下优选实施例，如图10所示，弯矩加载驱动件24包括设置在弯矩加载子舱23上的弯矩液压驱动器241、连接在弯矩液压驱动器241输出端的弯矩液压传动轴242、设置在弯矩液压传动轴242端部内的承重轴243以及设置在承重轴243端部的承重座244；承重座244上端面与弯矩液压传动轴242配合，且承重座244上对应与弯矩液压传动轴242接触的位置设置有第二压力传感器245。
弯矩加载驱动架24驱动过程为，弯矩液压驱动器241驱动带动弯矩液压传动轴242下移，逐渐带动承重座244紧靠在试验管道4外壁，弯矩液压传动轴242通过承重座244向试验管道4施压，并且通过第二压力传感器245检测试验管道4承受的力数值。
综上所述，本发明的主要实施过程为，试验管道4安装：将扭矩加载舱31固定在底座7上，将试验管道4一端的第二法兰42通过第二安装部件32安装在扭矩加载舱31内，依次将弯矩加载子舱23和轴力加载舱11进行固定，将试验管道4的第一法兰41通过第一安装部件12安装在轴力加载舱11内，之后将驱动台322和安装台131固定在底座7上；
轴力加载：轴向液压驱动器132驱动带动轴向加载驱动座133靠近第一安装座122，并通过锁止部件26向第一安装座122进行施压，第一压力传感器134实时监测试验管道4轴向荷载及形变，实现试验管道4的轴向加载；扭矩加载：驱动连接电机265带动传动蜗杆264转动，传动蜗杆264转动从而带动驱动蜗轮板263转动，使得锁止柱266正对锁止槽267，驱动轴向液压驱动器132带动锁止驱动座262前移，直至锁止柱266完全进入锁止槽267内，此时，实现对试验管道4一端的锁定；推进气缸3311驱动带动第一平移座333靠近第二安装座322，直至定位柱336完全进入定位孔331内，扭矩液压驱动器339驱动带动安装槽座3310下移，从而带动扭矩驱动栓334端部下移，扭矩驱动栓334受到向下的力使得自身受到一个预带动自身转动的力，从而通过第二安装座322使得试验管道4也受到预带动转动的力，偏移传感器337实时监测试验管道4的扭矩荷载及形变，实现施压管道4的扭矩加载；
弯矩加载：弯矩液压驱动器241驱动带动弯矩液压传动轴242下移，逐渐带动承重座244紧靠在试验管道4外壁，弯矩液压传动轴242通过承重座244向试验管道4施压，第二压力传感器245实时监测试验管道4的弯矩荷载及形变，单一方向上的弯矩加载完成之后，复位轴向液压驱动器132解除对试验管道4的锁定，推进气缸3311驱动带动第一平移座333靠近第二安装座322，直至定位柱336一半进入定位孔331内，驱动气缸258驱动带动调整驱动座252平移，直至限位柱254完全进入限位孔255内，实现传动盘251和驱动蜗轮盘253的联动作用，驱动电机257驱动带动驱动蜗杆256转动从而带动驱动蜗轮盘253转动，驱动蜗轮盘253转动带动传动盘251转动从而通过扭矩驱动栓334带动第二安装座322和试验管道4的转动，使得试验管道4同一横截面不同的位置呈现在弯矩加载驱动件24底部，转换角度之后，驱动轴向液压驱动器132对试验管道4进行锁定，重复上述步骤进行试验管道4上同一横截面上不同位置的荷载加载。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，其特征在于，具备：
轴力加载机构(1)，用于对试验管道(4)的一端进行支撑，并对所述试验管道(4)的轴向荷载作用进行检测，所述轴力加载机构(1)具备轴力加载舱(11)，所述试验管道(4)的端部延伸至所述轴力加载舱(11)内，所述轴力加载舱(11)内设置有第一安装部件(12)，并且所述试验管道(4)通过所述第一安装部件(12)安装在所述轴力加载舱(11)内，所述轴力加载舱(11)内设置有轴力加载驱动件(13)，所述轴力加载驱动件(13)连接在所述第一安装部件(12)的端部，所述轴力加载驱动件(13)用于在所述试验管道(4)轴向施加力，以检测所述试验管道(4)轴向荷载；
弯矩加载机构(2)，用于对所述试验管道(4)的中间位置进行支撑，并对所述试验管道(4)的弯矩荷载作用进行检测，所述弯矩加载机构(2)具备弯矩加载舱(21)，所述试验管道(4)设置在所述弯矩加载舱(21)内，所述弯矩加载舱(21)内设置有滑动支撑座(22)，所述试验管道(4)安装设置在所述滑动支撑座(22)上，所述弯矩加载舱(21)由至少两个弯矩加载子舱(23)组成，每个所述弯矩加载子舱(23)侧壁上安装有弯矩加载驱动件(24)，所述弯矩加载驱动件(24)端部与所述试验管道(4)抵接，所述弯矩加载驱动件(24)用于在所述试验管道(4)周侧预设位置施加一垂直与所述试验管道(4)侧壁的力，以检测所述试验管道(4)弯矩荷载；
扭矩加载机构(3)，用于对所述试验管道(4)上远离所述轴力加载舱(11)的一端进行支撑，并对所述试验管道(4)的扭矩荷载作用进行检测，所述扭矩加载机构(3)具备扭矩加载舱(31)，所述试验管道(4)的端部延伸至所述扭矩加载舱(31)内，所述扭矩加载舱(31)内设置有第二安装部件(32)，并且所述试验管道(4)通过所述第二安装部件(32)安装在所述扭矩加载舱(31)内，所述扭矩加载舱(31)内设置有扭矩加载驱动件(33)，所述扭矩加载驱动件(33)连接在所述第二安装部件(32)的侧边，所述扭矩加载驱动件(33)用于在所述试验管道(4)周向施加力，以检测所述试验管道(4)扭矩荷载；
在所述扭矩加载舱(31)内设置有周向调整驱动件(25)，所述周向调整驱动件(25)连接在所述第二安装部件(32)的侧边，所述周向调整驱动件(34)用于通过所述第二安装部件(32)带动所述试验管道(4)转动，以使得所述试验管道(4)周向预设检测位置调整至正对所述弯矩加载驱动件(24)底端；
在所述轴力加载舱(11)内设置有锁止部件(26)，所述锁止部件(26)设置在所述第一安装部件(12)的侧边，所述锁止部件(26)用于与所述第一安装部件(12)连接，以使得所述试验管道(4)端部在弯矩荷载检测过程中处于锁定状态。
2.根据权利要求1所述的一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，其特征在于，所述试验管道(4)靠近所述轴力加载舱(11)的一端设置有第一法兰(41)，所述试验管道(4)靠近所述扭矩加载舱(31)的一端设置有第二法兰(42)，所述第一法兰(41)通过所述第一安装部件(12)安装在所述轴力加载舱(11)内，所述第二法兰(42)通过所述第二安装部件(32)安装在所述扭矩加载舱(31)内。
3.根据权利要求2所述的一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，其特征在于，所述第二安装部件(32)包括设置在所述扭矩加载舱(31)内的第二安装腔(321)、设置在所述第二安装腔(321)内的第二安装座(322)以及设置在所述第二安装座(322)上的第二安装孔；
所述第二法兰(42)上设置有第二紧固螺栓(323)，所述第二紧固螺栓(323)穿过所述第二安装孔，所述第二法兰(42)通过所述第二紧固螺栓(323)安装在所述第二安装座(322)上。
4.根据权利要求3所述的一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，其特征在于，所述扭矩加载驱动件(33)包括设置在所述第二安装座(322)内的定位孔(331)、设置在所述扭矩加载舱(31)外的驱动台(332)、滑动设置在所述驱动台(332)上的第一平移座(333)、转动设置在所述第一平移座(333)上的扭矩驱动栓(334)以及连接在所述扭矩驱动栓(334)端部的传动卡座(335)；
所述定位孔(331)均匀的设置在所述第二安装座(322)内，所述扭矩驱动栓(334)靠接所述第二安装座(322)的侧端面设置有定位柱(336)，所述定位柱(336)与所述定位孔(331)对应，所述第二安装腔(321)内靠近所述第二安装座(322)内壁设置有偏移传感器(337)。
5.根据权利要求4所述的一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，其特征在于，所述扭矩加载舱(31)外设置有安装架(338)，所述安装架(338)上设置有扭矩液压驱动器(339)，所述扭矩液压驱动器(339)的输出端设置有安装槽座(3310)，所述安装槽座(3310)与所述传动卡座(335)配合；
所述第一平移座(333)设置有推进气缸(3311)，所述第一平移座(333)连接在所述推进气缸(3311)的输出端。
6.根据权利要求5所述的一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，其特征在于，所述周向调节驱动件(25)包括转动设置在所述第一平移座(333)上的传动盘(251)、设置在所述驱动台(332)上的调整驱动座(252)、转动设置在所述调整驱动座(252)上的驱动蜗轮盘(253)、设置在所述驱动蜗轮盘(253)上的限位柱(254)以及设置在所述传动盘(251)上的限位孔(255)；
所述传动盘(251)与所述扭矩驱动栓(334)同轴连接，所述限位柱(254)对应卡接在所述限位孔(255)内，所述驱动蜗轮盘(253)侧边啮合有驱动蜗杆(256)，所述驱动蜗杆(256)上连接有驱动电机(257)，所述驱动蜗杆(257)连接在所述驱动电机(257)的输出端；
所述调整驱动座(252)上连接有驱动气缸(258)，所述调整驱动座(252)连接在所述驱动气缸(258)的输出端。
7.根据权利要求6所述的一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，其特征在于，所述第一安装部件(12)包括设置在所述轴力加载舱(11)内的第一安装腔(121)、设置在所述第一安装腔(121)内的第一安装座(122)以及设置在所述第一安装座(122)内的第一安装孔；
所述第一法兰(41)上设置有第一紧固螺栓(123)，所述第一紧固螺栓(123)穿过所述第一安装孔，所述第一法兰(41)通过所述第一紧固螺栓(123)安装在所述第一安装座(122)上。
8.根据权利要求7所述的一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，其特征在于，所述轴力加载驱动件(13)包括设置在所述轴力加载舱(11)侧边的安装台(131)、设置在所述安装台(131)上的周向液压驱动器(132)以及连接在所述周向液压缸驱动器(132)输出端的轴力加载驱动座(133)；
所述第一安装座(122)靠近所述轴力加载驱动座(133)一侧设置有第一压力传感器(134)；
所述轴力加载舱(11)、所述弯矩加载子舱(23)、所述扭矩加载舱(31)、所述驱动台(322)和所述安装台(131)底部均设置有调整台(5)，所述调整台通过安装螺栓(6)固定在底座(7)上。
9.根据权利要求8所述的一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，其特征在于，所述锁止部件(26)包括设置在所述安装台(131)上的滑动槽(261)、设置在所述滑动槽(261)内的锁止驱动座(262)、转动设置在所述锁止驱动座(262)上的驱动蜗轮板(263)以及啮合在所述驱动蜗轮板(263)侧边的传动蜗杆(264)；
所述锁止驱动座(262)正对设置在所述轴力加载驱动座(133)端部，所述传动蜗杆(264)上连接有连接电机(265)，所述传动蜗杆(264)连接在所述连接电机(265)的输出端，所述驱动蜗轮板(263)上设置有锁止柱(266)，所述第一安装座(122)上设置有锁止槽(267)，所述锁止柱(266)与所述锁止槽(267)配合；
所述锁止驱动座(262)底部通过连接弹簧(268)与所述滑动槽(261)侧壁连接。
10.根据权利要求1所述的一种全尺寸管道深海复杂海洋环境荷载联合加载试验系统，其特征在于，所述弯矩加载驱动件(24)包括设置在所述弯矩加载子舱(23)上的弯矩液压驱动器(241)、连接在所述弯矩液压驱动器(241)输出端的弯矩液压传动轴(242)、设置在所述弯矩液压传动轴(242)端部内的承重轴(243)以及设置在所述承重轴(243)端部的承重座(244)；
所述承重座(244)上端面与所述弯矩液压传动轴(242)配合，且所述承重座(244)上对应与所述弯矩液压传动轴(242)接触的位置设置有第二压力传感器(245)。
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