一種四履帶靴式海洋工程柔順性管纜擠壓實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種四履帶靴式海洋工程柔順性管纜擠壓實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括環(huán)形齒輪和驅(qū)動(dòng)所述環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述環(huán)形齒輪的一側(cè)的齒輪端面具有渦狀線(xiàn)刻紋，所述環(huán)形齒輪外設(shè)有殼體，所述殼體具有管纜通過(guò)的孔，所述孔與所述環(huán)形齒輪同心，所述殼體上設(shè)有四個(gè)以所述孔的圓心為中心均勻分布的壓緊裝置，工作狀態(tài)下，所述渦狀線(xiàn)刻紋驅(qū)動(dòng)所述四個(gè)壓緊裝置同步沿所述孔的徑向移動(dòng)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一夾緊系統(tǒng)可只通過(guò)單個(gè)作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)完成四個(gè)履帶靴的同步運(yùn)動(dòng)，通過(guò)渦狀線(xiàn)刻紋聯(lián)動(dòng)四個(gè)徑向移動(dòng)的滑塊，因此能夠?qū)崿F(xiàn)各履帶靴同步向管纜截面中心擠壓，保證了擠壓精度，避免現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置協(xié)調(diào)控制所帶來(lái)的誤差。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種四履帶靴式海洋工程柔順性管纜擠壓實(shí)驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種四履帶靴式海洋工程柔順性管纜擠壓實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)南海等深水海域媼減著豐富的油氣資源，但油氣開(kāi)米具有尚技術(shù)、尚風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)，需要投入大量的人力、物力與財(cái)力研發(fā)相關(guān)開(kāi)發(fā)裝備。其中，在油氣開(kāi)采與傳輸中，常用到以下幾種關(guān)鍵裝備:海纜、臍帶纜以及柔性管道等。海纜主要負(fù)責(zé)為海底采油設(shè)備提供電能，臍帶纜主要提供水上浮體與海底裝備之間電力、信號(hào)傳輸?shù)认嚓P(guān)功能，柔性管道主要負(fù)責(zé)裝備之間的油氣輸送。這類(lèi)裝備可統(tǒng)稱(chēng)為海洋工程柔順性管纜，其結(jié)構(gòu)通常由相應(yīng)的功能構(gòu)件及加強(qiáng)構(gòu)件等組成，外觀呈現(xiàn)為圓柱形或圓筒形。類(lèi)似于其他海工裝備，海洋工程柔順性管纜在經(jīng)過(guò)分析設(shè)計(jì)、加工制造、存儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)入A段，最終需通過(guò)敷設(shè)船將其鋪設(shè)于指定海域，實(shí)現(xiàn)油氣、信號(hào)等的傳輸。其中，張緊器是管纜鋪設(shè)中極為關(guān)鍵的裝備之一，主要為所下放管纜提供必要的張緊力，其通過(guò)相應(yīng)裝置對(duì)管纜施加壓緊，從而防止鋪設(shè)中管纜發(fā)生滑脫等意外。同時(shí)，利用傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)履帶靴夾持管纜下放入水逐步完成整個(gè)鋪設(shè)過(guò)程。在鋪設(shè)過(guò)程中，張緊器張緊力的選擇與控制尤為重要，而張緊力的大小主要體現(xiàn)在張緊器上的履帶靴對(duì)管纜擠壓力的大小。因此，擠壓力是鋪設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵控制參數(shù)之一。張緊器其中的一種夾持模式為四履帶靴式為了保證鋪設(shè)過(guò)程中管纜不發(fā)生意外破壞，產(chǎn)品出廠后有必要對(duì)管纜進(jìn)行模擬張緊器擠壓測(cè)試檢驗(yàn)，進(jìn)而研究管纜內(nèi)部關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力分布及截面變形特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可指導(dǎo)實(shí)際管纜鋪設(shè)控制，從而降低管纜發(fā)生破壞的概率。
[0003]海洋工程柔順性管纜結(jié)構(gòu)復(fù)雜且種類(lèi)繁多，不同類(lèi)型的管纜外徑不盡相同，海纜或臍帶纜通常的外徑為0.1m?0.3m，而柔性管道一般外徑為0.2m?0.5m。因此，擠壓實(shí)驗(yàn)裝置中應(yīng)具有足夠大的管纜放置空間，同時(shí)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中應(yīng)具備一套良好的且易于控制的加載系統(tǒng)。根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國(guó)外實(shí)驗(yàn)室主要通過(guò)多個(gè)作動(dòng)器同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)履帶靴完成對(duì)管纜的擠壓實(shí)驗(yàn)，并且實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)較為龐大。而且，國(guó)內(nèi)至今尚未有廠商生產(chǎn)該類(lèi)試驗(yàn)設(shè)備。因此，多數(shù)國(guó)內(nèi)外管纜生產(chǎn)廠家或研究機(jī)構(gòu)根據(jù)測(cè)試對(duì)象采用自制的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)進(jìn)行管纜的抗擠壓性能測(cè)試。
[0004]依據(jù)實(shí)際工程需求，擠壓測(cè)試主要模擬鋪設(shè)中張緊器壓緊管纜時(shí)的狀態(tài)。因此擠壓測(cè)試裝置應(yīng)包括模擬張緊器的壓緊驅(qū)動(dòng)裝置以及與管纜發(fā)生擠壓接觸的履帶靴。除此以夕卜，實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要配置測(cè)量設(shè)備，如應(yīng)變片或傳感器等以便提取擠壓力及管纜變形過(guò)程關(guān)鍵構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變。管纜擠壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)流程通常按如下步驟:取樣、固定、布片、加載、測(cè)量和后處理模式展開(kāi)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要制定相應(yīng)測(cè)試方案并對(duì)管纜樣品進(jìn)行選取，然后將待測(cè)管纜放置于擠壓實(shí)驗(yàn)裝置中，根據(jù)工程需求于關(guān)鍵位置布置壓力傳感器與應(yīng)變片，并將其連接于數(shù)據(jù)采集設(shè)備。確保上述操作無(wú)誤后啟動(dòng)加載設(shè)備，同時(shí)實(shí)時(shí)采集相關(guān)數(shù)據(jù)。最后，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并形成完善的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
[0005]已有技術(shù)存在的缺陷或問(wèn)題
[0006]目前國(guó)外實(shí)驗(yàn)室主要采用四個(gè)作動(dòng)器同時(shí)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行加載(如圖1所示)。
[0007]該類(lèi)實(shí)驗(yàn)裝置存在諸多缺點(diǎn):
[0008]1、作動(dòng)器I'數(shù)量較多，實(shí)驗(yàn)成本較高；
[0009]2、加載裝置的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，若四個(gè)作動(dòng)器I'不能協(xié)調(diào)控制，可能導(dǎo)致其上履帶靴作用于管纜2'的擠壓力不均勻，且作用時(shí)間不盡相同，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不精確；
[0010]3、該裝置需較大的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011]針對(duì)以上問(wèn)題，提出一種四履帶靴式海洋工程柔順性管纜擠壓實(shí)驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了單個(gè)作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)四個(gè)履帶靴同時(shí)擠壓管纜的模式，并且設(shè)計(jì)了大口徑的管纜放置空間，可滿(mǎn)足多種截面尺徑管纜的實(shí)驗(yàn)要求。
[0012]本實(shí)用新型采用的技術(shù)手段如下:
[0013]—種四履帶靴式海洋工程柔順性管纜擠壓實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包括環(huán)形齒輪和驅(qū)動(dòng)所述環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述環(huán)形齒輪的一側(cè)的齒輪端面具有渦狀線(xiàn)刻紋，所述環(huán)形齒輪外設(shè)有殼體，所述殼體具有管纜通過(guò)的孔，所述孔與所述環(huán)形齒輪同心，
[0014]所述殼體上設(shè)有四個(gè)以所述孔的圓心為中心均勻分布的壓緊裝置，
[0015]所述壓緊裝置包括滑塊、履帶靴和位于所述滑塊和所述履帶靴之間的壓力傳感器，所述殼體上設(shè)有用于所述滑塊徑向移動(dòng)的通孔，所述滑塊上設(shè)有與所述渦狀線(xiàn)刻紋相匹配的滑槽，所述履帶靴的用于壓緊管纜的工作面具有120°的張角，
[0016]所述驅(qū)動(dòng)裝置包括滑軌、位于所述滑軌上的齒條，驅(qū)動(dòng)所述齒條沿所述滑軌移動(dòng)的作動(dòng)器，所述齒條上的齒與所述環(huán)形齒輪上的齒相嚙合，
[0017]所述殼體為缺失呈中心對(duì)稱(chēng)的四個(gè)弓形部分的類(lèi)正方形盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)缺失的弓形部分正對(duì)所述齒條，所述殼體包括殼體前盤(pán)和殼體后盤(pán)，所述殼體前盤(pán)的靠近缺失的弓形部分位置設(shè)有所述通孔，所述殼體后盤(pán)的內(nèi)盤(pán)面設(shè)有環(huán)狀凸起，所述環(huán)形齒輪的遠(yuǎn)離所述渦狀線(xiàn)刻紋的一側(cè)的齒輪端面具有與所述環(huán)狀凸起相匹配的環(huán)形凹槽，所述環(huán)形齒輪可沿所述環(huán)狀凸起滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)，
[0018]工作狀態(tài)下，所述渦狀線(xiàn)刻紋驅(qū)動(dòng)所述四個(gè)壓緊裝置同步沿所述孔的徑向移動(dòng)。
[0019]所述殼體外設(shè)有支架。
[0020]所述作動(dòng)器的輸出端與所述齒條的端部連接。
[0021 ]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0022]1、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一夾緊系統(tǒng)可只通過(guò)單個(gè)作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)完成四個(gè)履帶靴的同步運(yùn)動(dòng)，極大的減少了作動(dòng)器的數(shù)目，節(jié)省成本。
[0023]2、使用單個(gè)作動(dòng)器，控制系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單，操作更加方便。
[0024]3、相比國(guó)外該類(lèi)裝置，更加節(jié)省實(shí)驗(yàn)空間。
[0025]4、本實(shí)用新型通過(guò)渦狀線(xiàn)刻紋聯(lián)動(dòng)四個(gè)徑向移動(dòng)的滑塊，因此能夠?qū)崿F(xiàn)各履帶靴同步向管纜截面中心擠壓，保證了擠壓精度，避免現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置協(xié)調(diào)控制所帶來(lái)的誤差。
[0026]5、設(shè)計(jì)了作動(dòng)器沿滑軌方向?qū)X條進(jìn)行推動(dòng)實(shí)現(xiàn)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，便于履帶靴對(duì)管纜的加載。
[0027 ] 6、可沿滑塊徑向標(biāo)注刻度，便于讀取徑向位移加載量。
[0028]7、可設(shè)計(jì)張角不同的履帶靴，便于模擬不同類(lèi)型的張緊器履帶靴形式，從而，更準(zhǔn)確的測(cè)得管纜構(gòu)件應(yīng)力及整體變形情況。
[0029]8、滑塊與履帶靴之間連接壓力傳感器，通過(guò)該傳感器可精確獲得施加于管纜擠壓力的大小。
[0030]9、本實(shí)用新型能夠推廣用于模擬其他圓截面構(gòu)件(如大口徑鋼管，圓截面混凝土粧等)受擠壓情況下的相關(guān)性能參數(shù)測(cè)試。
[0031]基于上述理由本實(shí)用新型可在柱狀結(jié)構(gòu)性能參數(shù)測(cè)試等領(lǐng)域值得廣泛推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033]圖1是現(xiàn)有四個(gè)作動(dòng)器同步驅(qū)動(dòng)加載試驗(yàn)裝置。
[0034]圖2是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】中一種四履帶靴式海洋工程柔順性管纜擠壓實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖3是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】中殼體、環(huán)形齒輪以及壓緊裝置之間的裝配示意圖。
[0036]圖4是圖3的左視圖。
[0037]圖5是圖3的俯視圖。
[0038]圖6是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】中環(huán)形齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖7是圖6的后視圖。
[0040]圖8是圖6的左視圖。
[0041 ]圖9是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】中殼體前盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖10是圖9的左視圖。
[0043]圖11是圖9的俯視圖。
[0044]圖12是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】中殼體后盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖13是圖12的左視圖。
[0046]圖14是圖12的俯視圖。
[0047]圖15是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】中壓緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖16是圖15的左視圖。
[0049]圖17是圖15的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]如圖2-圖17所示，一種四履帶靴式海洋工程柔順性管纜擠壓實(shí)驗(yàn)裝置，包括環(huán)形齒輪I和驅(qū)動(dòng)所述環(huán)形齒輪I旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述環(huán)形齒輪I的一側(cè)的齒輪端面具有渦狀線(xiàn)刻紋2，所述環(huán)形齒輪I外設(shè)有殼體3，所述殼體3具有管纜通過(guò)的孔4，所述孔4與所述環(huán)形齒輪I同心，
[0051]所述殼體3上設(shè)有四個(gè)以所述孔4的圓心為中心均勻分布的壓緊裝置，
[0052]所述壓緊裝置包括滑塊5、履帶靴6和位于所述滑塊5和所述履帶靴6之間的壓力傳感器7，所述殼體3上設(shè)有用于所述滑塊5徑向移動(dòng)的通孔8，所述滑塊5上設(shè)有與所述渦狀線(xiàn)刻紋2相匹配的滑槽9，所述履帶靴6的用于壓緊管纜的工作面10具有120°的張角。
[0053]所述驅(qū)動(dòng)裝置包括滑軌11、位于所述滑軌11上的齒條12，驅(qū)動(dòng)所述齒條12沿所述滑軌11移動(dòng)的作動(dòng)器13，所述齒條12上的齒與所述環(huán)形齒輪I上的齒相嚙合。
[0054]所述殼體3外設(shè)有支架14。
[0055]所述作動(dòng)器13的輸出端與所述齒條12的端部連接。
[0056]所述殼體3為缺失呈中心對(duì)稱(chēng)的四個(gè)弓形部分的類(lèi)正方形盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)缺失的弓形部分正對(duì)所述齒條12，
[0057]所述殼體3包括殼體前盤(pán)15和殼體后盤(pán)16，所述殼體前盤(pán)15的靠近缺失的弓形部分位置設(shè)有所述通孔8，所述殼體后盤(pán)16的內(nèi)盤(pán)面設(shè)有環(huán)狀凸起17，所述環(huán)形齒輪I的遠(yuǎn)離所述渦狀線(xiàn)刻紋2的一側(cè)的齒輪端面具有與所述環(huán)狀凸起17相匹配的環(huán)形凹槽18，所述環(huán)形齒輪I可沿所述環(huán)狀凸起17滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)，
[0058]工作狀態(tài)下，管纜插入到所述孔4內(nèi)，所述作動(dòng)器13推動(dòng)所述齒條12，所述齒條12推動(dòng)所述環(huán)形齒輪I旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而所述渦狀線(xiàn)刻紋2與所述滑槽9相配合，驅(qū)動(dòng)所述滑塊5沿所述通孔8徑向移動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)所述履帶靴6擠壓管纜。
[0059]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種四履帶靴式海洋工程柔順性管纜擠壓實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包括環(huán)形齒輪和驅(qū)動(dòng)所述環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述環(huán)形齒輪的一側(cè)的齒輪端面具有渦狀線(xiàn)刻紋，所述環(huán)形齒輪外設(shè)有殼體，所述殼體具有管纜通過(guò)的孔，所述孔與所述環(huán)形齒輪同心， 所述殼體上設(shè)有四個(gè)以所述孔的圓心為中心均勻分布的壓緊裝置， 所述壓緊裝置包括滑塊、履帶靴和位于所述滑塊和所述履帶靴之間的壓力傳感器，所述殼體上設(shè)有用于所述滑塊徑向移動(dòng)的通孔，所述滑塊上設(shè)有與所述渦狀線(xiàn)刻紋相匹配的滑槽，所述履帶靴的用于壓緊管纜的工作面具有120°的張角， 所述驅(qū)動(dòng)裝置包括滑軌、位于所述滑軌上的齒條，驅(qū)動(dòng)所述齒條沿所述滑軌移動(dòng)的作動(dòng)器，所述齒條上的齒與所述環(huán)形齒輪上的齒相嚙合， 所述殼體為缺失呈中心對(duì)稱(chēng)的四個(gè)弓形部分的類(lèi)正方形盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)缺失的弓形部分正對(duì)所述齒條，所述殼體包括殼體前盤(pán)和殼體后盤(pán)，所述殼體前盤(pán)的靠近缺失的弓形部分位置設(shè)有所述通孔，所述殼體后盤(pán)的內(nèi)盤(pán)面設(shè)有環(huán)狀凸起，所述環(huán)形齒輪的遠(yuǎn)離所述渦狀線(xiàn)刻紋的一側(cè)的齒輪端面具有與所述環(huán)狀凸起相匹配的環(huán)形凹槽，所述環(huán)形齒輪可沿所述環(huán)狀凸起滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)， 工作狀態(tài)下，所述渦狀線(xiàn)刻紋驅(qū)動(dòng)所述四個(gè)壓緊裝置同步沿所述孔的徑向移動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四履帶靴式海洋工程柔順性管纜擠壓實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述殼體外設(shè)有支架。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四履帶靴式海洋工程柔順性管纜擠壓實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述作動(dòng)器的輸出端與所述齒條的端部連接。
【文檔編號(hào)】G01N3/16GK205665121SQ201620535303
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日
【發(fā)明人】楊志勛, 楊鈺城, 盧青針, 尹原超, 閻軍, 陳金龍, 吳尚華, 岳前進(jìn)
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)