CN202403987U - 一种用于海洋脐带缆拉弯组合疲劳的模拟实验装置 - Google Patents

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郭宏
屈衍
汤明刚
席永辉
卢青针
闫军
岳前进
李博
刘太元
郑利军
王珏
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China National Offshore Oil Corp CNOOC
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Abstract

本实用新型涉及一种用于海洋脐带缆拉弯组合疲劳的模拟实验装置，其特征在于：它包括摆头、支架和底座；其中，摆头采用“∏”形钢制成，摆头的上底面中间位置设置有一用来固定脐带缆上端的上脐带缆连接器，摆头的上底面两侧各焊接有一根力臂，且力臂与摆头的上底面位于同一水平面内；支架采用两根平行竖直设置的槽钢制成，支架的底部固定在底座上；摆头的两侧臂通过螺栓分别铰接在支架的两槽钢的上部，使摆头能在支架上往复摆动；支架的两槽钢的下部各开设有一竖向滑槽，两竖向滑槽间滑动设置有一用来固定脐带缆下端的下脐带缆连接器，下脐带缆连接器的底部连接有一重块。

Description

一种用于海洋脐带缆拉弯组合疲劳的模拟实验装置
技术领域
本实用新型涉及一种模拟实验装置，特别是关于一种用于海洋脐带缆拉弯组合疲劳的模拟实验装置。
背景技术
随着深水海资源环境的逐步开发，脐带缆作为海洋油气开发中连接FPSO(Floating Production Storage & Offloading，浮式生产储卸油装置)与水下生产***的重要装备，正得到越来越广泛的应用。在其实际运行当中，疲劳破坏是其最重要的破坏失效模式，特别是在脐带缆与船体相连的部位。由于浮体的运动，还有波浪、流的作用，使得该处在承受巨大拉伸力的同时，还受到往复的弯曲荷载作用，从而导致脐带缆的疲劳破坏。
而目前国际上对于海洋柔性脐带缆疲劳问题的研究还处于不断发展完善之中，现有的研究手段，比如说理论或数值方法对于该类复杂截面的结构都不能很好的进行力学响应分析，所以拉弯疲劳组合实验则成为了各方主要的疲劳测试与研究的手段。
对于脐带缆疲劳装置的设计开发研究国外发展的比较早，国内目前尚处空白，但是随着我国对海洋能源需求的不断增大，自主创新意识的不断增强，对该类装置的研究与应用必定会开展并成熟起来。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于海洋脐带缆拉弯组合疲劳的模拟实验装置。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种用于海洋脐带缆拉弯组合疲劳的模拟实验装置，其特征在于：它包括摆头、支架和底座；其中，所述摆头采用“∏”形钢制成，所述摆头的上底面中间位置设置有一用来固定脐带缆上端的上脐带缆连接器，所述摆头的上底面两侧各焊接有一根力臂，且所述力臂与所述摆头的上底面位于同一水平面内；所述支架采用两根平行竖直设置的槽钢制成，所述支架的底部固定在所述底座上；所述摆头的两侧臂通过螺栓分别铰接在所述支架的两槽钢的上部，使所述摆头能在所述支架上往复摆动；所述支架的两槽钢的下部各开设有一竖向滑槽，两所述竖向滑槽间滑动设置有一用来固定所述脐带缆下端的下脐带缆连接器，所述下脐带缆连接器的底部连接有一重块。
所述摆头的两侧臂和所述支架的两槽钢上部均开设有一排螺栓连接孔，通过改变所述螺栓的铰接位置来调节所述摆头的摆动支点。
在所述摆头的一侧臂下端设置一用来测量所述摆头摆动角度的角度测量器。
在所述支架的一槽钢上设置一用来测量所述脐带缆下端竖向位移的位移测量器。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型可以实现脐带缆上端弯曲一定角度、下端受一定轴向拉力，同时可以测量摆头的摆角、摆动支点距离、脐带缆的弯曲力矩与下端竖向位移等信息，不断往返以实现脐带缆疲劳效果；同时，通过角度、支点和拉伸力的变换，可以实现不同的疲劳实验加载，也可以研究不同类型的脐带缆其最合适的疲劳加载位置。2、本实用新型为小比尺实验装置，相比国外大型疲劳装置而言制造方便简单，易于实现与操作，节省时间与成本；此外，对于国产大型拉弯组合疲劳试验机相关技术的研究开发也提供了研究的方式手段，不仅填补了国内在这方面的空白，而且推进了脐带缆疲劳问题的研究，为我国该领域的发展奠定了基础。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型包括摆头1、支架2和底座3。其中，摆头1采用“∏”形钢制成，摆头1的上底面中间位置设置有一用来固定脐带缆4上端的上脐带缆连接器5，摆头1的上底面两侧各焊接有一根力臂6，且力臂6与摆头1的上底面位于同一水平面内。支架2采用两根平行竖直设置的槽钢制成，支架2的底部固定在底座3上。摆头1的两侧臂通过螺栓7分别铰接在支架2的两槽钢的上部，使摆头1能在支架2上往复摆动。支架2的两槽钢的下部各开设有一竖向滑槽8，两竖向滑槽8间滑动设置有一用来固定脐带缆4下端的下脐带缆连接器9，下脐带缆连接器9的底部连接有一重块10。竖向滑槽8可以控制下脐带缆连接器9运动方向，只允许其沿着竖向滑槽8方向上下运动，这样保证恒定拉伸力始终沿着脐带缆4方向。
上述实施例中，摆头1的两侧臂和支架2的两槽钢上部均开设有一排螺栓连接孔11，通过改变螺栓7的铰接位置来调节摆头1的摆动支点，从而方便进行各种类型脐带缆的测试。
上述实施例中，在摆头1的一侧臂下端设置一用来测量摆头1摆动角度的角度测量器12。
上述实施例中，在支架2的一槽钢上设置一用来测量脐带缆4下端竖向位移的位移测量器13。
本实用新型使用时，首先将小比尺的柔性脐带缆4上端固定在摆头1的上脐带缆连接器5上，脐带缆4下端固定在下脐带缆连接器9上；然后通过力臂6来控制摆头1往复摆动，从而对脐带缆4上端部产生一定的弯矩作用，进而产生一定的摆角；弯曲的同时，脐带缆4下端通过重块10实现轴线拉力，并通过竖向滑槽8控制使其只能竖向运动，并且产生一定的竖向位移；最后测量摆头1的摆角、摆动支点距离、脐带缆4的弯曲力矩与下端竖向位移等信息，从而实现拉弯组合的疲劳加载。
本实用新型仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种用于海洋脐带缆拉弯组合疲劳的模拟实验装置，其特征在于：它包括摆头、支架和底座；其中，所述摆头采用“∏”形钢制成，所述摆头的上底面中间位置设置有一用来固定脐带缆上端的上脐带缆连接器，所述摆头的上底面两侧各焊接有一根力臂，且所述力臂与所述摆头的上底面位于同一水平面内；所述支架采用两根平行竖直设置的槽钢制成，所述支架的底部固定在所述底座上；所述摆头的两侧臂通过螺栓分别铰接在所述支架的两槽钢的上部，使所述摆头能在所述支架上往复摆动；所述支架的两槽钢的下部各开设有一竖向滑槽，两所述竖向滑槽间滑动设置有一用来固定所述脐带缆下端的下脐带缆连接器，所述下脐带缆连接器的底部连接有一重块。
2.如权利要求1所述的一种用于海洋脐带缆拉弯组合疲劳的模拟实验装置，其特征在于：所述摆头的两侧臂和所述支架的两槽钢上部均开设有一排螺栓连接孔，通过改变所述螺栓的铰接位置来调节所述摆头的摆动支点。
3.如权利要求1所述的一种用于海洋脐带缆拉弯组合疲劳的模拟实验装置，其特征在于：在所述摆头的一侧臂下端设置一用来测量所述摆头摆动角度的角度测量器。
4.如权利要求2所述的一种用于海洋脐带缆拉弯组合疲劳的模拟实验装置，其特征在于：在所述摆头的一侧臂下端设置一用来测量所述摆头摆动角度的角度测量器。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于海洋脐带缆拉弯组合疲劳的模拟实验装置，其特征在于：在所述支架的一槽钢上设置一用来测量所述脐带缆下端竖向位移的位移测量器。
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