新型海底管土相互作用模型試驗平臺制造技術

本實用新型專利技術提供一套新型海底管土相互作用模型試驗平臺，包括模型管道、動力裝置以及設置模擬海床的模型槽，還設有立柱、橫梁、卡板、減速器、鋼絲繩、滑輪、固定壓緊板、固緊螺栓、豎向動力裝置、橫向動力裝置、連接機構、拉線式位移傳感器、彎矩應變計、孔隙水壓力傳感器、土反力傳感器、模型管道收放裝置、液壓伺服系統、數據采集系統。本實用新型專利技術能夠實現深海復雜循環動荷載環境下海底管土相互作用特性的模型試驗研究，并提高進行模型試驗的效率與結果的準確性，對于更深一步了解海底管土相互作用特性有著巨大的促進與推動作用。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及海底管土相互作用模型試驗平臺。
技術介紹
海底管線的安全鋪設是海洋油氣工程中的重要環節之一。深海中管道的鋪設受到復雜的風、浪、流等環境因素的影響，管道與海床的相互作用也更加復雜，管道表現出強烈的非線性動力特性。因此，深海復雜荷載環境下管土相互作用是當前國內外研究的重點與未來的發展方向。相關的理論研究與數值模型的建立需要大量可靠而詳盡的實驗數據來加以驗證和優化。模型試驗方法具有費用低廉，易于操作、外界干擾因素少等優點，在科學研究中具有不可替代的作用。目前，國內外學者對海底管土相互作用進行了大量的試驗研究，但是都不夠系統，而且成熟的試驗儀器也很少有的不能真實模擬海底管道觸地區的運動 形態，如〈段夢蘭等.深水鋼懸鏈線立管觸地區疲勞實驗系統設計.力學與實踐，2011，(33)3: 15-19〉；有的只適用于砂土，不但不能考慮管道橫向運動的影響，也不能得到振動幅值、頻率和循環次數等因素的影響規律，詳見〈M. S. Hodder, B. ff. Byrne. 3D experimentsinvestigating the interaction of a model SCR with the seabed. Applied OceanResearch 2009;1:1-12〉。影響海底管土相互作用的因素很多，通過大量的模型試驗以定量地評估這些因素對管土相互作用的影響，對于提高我國海底管線的設計水平有著非常重要的意義。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是提供一種新型海底管土相互作用模型試驗平臺，為深水海底管土相互作用試驗研究提供一套新型模型試驗平臺，以更加真實地模擬復雜海洋環境，考慮更多因素的影響，更重要的是為數值模擬和理論研究提供可靠的模型試驗技術。為此，本技術采用以下技術方案一種新型海底管土相互作用模型試驗平臺，它包括設置模擬海床的模型槽，其特征在于所述試驗平臺還設有I)、設置在模型槽端部的立柱(I);2)、支承動力裝置的可升降的橫梁(6)，所述橫梁(6)與升降驅動裝置連接，所述橫梁通過其升降導向機構與立柱連接；所述動力裝置包括；3-1)、可沿水平縱向在橫梁上平移的縱向活動平臺(29)以及將所述縱向活動平臺(29)鎖緊在橫梁上的鎖緊機構，所述縱向活動平臺處在橫梁之下，通過滾動體支承在橫梁上，所述橫梁上設有所述水平縱向平移的導向件；3-2)、可沿水平橫向運動的橫向活動支架(9)，所述橫向活動支架(9)處于縱向活動平臺(29)之下，橫向活動支架通過其平移導向裝置與縱向活動平臺連接，所述橫向活動支架(9)的平移驅動裝置安裝在縱向活動平臺(29)上；3-3)、安裝在橫向活動支架上的油缸(11)，其工作方向為垂直方向；3-4)、被所述油缸驅動升降的豎向活動平臺(37)，所述豎向活動平臺通過其升降導向機構與橫向活動支架(9)連接；3-5)、安裝在豎向活動平臺(37)上的豎向活動支架(10)；3-6 )、鉸接在豎向活動支架(10 )底端的轉動塊(40 )，其轉動軸向為所述橫向，所述轉動塊還配設有防止其轉動的鎖緊機構；3-7)、安裝在轉動塊(40)上的模型管道固定機構。在采用上述技術方案的基礎上，本技術還可采用以下進一步的技術方案所述橫梁的升降驅動裝置包括牽引繩、牽引繩卷筒、卷筒操作手柄，所述卷筒操作手柄和牽引繩卷筒之間連接減速器，所述立柱上設置有所述牽引繩的滑輪。所述橫梁的升降導向機構為豎向卡板(5)，所述卡板(5)與立柱上的導向構件滑動連接。所述豎向活動平臺的升降導向機構包括豎向直線導軌及豎向滑塊，所述豎向活動平臺和豎向滑塊連接，所述油缸(11)與豎向活動平臺和豎向滑塊連接。所述轉動塊所配設的鎖緊機構為鎖緊螺栓(39 )。所述縱向活動平臺(29)的鎖緊機構為處于所述導向件上的壓緊板(26)。所述模型管道固定機構包括模型管道夾套(41)以及與模型管道夾套(41)螺紋連接的鎖緊螺母(45)。本技術配設有模型管道(12)，所述模型管道(12)的兩端由密封蓋(42)封閉，模型管道(12 )內懸掛鋼絲繩，所述模型管道內配設固定所述鋼絲繩的固定板(43 )。本技術配設有模型管道(12)，所述試驗平臺的傳感器均安裝在所述試驗平臺的模型管道上，所述傳感器包括拉線式位移傳感器、彎矩應變計、孔隙水壓力傳感器和土反力傳感器。本技術設有數據采集系統以及油缸的液壓伺服系統，所述數據采集系統包括拉線式位移傳感器、彎矩應變計、孔隙水壓力傳感器和土反力傳感器。由于采用本技術的技術方案，本技術具備以下功能快速布置的海床環境，模擬復雜的受力狀況，可調控的雙向循環動力加載系統，對管土相互作用模型的運動學及動力學等參數進行即時量測的數據采集系統。本技術能夠實現深海復雜循環動荷載環境下管土相互作用模型試驗研究，并提高進行模型試驗的效率與結果的準確性，對于更深一步了解海底管土相互作用特性有著巨大的促進與推動作用。本技術與國內外現有的相關試驗技術相比，可以適用于粉土和粘土，可以考慮橫向荷載，而且可以考慮模型管道端部的連接型式對管土相互作用的影響，且加載系統和數據采集系統精確可控。附圖說明圖I是本技術所提供的實施例的示意圖。圖2是本技術所提供的實施例的動力裝置局部示意圖之一。圖3是本技術所提供的實施例的局動力裝置部示意圖之二。圖4是本技術所提供的實施例的模型槽槽底板部分示意圖圖5是本技術所提供的實施例的減速器部分示意圖。圖6是本技術傳感器位置布置示意圖。具體實施方式參照附圖。本技術包括設置模擬海床的模型槽13，所述模擬海床為粉土或粘土 16，所述模擬海床上部為水，本技術還配設有模型管道12、所述模型管道12采用PVC材料制成，所述試驗平臺動力裝置包括I)、設置在模型槽13端部的立柱I ;2)、支承動力裝置的可升降的橫梁6，所述橫梁6與升降驅動裝置連接，所述橫梁通過其升降導向機構與立柱I連接； 所述橫梁6的升降導向機構為豎向卡板5，所述卡板5與立柱I上的導向構件滑動連接，卡板5可使橫梁6沿著立柱I上下位移。，所述橫梁6的升降驅動裝置包括牽引繩3、牽引繩卷筒49、卷筒操作手柄51 ;通過搖動所述手柄51，可使橫梁6沿著上下位移，以調節橫梁6的豎向位置，所述卷筒操作手柄51和牽引繩卷筒49之間連接減速器4，所述減速器4可控制橫梁6上下滑動的速度。所述立柱I上設置有所述牽引繩的滑輪23、24。所述動力裝置包括；3-1)、可沿水平縱向在橫梁上平移的縱向活動平臺29以及將所述縱向活動平臺29鎖緊在橫梁6上的鎖緊機構，所述縱向活動平臺29處在橫梁6之下，通過滾動體支承在橫梁6上，所述橫梁6上設有所述水平縱向平移的導向件7，即縱向活動平臺29可沿著安裝在橫梁6下部的導向件7做縱向運動，所述縱向為圖I、2中的左右方向。所述縱向活動平臺29的鎖緊機構為導向件7上的壓緊板26，它可根據需要把縱向導向滑板7固定在橫梁6上而不能活動。3-2)、可沿水平橫向運動的橫向活動支架9，所述橫向活動支架9處于縱向活動平臺29之下，橫向活動支架9通過其平移導向裝置與縱向活動平臺連接，所述橫向活動支架9的平移驅動裝置安裝在縱向活動平臺29上；所述橫向與所述縱向以及垂直方向相垂直。所述橫向活動支架9的平移導向本文檔來自技高網...

【技術保護點】
新型海底管土相互作用模型試驗平臺，包括設置模擬海床的模型槽，其特征在于所述試驗平臺還設有：1）、設置在模型槽端部的立柱（1）；2）、支承動力裝置的可升降的橫梁（6），所述橫梁（6）與升降驅動裝置連接，所述橫梁通過其升降導向機構與立柱連接；所述動力裝置包括；3？1）、可沿水平縱向在橫梁上平移的縱向活動平臺（29）以及將所述縱向活動平臺（29）鎖緊在橫梁上的鎖緊機構，所述縱向活動平臺處在橫梁之下，通過滾動體支承在橫梁上，所述橫梁上設有所述水平縱向平移的導向件；3？2）、可沿水平橫向運動的橫向活動支架（9），所述橫向活動支架（9）處于縱向活動平臺（29）之下，橫向活動支架通過其平移導向裝置與縱向活動平臺連接，所述橫向活動支架（9）的平移驅動裝置安裝在縱向活動平臺（29）上；3？3）、安裝在橫向活動支架上的油缸（11），其工作方向為垂直方向；3？4）、被所述油缸驅動升降的豎向活動平臺（37），所述豎向活動平臺通過其升降導向機構與橫向活動支架（9）連接；3？5）、安裝在豎向活動平臺（37）上的豎向活動支架（10）；3？6）、鉸接在豎向活動支架（10）底端的轉動塊（40），其轉動軸向為所述橫向，所述轉動塊還配設有防止其轉動的鎖緊機構；3？7）、安裝在轉動塊（40）上的模型管道固定機構。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王立忠，袁峰，張舉，國振，李玲玲，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：實用新型
國別省市：