一种落物模拟试验装置的制造方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明属于深水海底管道生产和铺设安装过程中的技术领域，具体涉及一种能够模拟深水海底管道落物风险的实验装置。
【背景技术】
[0002]海底输油气管线是国家的生命线工程，其安全与否对于我国的海洋石油开发和国家经济发展关系重大。然而，海洋环境条件复杂多样，海底管道承受着自重、外部静水压力、内部压力、崎岖不平的海床、海水腐蚀等复杂载荷和环境条件，铺设于海底的管道极有可能受到航行中船舶落物、海上钻井平台落物及其他海上结构物落物的破坏，进而会导致极其严重的油气泄漏事故，会给国家造成巨大的经济、社会、政治和生态损失。
[0003]在海洋结构安全方面需要考虑的一种重要情况就是起重机或其他类似设备起吊过程中产生的坠落荷载。在海洋工程中，起重机进行起吊作业时，起吊物体可能会在起重机所及的范围内的任意位置坠落。作为一种偶然性荷载，坠落物体事件发生十分频繁。例如，在钻井作业中管道的掉落次数高达单位平台每年起吊作业总次数的1/5。其他物品，如提供食品的集装箱、油箱、绞车、泥浆栗等也可能在起重作业中掉落。坠入海水中的物体的主要风险后果是引起海底管道及水下设备的损伤。当海底管道或水下设备中含有碳氢化合物时，它们任何的微小破裂都可能造成灾难性的后果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对落物试验的研究特点，提供一种能够在一般实验场地进行落物试验模拟的装置，用以模拟落物对海底管道撞击的试验，为工程实际提供参考。本发明的技术方案如下:
[0005]—种落物模拟试验装置，包括顶部设置有提升机构(2)的主体框架(I)，一个带有导轨(4)的横移机构以及落物试验件托架(8)。其中，
[0006]在主体框架(I)的上部设置有上层试验机构，包括工作平台(16)、固定在主体框架(I)顶部的导轨(4)以及放置落物试验件托架(8)的横移机构；
[0007]横移机构包括相互连接的固定板(10)和移动板(12)，固定板(10)和移动板(12)均通过滚轮(11)与导轨(4)相互接触；
[0008]在固定板(10)上固定有定位立柱(14)，用以通过套索和固定在主体框架⑴上的定位立柱(15)相连接以实现固定板(10)的定位；
[0009]落物试验件托架(8)分为两部分，两部分分别固定连接在横移机构的固定板(10)和移动板(12)上；移动板(10)由牵引绳(6)连接固定在工作平台(16)上的配套卷筒(5)。
[0010]作为优选实施方式，移动板(12)通过固定卡扣(13)与固定板(10)相连接。提升机构(2)，包括分别设置在主体框架(I)顶部两端的两个三角支架、一根固定在三角支架顶部并延伸至主体框架(I)之外的横梁以及吊葫芦。主体框架(I)，采用多层斜撑方式保证装置的强度稳定性。导轨两端固定有用以限制横移机构位移的定位挡块(3);在固定板(10)和移动板(12)的侧面均设有用于限制侧向位移的定位挡块(9)。在固定板(12)定位及松开固定板(10)与移动板(12)之间的连接后，通过牵引绳的牵引使得移动板(10)连同固定连接在其上的落物试验件托架(8)的一部分移动，落物试验件托架(8)的两部分分离，从而使得放在托架上的落物试验件落下。
[0011]本发明针对深水海底管道落物试验的要求，提供了一种能够在一般实验场地进行落物试验模拟的装置，与现有试验技术相比具有以下优点:
[0012](I)对于深水海底管道落物试验，本装置能够较好地实现试验准确性与经济适用性的统一；
[0013](2)在试验准确度上，本装置避免了人力抛投落物试验方式可能产生的人因失误，提高了试验落物高度、落物角度和初始速度的准确性；
[0014](3)在实用性能上，本装置综合铰链、滑轨、滑轮等机械装置，大大减少了人力的投入，增加了试验安全性，同时也降低了试验的操作难度。
【附图说明】
[0015]图1为主体结构的轴测图:
[0016]图2为上层试验机构的轴测图:
[0017]图3为横移机构细节轴测图:
[0018]图4为横移机构固定板和移动板分开后轴测图:
[0019]图中标号说明::1主体框架；2提升机构；3导轨定位挡块；4导轨；5卷筒；6牵引绳；7落物试验件托架固定螺栓；8落物试验件托架；9横移机构定位挡块；10横移机构固定板；11横移机构滚轮；12横移机构移动板；13横移机构固定卡扣；14固定板定位立柱；15框架定位立柱；16带护栏的工作平台；17固定套索。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进行说明
[0021]参见图1和图2，本发明落物模拟试验装置，具体包括一个带提升机构的支撑框架、一个有导轨的横移机构以及一套适合不同落物试验件外形的托架。
[0022]该装置由三部分组成:一部分为主体框架1，采用多层斜撑方式保证装置的强度稳定性；主体框架顶部有一提升机构2，包括两个三角支架、一根延伸至主体结构之外的横梁以及吊葫芦。第二部分部分为上层试验机构，包括带护栏的工作平台16、安装在主体结构顶部的导轨4以及放置落物试验件托架的横移机构；导轨两端装有定位挡块3，可以限制横移机构的位移。横移机构的细部图如图3所示，横移机构的平板分为固定板10和移动板12，固定板和移动板的连接部分装有固定卡扣13，用于固定板与移动板的连接及固定；固定板和移动板下部装有滚轮11 ;固定板与移动板侧面有定位挡块9，用于限制位移；固定板装有定位立柱14，和支撑框架上的定位立柱15配合以实现固定板的定位；移动板由牵引绳6连接安装在工作平台上的配套卷筒5，卷筒上有操作手柄。第三部分为落物试验件托架8，托架8分为两部分，分别由螺栓7连接固定在横移机构的两个平板上，可根据不同落物试验件外形进行调换。
[0023]在进行试验之前，将全比例尺管件放置到主体框架范围内地面上，将指定尺寸的落物试验件通过提升机构2提升至高于横移机构位置。之后由人力推动，将横移机构移动到落物试验件下方，操作提升机构2将落物试验件放置在托架8上。之后摇动卷筒5手柄，通过牵引绳6牵引将横移机构移动到试验指定位置，卸去固定板10和移动板12之间的固定卡扣13，用套索17连接固定板上的立柱14和支撑框架上的立柱15，实现固定板定位。摇动卷筒5手柄，牵引移动板12继续移动，使横移机构固定板和移动板分开，如图4所示，使放在托架上的落物试验件落下，完成试验。
【主权项】
1.一种落物模拟试验装置，包括顶部设置有提升机构(2)的主体框架(I)，一个带有导轨(4)的横移机构以及落物试验件托架(8)。其中， 在主体框架(I)的上部设置有上层试验机构，包括工作平台(16)、固定在主体框架(I)顶部的导轨(4)以及放置落物试验件托架(8)的横移机构； 横移机构包括相互连接的固定板(10)和移动板(12)，固定板(10)和移动板(12)均通过滚轮(11)与导轨⑷相互接触； 在固定板(10)上固定有定位立柱(14)，用以通过套索和固定在主体框架(I)上的定位立柱(15)相连接以实现固定板(10)的定位； 落物试验件托架(8)分为两部分，两部分分别固定连接在横移机构的固定板(10)和移动板(12)上；移动板(10)由牵引绳(6)连接固定在工作平台(16)上的配套卷筒(5)。2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，移动板(12)通过固定卡扣(13)与固定板(10)相连接。3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，提升机构(2)，包括分别设置在主体框架(I)顶部两端的两个三角支架、一根固定在三角支架顶部并延伸至主体框架(I)之外的横梁以及吊葫芦。4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，主体框架(I)，采用多层斜撑方式保证装置的强度稳定性。5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，导轨两端固定有用以限制横移机构位移的定位挡块(3);在固定板(10)和移动板(12)的侧面均设有用于限制侧向位移的定位挡块(9)。6.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，在固定板(12)定位及松开固定板(10)与移动板(12)之间的连接后，通过牵引绳的牵引使得移动板(10)连同固定连接在其上的落物试验件托架(8)的一部分移动，落物试验件托架(8)的两部分分离，从而使得放在托架上的落物试验件落下。
【专利摘要】本发明涉及一种落物模拟试验装置，包括顶部设置有提升机构(2)的主体框架(1)，一个带有导轨(4)的横移机构以及落物试验件托架(8)，其中，在主体框架(1)的上部设置有上层试验机构，包括工作平台(16)、导轨(4)以及横移机构；横移机构包括相互连接的固定板(10)和移动板(12)，均通过滚轮(11)与导轨(4)相互接触；在固定板(10)上固定有定位立柱(14)；落物试验件托架(8)分为两部分，两部分分别固定连接在横移机构的固定板(10)和移动板(12)上；移动板(10)由牵引绳(6)连接固定在工作平台(16)上的配套卷筒(5)。本发明可提高试验落物高度、角度和初始速度的准确性。
【IPC分类】G01N3/303
【公开号】CN105136591
【申请号】CN201510428375
【发明人】余建星, 李妍, 余杨, 孙震洲, 樊志远, 刘源
【申请人】天津大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月20日