一种海洋铺管船用张紧器的张力测试方法及系统与流程

1.本发明涉及海底管道铺设技术领域，具体而言，涉及一种海洋铺管船用张紧器的张力测试方法。


背景技术：

2.大径厚比海底输水管道主要用于海上淡水输送和污水排海，一般采用大管径薄壁厚无配重管道，通过100％充水s型铺设至海床。s型铺管船张紧器通过管道夹持力和驱动装置扭矩转化为管道张紧力，与铺管船尾部托管架一起完成管道铺设。由于大径厚比海底输水管道钢管径厚比一般在60～90之间，直径在1m以上，管材屈服强度在235～360mpa之间，若张紧器施加在管道上的夹持力过大，易造成管道发生屈曲变形破坏。另外钢管外表面无混凝土配重层，仅有3pe外防腐层，过于光滑的外表面造成张紧器履带组件与钢管外表面摩察系数变小，使张紧器夹持力和驱动装置扭矩转化成管道张紧力效率低，钢管外表面受潮后会进一步降低转化效率。因此，在大径厚比海底输水管道s型铺设过程中，张紧力不足造成铺管船作业线发生打滑窜管，影响焊接质量，特别是易造成托管架尾部管道发生屈曲损伤。


技术实现要素：

3.鉴于此，本发明提出了一种海洋铺管船用张紧器的张力测试方法及系统，旨在解决现有海底输水管道铺设过程中可能出现张紧力不足，造成铺管船作业线发生打滑窜管影响焊接质量，且易造成托管架尾部管道发生屈曲损伤的问题。
4.一方面，本发明提出了一种海洋铺管船用张紧器的张力测试方法，该方法包括如下步骤：夹持角度获取步骤，获取张紧器的两组摩擦块之间的夹持角度；夹紧力获取步骤，根据两组摩擦块之间的夹持角度，对摩擦块和待测管道进行建模，模拟输水钢管通过张紧器时的受力状态，确定待测管道在许用应力条件下摩擦块的临界夹持力；临界张紧力获取步骤，根据摩擦块的临界夹持力，计算张紧器的临界张紧力；打滑张紧力获取步骤，通过张紧器的摩擦块以其对应的临界夹持力夹持待测管道，施加悬垂张力至待测管道上以模拟铺管过程中海上悬垂段张力，并通过张紧器逐步施加张紧力至待测管道上，获取张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时待测管道的打滑张紧力；分析步骤，分析比较所述临界张紧力和所述打滑张紧力，判定张紧器施加的张紧力是否合格。
5.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试方法，在所述打滑张紧力获取步骤之前，还包括如下步骤：拉毛处理步骤，对待测管道的防腐层进行拉毛处理，以增大摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数。
6.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试方法，如果所述分析步骤中判定张紧器施加的张紧力不合格，跳转至所述拉毛处理步骤。
7.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试方法，采用防腐层拉毛装置进行拉毛处理，并且，所述防腐层拉毛装置包括：高度调节机构；拉毛机构，设置在所述高度调节
机构上，用于在高度调节结构的作用下进行高度位置调节，以调节拉毛机构对待测管道的防腐层进行拉毛的拉毛深度；驱动机构，其动力输出端与所述拉毛机构相连接，用于驱动所述拉毛机构进行转动以实现防腐层的拉毛。
8.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试方法，如果所述分析步骤中判定张紧器施加的张紧力不合格，调整张紧器的滑移支架的支撑角度，以增大张紧器的两组摩擦块之间的夹持角度，并在调整后跳转至所述夹持角度获取步骤。
9.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试方法，所述张紧器的临界张紧力的计算公式为：
10.t1＝μ
·
(2nu+2n
l
)，
11.其中，t1为张紧器的临界张紧力，nu为上面两个摩擦块的临界夹持力，n
l
为下面两个摩擦块的临界夹持力，μ为摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数。
12.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试方法，如果所述分析步骤中判定张紧器施加的张紧力合格，确定张紧器夹持管道时摩擦块施加的实际夹持力的范围，其满足如下公式：
13.n1≤nu，
14.n2≤n
l
，
15.其中，n1为上面两个摩擦块施加的实际夹持力，n2为下面两个摩擦块施加的实际夹持力，nu为上面两个摩擦块施加的临界夹持力，n
l
为下面两个摩擦块施加的临界夹持力。
16.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试方法，在所述分析步骤中，当所述打滑张紧力大于或等于所述临界张紧力时，判定张紧器施加的张紧力合格；否则，判定张紧器施加的张紧力不合格。
17.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试方法，在所述打滑张紧力获取步骤中，获取张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时张紧器的驱动装置的扭矩，及待测管道的半径，并利用如下公式计算打滑张紧力；
18.t2＝mq·
r，
19.其中，t2为打滑张紧力，mq为张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时张紧器的驱动装置的扭矩，r为待测管道的半径。
20.另一方面，本发明还提出了一种海洋铺管船用张紧器的张力测试系统，该系统包括：夹持角度获取模块，用于获取张紧器的两组摩擦块之间的夹持角度；夹紧力获取模块，用于根据两组摩擦块之间的夹持角度，对摩擦块和待测管道进行建模，以模拟输水钢管通过张紧器时的受力状态，确定待测管道在许用应力条件下摩擦块的临界夹持力；临界张紧力获取模块，用于根据摩擦块的夹持力，计算张紧器的临界张紧力；打滑张紧力获取模块，用于通过张紧器的摩擦块以其对应的临界夹持力夹持待测管道，施加悬垂张力至待测管道上以模拟铺管过程中海上悬垂段张力，并通过张紧器逐步施加张紧力至待测管道上，获取张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时待测管道的打滑张紧力；分析模块，用于分析比较所述临界张紧力和所述打滑张紧力，判定张紧器施加的张紧力是否合格。
21.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试系统，该系统还包括：拉毛处理模块，用于对待测管道的防腐层进行拉毛处理，以增大摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数。
22.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试系统，如果所述分析模块中判断张紧器施加的张紧力不合格，跳转至所述拉毛处理模块。
23.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试系统，在所述拉毛处理模块中，采用防腐层拉毛装置进行拉毛处理，并且，所述防腐层拉毛装置包括：高度调节机构；拉毛机构，设置在所述高度调节机构上，用于在高度调节结构的作用下进行高度位置调节，以调节拉毛机构对待测管道的防腐层进行拉毛的拉毛深度；驱动机构，其动力输出端与所述拉毛机构相连接，用于驱动所述拉毛机构进行转动以实现防腐层的拉毛。
24.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试系统，如果所述分析模块中判定张紧器施加的张紧力不合格，调整张紧器的滑移支架的支撑角度，以增大张紧器的两组摩擦块之间的夹持角度，并在调整后跳转至所述夹持角度获取模块。
25.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试系统，所述张紧器的临界张紧力的计算公式为：
26.t1＝μ
·
(2nu+2n
l
)，
27.其中，t1为张紧器的临界张紧力，nu为上面两个摩擦块的临界夹持力，n
l
为下面两个摩擦块的临界夹持力，μ为摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数。
28.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试系统，如果所述分析步骤中判定张紧器施加的张紧力合格，确定张紧器夹持管道时摩擦块施加的实际夹持力的范围，其满足如下公式：
29.n1≤nu，
30.n2≤n
l
，
31.其中，n1为上面两个摩擦块施加的实际夹持力，n2为下面两个摩擦块施加的实际夹持力，nu为上面两个摩擦块施加的临界夹持力，n
l
为下面两个摩擦块施加的临界夹持力。
32.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试系统，所述分析模块，还用于当所述打滑张紧力大于或等于所述临界张紧力时，判定张紧器施加的张紧力合格；否则，判定张紧器施加的张紧力不合格。
33.进一步地，上述海洋铺管船用张紧器的张力测试系统，所述打滑张紧力获取模块，还用于获取张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时张紧器的驱动装置的扭矩，及待测管道的半径，并利用如下公式计算打滑张紧力；
34.t2＝mq·
r，
35.其中，t2为打滑张紧力，mq为张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时张紧器的驱动装置的扭矩，r为待测管道的半径。
36.本发明提供的海洋铺管船用张紧器的张力测试方法及系统，通过对摩擦块和待测管道进行建模，模拟受力状态，以确定待测管道在许用应力条件下摩擦块的临界夹持力，并据此计算张紧器的临界张紧力；还根据摩擦块的临界夹持力对待测管道进行现场试验，以获取张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时待测管道的打滑张紧力；通过临界张紧力和打滑张紧力之间的分析比较，判断张紧器施加的张紧力是否合格，以提高作业人员对张紧器和待测管道之间张紧力的准确认识，以便在施工时综合考虑其施加张紧力程度或进行初步筛选处理，可降低由于张紧力不足造成的铺管船作业线发生打滑窜管影响焊接质量，特别是易造成托管架尾部管道发生屈曲损伤的可能性。同时，可避免在超过一定张紧器夹持力
作用下管道发生屈曲变形导致铺管船张紧器功能受到限制的发生，进而可提高铺管船在大管径薄壁厚无配重管道铺管施工的适用范围。
37.进一步地，可在待测管道进行防腐层加工工序时对其进行拉毛处理，增加表面粗糙度的方法，即增大摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数，进而解决大管径薄壁厚无配重输水管道钢管外表面仅有3pe外防腐层，光滑的外表面造成张紧器履带组件与钢管外表面摩察系数变小，管道张紧力不足导致铺管船作业线出现打滑窜管现象。
38.另外，当张紧器施加的张紧力不合格时，可通过对待测管道进行拉毛处理，亦可调整张紧器的滑移支架的支撑角度，以增大张紧器的两组摩擦块之间的夹持角度、履带组件与管道之间的接触面积，改进张紧器夹持大径厚比海底管道的受力状态，避免夹持力集中易导致管道屈曲变形受损。当张紧器施加的张紧力合格时，可根据临界夹持力确定张紧器夹持管道时摩擦块施加的实际夹持力的范围。
附图说明
39.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
40.图1为本发明实施例提供的海洋铺管船铺管的结构示意图；
41.图2为本发明实施例提供的张紧器夹持管道的结构示意图；
42.图3为本发明实施例提供的海洋铺管船用张紧器的张力测试方法的流程框图；
43.图4为本发明实施例提供的张紧器夹持力和张紧力现场试验的结构示意图；
44.图5为本发明实施例提供的防腐层拉毛装置的结构示意图；
45.图6为本发明实施例提供的海洋铺管船用张紧器的张力测试系统的结构框图。
具体实施方式
46.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
47.参见图1至图2，其示出了本发明实施例提供的海洋铺管船用张紧器进行施工的优选结构。如图1所示，s型铺管船1沿水面3进行行走，以进行输水管道2的铺设，使得输水管道2铺设在海床面4上。如图2所示，张紧器设有两组履带板组件5，其分别设置在输水管道2的上下两侧(相对于图1所示的位置而言)，以夹持输水管道2并带动输水管道2进行前后移动。各组履带板组件5上均设有两个相对设置的滑移支架6，其顶壁具有斜面，以支撑固定摩擦块7，使得摩擦块7相对设置，也就是说，共有四个滑移支架6和四个摩擦块7，四个摩擦块7分别在输水管道2的上下两侧夹持输水管道2的外壁，使其随履带板组件5进行前后移动，实现输水管道2的铺设。如图2所示，四个摩擦块7关于输水管道2的竖向对称轴对称设置，以确保其夹持稳定性，即摩擦块7可分为两组，斜向相对的两个摩擦块7为同一组。
48.参见图3，其为本发明实施例提供的海洋铺管船用张紧器的张力测试方法的流程
框图。如图所示，该方法包括如下步骤：
49.夹持角度获取步骤s1，获取张紧器的两组摩擦块之间的夹持角度。
50.具体地，可拉线连接斜向设置的一组中的两个摩擦块7，并通过测量获取两组摩擦块7的斜向连接线之间的夹角，即两组摩擦块7之间的夹持角度θ。
51.夹紧力获取步骤s2，根据两组摩擦块之间的夹持角度，对摩擦块7和待测管道进行建模，模拟输水钢管通过张紧器时的受力状态，确定待测管道在许用应力条件下摩擦块的临界夹持力。
52.具体地，根据夹持角度获取步骤s1中获取的两组摩擦块7之间的夹持角度θ，对摩擦块7和待测管道进行建模以建立摩擦块和待测管道的有限元模型，并考虑输水钢管2初始缺陷的影响，模拟输水钢管2通过张紧器时的受力状态，通过计算确定待测管道在许用应力条件下摩擦块的临界夹持力，以为现场试验提供基础数据。当然，亦可直接通过有限元模型获取待测管道在许用应力条件下，确定各个摩擦块施加至待测管道的夹持力即摩擦块的临界夹持力，以得到上面两个摩擦块的临界夹持力nu，和下面两个摩擦块的临界夹持力n
l
；其中，四个摩擦块对称设置，故上面两个摩擦块的临界夹持力和实际夹持力相等，下面两个摩擦块的临界夹持力和实际夹持力相等。
53.临界张紧力获取步骤s3，根据摩擦块的临界夹持力，计算张紧器的临界张紧力。
54.具体地，可根据摩擦块的临界夹持力，通过如下公式计算张紧器的临界张紧力t1，以为现场试验即打滑张紧力获取步骤s5提供基础数据；其中，张紧器的临界张紧力t1的计算公式为：
55.t1＝μ
·
(2nu+2n
l
)，
56.其中，t1为张紧器的临界张紧力，nu为上面两个摩擦块的临界夹持力，n
l
为下面两个摩擦块的临界夹持力，μ
·
为摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数。
57.拉毛处理步骤s4，对待测管道的防腐层进行拉毛处理，以增大摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数。
58.具体地，在待测管道后续敷设前，一般先进行3pe防腐层厚度的设计；然后，根据设计的3pe防腐层厚度，进行防腐层的加工。为进一步提高张紧器施加至待测管道上的张紧力，优选地，可在待测管道进行3pe防腐层生产线水冷工序和防腐层检漏工序间增加一道3pe防腐层拉毛工序，例如可通过采用防腐层拉毛装置对待测管道的防腐层进行拉毛处理，以增大摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数，进而提高相同夹持力下张紧器施加至待测管道上的张紧力，进而进一步解决张紧力不足致使铺管船作业线发生打滑窜管影响焊接质量，且易造成托管架尾部管道发生屈曲损伤的问题。其中，拉毛处理步骤s4可选择性地进行。
59.打滑张紧力获取步骤s5，通过张紧器的摩擦块以其对应的临界夹持力夹持待测管道，施加悬垂张力至待测管道上以模拟铺管过程中海上悬垂段张力，并通过张紧器逐步施加张紧力至待测管道上，确定张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时待测管道的打滑张紧力。
60.具体地，首先，将可将拉毛处理步骤s4拉毛处理后的待测钢管在铺管船作业线上组对焊接，如图4所示，在铺管作业线8上，可采用铺管船a&r绞车配合张紧器9进行夹持力和张紧力的试验，调节张紧器气动装置气压加载至夹紧力获取步骤s2得到的摩擦块的临界夹
持力，即上面两个摩擦块的临界夹持力nu和下面两个摩擦块的临界夹持力n
l
，在将a&r绞车钢丝绳10与待测钢管11连接，收紧a&r绞车钢丝绳10以施加悬垂张力至待测管道11上，模拟铺管过程中海上悬垂段张力；然后，操作张紧器的履带驱动装置12，通过增加履带驱动装置12的扭矩mq提升张紧器的张紧力，直至张紧器的摩擦块和待测管道11之间出现打滑现象，获取待测管道的打滑张紧力t2。其中，可获取张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时张紧器的驱动装置的扭矩mq，及待测管道的半径r，并利用如下公式计算打滑张紧力t2；
61.t2＝mq·
r，
62.其中，t2为打滑张紧力，mq为张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时张紧器的驱动装置的扭矩，r为待测管道的半径。
63.分析步骤s6，分析比较临界张紧力和打滑张紧力，以确定张紧器施加的张紧力是否合格。
64.具体地，分析比较临界张紧力获取步骤s4计算的临界张紧力t1和打滑张紧力获取步骤s5获取的打滑张紧力t2，确定张紧器施加的张紧力是否合格，以在进行施工前进行筛选预处理，进而减少投入使用过程中出现打滑窜管或管道发生屈曲损伤的概率，解决现有海底输水管道铺设过程中可能出现张紧力不足，造成铺管船作业线发生打滑窜管影响焊接质量，且易造成托管架尾部管道发生屈曲损伤的问题。
65.当打滑张紧力大于或等于临界张紧力时即t1≥t2，判定张紧器施加的张紧力合格，则该张紧器和待测管道可投入使用，并可在投入使用之前，确定张紧器夹持管道时摩擦块施加的实际夹持力的范围，其满足如下公式：
66.n1≤nu，
67.n2≤n
l
，
68.其中，n1为上面两个摩擦块施加的实际夹持力，n2为下面两个摩擦块施加的实际夹持力，nu为上面两个摩擦块施加的临界夹持力，n
l
为下面两个摩擦块施加的临界夹持力。
69.同时，输水管道在夹持状态下即实际使用过程中或打滑张紧力获取步骤s5现场试验过程中，摩擦块的实际夹持力满足如下公式：
[0070][0071]
其中，n1为上面两个摩擦块施加的实际夹持力，n2为下面两个摩擦块施加的实际夹持力，g
p
为待测管道的重量，θ为两组摩擦块之间的夹持角度；在打滑张紧力获取步骤s5现场试验过程中，上面两个摩擦块施加的实际夹持力等于上面两个摩擦块的临界夹持力nu，下面两个摩擦块施加的实际夹持力等于下面两个摩擦块的临界夹持力n
l
。
[0072]
否则，即在打滑张紧力小于临界张紧力时，判定张紧器施加的张紧力不合格，当张紧器施加的张紧力不合格时，可通过对待测管道进行拉毛处理即再次拉毛处理，例如可通过采用防腐层拉毛装置对待测管道的防腐层进行拉毛处理，或者说跳转至拉毛处理步骤s4，以进一步提高摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数，由此可进一步增大张紧器夹持力和驱动装置扭矩转化成管道张紧力的效率；同时，可在拉毛处理后跳转至打滑张紧力获取步骤s5，再次获取打滑张紧力以及打滑张紧力与临界张紧力之间的分析比较。当然，亦可调整张紧器的滑移支架6的支撑角度，以增大张紧器的两组摩擦块之间的夹持角度θ、履带组件与管道之间的接触面积，改进张紧器夹持大径厚比海底管道的受力状态，避免夹持力
集中易导致管道屈曲变形受损；并可在支撑角度调整后，跳转至夹持角度获取步骤s1，此次可选择性地进行拉毛处理。
[0073]
参见图5，其为本发明实施例提供的防腐层拉毛装置的结构示意图。如图所示，该防腐层拉毛装置包括：高度调节机构13、拉毛机构14和驱动机构15；其中，高度调节机构13可设置在防腐层作业线支撑件16之间，以布置在待测管道11的下方。拉毛机构14可转动地设置在高度调节机构13上，用于在高度调节结构13的作用下进行高度位置调节，以调节拉毛机构14对待测管道11的防腐层进行拉毛的拉毛深度，尤其是可考虑待测管道11即输水管道的初始缺陷，提高拉毛的效果。驱动机构15的动力输出端与拉毛机构14相连接，用于驱动拉毛机构14进行转动以实现防腐层的拉毛。在本实施例中，拉毛机构14的动力输出端可设有压力传感器，用于检测拉毛时拉毛机构14与待测管道11之间的压力；压力传感器还可连接有控制器，用于接收压力传感器检测的压力，并将之与预设压力进行比较，并根据比较结构控制高度调节机构13调节拉毛机构14的高度位置，以调节拉毛机构14与待测管道11之间的压力，即可调节拉毛深度。其中，预设压力可以根据实际情况确定，例如预设拉毛深度等，本实施例中对其不做任何限定。
[0074]
综上，本实施例提供的海洋铺管船用张紧器的张力测试方法，通过对摩擦块和待测管道进行建模，模拟受力状态，以确定待测管道在许用应力条件下摩擦块的临界夹持力，并据此计算张紧器的临界张紧力；还根据摩擦块的临界夹持力对待测管道进行现场试验，以获取张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时待测管道的打滑张紧力；通过临界张紧力和打滑张紧力之间的分析比较，判断张紧器施加的张紧力是否合格，以作业人员提高对张紧器和待测管道之间张紧力的准确认识，以便在施工时综合考虑其施加张紧力程度或进行初步筛选处理，可降低由于张紧力不足造成的铺管船作业线发生打滑窜管影响焊接质量，特别是易造成托管架尾部管道发生屈曲损伤的可能性。同时，可避免在超过一定张紧器夹持力作用下管道发生屈曲变形导致铺管船张紧器功能受到限制的发生，进而可提高铺管船在大管径薄壁厚无配重管道铺管施工的适用范围；另外，
[0075]
进一步地，可在待测管道进行防腐层加工工序时对其进行拉毛处理，增加表面粗糙度的方法，即增大摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数，进而解决大管径薄壁厚无配重输水管道钢管外表面仅有3pe外防腐层，光滑的外表面造成张紧器履带组件与钢管外表面摩察系数变小，管道张紧力不足导致铺管船作业线出现打滑窜管现象。
[0076]
另外，当张紧器施加的张紧力不合格时，可通过对待测管道进行拉毛处理，亦可调整张紧器的滑移支架6的支撑角度，以增大张紧器的两组摩擦块之间的夹持角度θ、履带组件与管道之间的接触面积，改进张紧器夹持大径厚比海底管道的受力状态，避免夹持力集中易导致管道屈曲变形受损。当张紧器施加的张紧力合格时，可根据临界夹持力确定张紧器夹持管道时摩擦块施加的实际夹持力的范围。
[0077]
系统实施例：
[0078]
参见图6，其为本发明实施例提供的海洋铺管船用张紧器的张力测试系统的结构框图。如图所示，该系统包括：夹持角度获取模块100、夹紧力获取模块200、临界张紧力获取模块300、拉毛处理模块400、打滑张紧力获取模块500、分析模块600；其中，
[0079]
夹持角度获取模块100，用于获取张紧器的两组摩擦块之间的夹持角度；夹紧力获取模块200，用于根据两组摩擦块之间的夹持角度，对摩擦块和待测管道进行建模，以模拟
输水钢管通过张紧器时的受力状态，确定待测管道在许用应力条件下摩擦块的临界夹持力；临界张紧力获取模块300，用于根据摩擦块的夹持力，计算张紧器的临界张紧力；打滑张紧力获取模块500，用于通过张紧器的摩擦块以其对应的临界夹持力夹持待测管道，施加悬垂张力至待测管道上以模拟铺管过程中海上悬垂段张力，并通过张紧器逐步施加张紧力至待测管道上，获取张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时待测管道的打滑张紧力；分析模块600，用于分析比较临界张紧力和打滑张紧力，判定张紧器施加的张紧力是否合格；拉毛处理模块400，用于对待测管道的防腐层进行拉毛处理，以增大摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数。
[0080]
优选地，如果分析模块600中判断张紧器施加的张紧力不合格，跳转至拉毛处理模块400。
[0081]
优选地，在拉毛处理模块中，采用防腐层拉毛装置进行拉毛处理，并且，防腐层拉毛装置包括：高度调节机构；拉毛机构，设置在高度调节机构上，用于在高度调节结构的作用下进行高度位置调节，以调节拉毛机构对待测管道的防腐层进行拉毛的拉毛深度；驱动机构，其动力输出端与拉毛机构相连接，用于驱动拉毛机构进行转动以实现防腐层的拉毛。
[0082]
优选地，如果分析模块中判定张紧器施加的张紧力不合格，调整张紧器的滑移支架的支撑角度，以增大张紧器的两组摩擦块之间的夹持角度，并在调整后跳转至夹持角度获取模块。
[0083]
优选地，张紧器的临界张紧力的计算公式为：
[0084]
t1＝μ
·
(2nu+2n
l
)，
[0085]
其中，t1为张紧器的临界张紧力，nu为上面两个摩擦块的临界夹持力，n
l
为下面两个摩擦块的临界夹持力，μ为摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数。
[0086]
优选地，如果分析步骤中判定张紧器施加的张紧力合格，确定张紧器夹持管道时摩擦块施加的实际夹持力的范围，其满足如下公式：
[0087]
n1≤nu，
[0088]
n2≤n
l
，
[0089]
其中，n1为上面两个摩擦块施加的实际夹持力，n2为下面两个摩擦块施加的实际夹持力，nu为上面两个摩擦块施加的临界夹持力，n
l
为下面两个摩擦块施加的临界夹持力。
[0090]
优选地，分析模块，还用于当打滑张紧力大于或等于临界张紧力时，判定张紧器施加的张紧力合格；否则，判定张紧器施加的张紧力不合格。
[0091]
优选地，打滑张紧力获取模块，还用于获取张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时张紧器的驱动装置的扭矩，及待测管道的半径，并利用如下公式计算打滑张紧力；
[0092]
t2＝mq·
r，
[0093]
其中，t2为打滑张紧力，mq为张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时张紧器的驱动装置的扭矩，r为待测管道的半径。
[0094]
需要注意的是，上述张力测试系统和张力测试方法原理相同，相关之处可以相互参考。
[0095]
综上，本实施例提供的海洋铺管船用张紧器的张力测试系统，通过对摩擦块和待测管道进行建模，模拟受力状态，以确定待测管道在许用应力条件下摩擦块的临界夹持力，并据此计算张紧器的临界张紧力；还根据摩擦块的临界夹持力对待测管道进行现场试验，
以获取张紧器的摩擦块与待测管道发生打滑时待测管道的打滑张紧力；通过临界张紧力和打滑张紧力之间的分析比较，判断张紧器施加的张紧力是否合格，以作业人员提高对张紧器和待测管道之间张紧力的准确认识，以便在施工时综合考虑其施加张紧力程度或进行初步筛选处理，可降低由于张紧力不足造成的铺管船作业线发生打滑窜管影响焊接质量，特别是易造成托管架尾部管道发生屈曲损伤的可能性。同时，可避免在超过一定张紧器夹持力作用下管道发生屈曲变形导致铺管船张紧器功能受到限制的发生，进而可提高铺管船在大管径薄壁厚无配重管道铺管施工的适用范围；另外，
[0096]
进一步地，可在待测管道进行防腐层加工时对其进行拉毛处理，增加表面粗糙度的方法，即增大摩擦块和待测管道表面之间的摩擦系数，进而解决大管径薄壁厚无配重输水管道钢管外表面仅有3pe外防腐层，光滑的外表面造成张紧器履带组件与钢管外表面摩察系数变小，管道张紧力不足导致铺管船作业线出现打滑窜管现象。
[0097]
另外，当张紧器施加的张紧力不合格时，可通过对待测管道进行拉毛处理，亦可调整张紧器的滑移支架6的支撑角度，以增大张紧器的两组摩擦块之间的夹持角度θ、履带组件与管道之间的接触面积，改进张紧器夹持大径厚比海底管道的受力状态，避免夹持力集中易导致管道屈曲变形受损。当张紧器施加的张紧力合格时，可根据临界夹持力确定张紧器夹持管道时摩擦块施加的实际夹持力的范围。
[0098]
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0099]
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0100]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。