一种脐带缆弯曲刚度测试设备及测试方法与流程

本发明涉及脐带缆测试，尤其是指一种脐带缆弯曲刚度测试设备及测试方法。

背景技术：

1、目前我国的海洋油气开发正逐步走向深水，水下生产系统中脐带缆的作用尤为关键，其全尺寸测试技术的研究难度较大，其中弯曲刚度是衡量脐带缆弯曲性能的关键参数，对于脐带缆的安装铺设及运行具有重要参考价值。

2、目前脐带缆弯曲刚度测试方法是借鉴于柔性管的测试方案，通常为三点弯曲和四点弯曲测试法，一般是通过钢绞绳与脐带缆进行柔性连接，随后拉动钢绞绳对脐带缆进行弯曲，随后即可对脐带缆进行弯曲性能的计算。

3、现有技术中通常是使用钢绞绳对脐带缆进行柔性连接，此时可能会出现应力集中在连接位置的情况，而对弯矩计算结果影响过大，从而导致脐带缆弯曲刚度测试结果误差较大的情况出现。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中弯曲刚度试验时产生的应力集中导致弯矩计算结果影响过大的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种脐带缆弯曲刚度测试设备及测试方法，包括工作台，所述工作台顶部开设有测量槽，所述测量槽内设置有固定组件，所述固定组件用于对脐带缆的两端进行固定，所述工作台底部固定连接有安装板，所述安装板上表面固定连接有安装架，所述安装架下表与安装板上表面之间转动连接有螺纹杆，所述螺纹杆外壁螺纹连接有连接块，所述安装架顶部固定连接有安装块，所述安装块靠近测量槽两端的外壁均铰接有第二连接杆，所述连接块靠近测量槽两端的外壁均固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆远离连接块的一端与第二连接杆远离安装块的一端铰接连接，两组所述第二连接杆顶部均铰接有安装座，每个所述安装座顶部均固定连接有拉力杆，每个所述拉力杆顶部均卡接有抱箍，所述工作台顶部设置有测试组件，所述测试组件用于对脐带缆的移动距离进行监测，所述安装板底部固定连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴与螺纹杆端部固定连接。

3、在本发明的一个实施例中，所述抱箍由两组箍板组成，两组箍板的两端均固定连接有翼板，每个所述翼板外壁均开设有螺纹槽，相邻两组所述螺纹槽内螺纹连接有第一螺栓，两组所述箍板通过两组第一螺栓连接。

4、在本发明的一个实施例中，所述安装架与安装板之间固定连接有两组限位杆，两组所述限位杆分别位于连接块的两侧，所述连接块顶部开设有两组与限位杆相适配的通孔，两组所述限位杆分别设置在两组通孔内。

5、在本发明的一个实施例中，所述固定组件包括开设在工作台内且位于测量槽内的移动槽，所述移动槽内转动连接有双向丝杆，所述双向丝杆的两端均螺纹连接有移动块，每个所述移动块靠近测量槽的一侧外壁均固定连接有连接柱，每个所述连接柱远离连接块的一端均固定连接有第一固定环，每个所述第一固定环远离连接柱一侧的外壁的两端均固定连接有第一弹簧，所述第一弹簧远离第一固定环的一端固定连接有第二固定环，所述第一固定环与第二固定环的两端均开设有螺纹孔，相邻两组螺纹孔内螺纹连接有第二螺栓，所述第一固定环与第二固定环经两组第二螺栓固定连接，所述工作台外壁固定连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出组与双向丝杆的端部固定连接。

6、在本发明的一个实施例中，所述工作台内且位于移动槽内开设有两组第一限位槽，两组所述第一限位槽相对于移动块呈对称设置，每个所述移动块外壁均固定连接有第一限位块，所述第一限位块与第一限位槽呈对称设置，所述第一限位块滑动安装于第一限位槽内。

7、在本发明的一个实施例中，所述测试组件包括固定连接在工作台顶部且位于测量槽一侧固定连接有l型支架，所述l型支架由横板与竖板组成，所述l型支架的横板顶部开设有滑槽，所述滑槽内滑动安装有四组滑块，每个所述滑块底部均固定连接有气缸，每个所述气缸的伸缩杆底部均固定连接有位移监测器本体，每个所述位移监测器本体的输出杆端部均固定连接有测量块，所述测量块底部为弧形设置，所述位移监测器本体与动态数据采集系统电性连接。

8、在本发明的一个实施例中，所述l型支架内且位于滑槽内开设有两组第二限位槽，每个所述滑块的靠近第二限位槽的两侧外壁均固定连接有第二限位块，所述第二限位块滑动安装于第二限位槽内。

9、在本发明的一个实施例中，每个所述滑块顶部均开设有圆形槽，每个所述圆形槽底部均固定连接有电动伸缩杆，每个电动伸缩杆顶部均固定连接有连接板，每个所述连接板远离电动伸缩杆的一端底部均固定连接有压块。

10、一种脐带缆弯曲刚度测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

11、s1：首先将脐带缆取出，通过两组第一固定环与第二固定环的配合对脐带缆的两端进行固定，通过两组抱箍对脐带缆的中部进行刚性连接；

12、s2：将位移监测器本体滑动到两组抱箍的两侧，随后通过气缸带动测量块与脐带缆的上表面接触，再将位移监测器本体清零；

13、s3：控制第一驱动电机第二连接杆向下移动，并对脐带缆进行弯曲作业测试。

14、在本发明的一个实施例中，所述s2中，位移监测器本体滑动到两组抱箍的两侧后，控制电动伸缩杆收缩，带动连接板与压板向下移动。

15、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

16、本发明所述的一种脐带缆弯曲刚度测试设备及测试方法，通过位移监测器本体将得出的数据输送到动态数据采集系统，动态数据采集系统会对得到的参数进行计算，即可获得脐带缆不同曲率下的弯曲刚度曲线，并且由于本装置是通过两组抱箍对脐带缆进行刚性连接，避免了因钢绞绳柔性连接导致的应力集中问题，刚性连接保证了在实验时可以对脐带缆两点平衡的施加拉力载荷，从而提高弯曲刚度测试结果的准确性。

17、本发明所述的一种脐带缆弯曲刚度测试设备及测试方法，通过移动块带动脐带缆的两端互相远离，使脐带缆逐渐变为绷紧状态，避免脐带缆处于松散状态导致后续在对其进行拉动时，其位移的距离与实际情况差距过大，导致计算结果出现误差，影响脐带缆弯曲刚度测试的准确性，随后工作人员再转动第一螺栓，第一螺栓在转动的过程中，会使两组箍板相互靠近，并逐渐与脐带缆的外表面接触，从而实现对脐带缆进行刚性连接，避免使用钢绞绳对脐带缆进行柔性连接时，在测试过程中产生应力集中，影响弯矩计算结果。

技术特征：

1.一种脐带缆弯曲刚度测试设备，其特征在于：包括工作台（1），所述工作台（1）顶部开设有测量槽（21），所述测量槽（21）内设置有固定组件，所述固定组件用于对脐带缆的两端进行固定，所述工作台（1）底部固定连接有安装板（2），所述安装板（2）上表面固定连接有安装架（3），所述安装架（3）下表与安装板（2）上表面之间转动连接有螺纹杆（33），所述螺纹杆（33）外壁螺纹连接有连接块（35），所述安装架（3）顶部固定连接有安装块（31），所述安装块（31）靠近测量槽（21）两端的外壁均铰接有第二连接杆（34），所述连接块（35）靠近测量槽（21）两端的外壁均固定连接有第一连接杆（32），所述第一连接杆（32）远离连接块（35）的一端与第二连接杆（34）远离安装块（31）的一端铰接连接，两组所述第二连接杆（34）顶部均铰接有安装座（4），每个所述安装座（4）顶部均固定连接有拉力杆（41），每个所述拉力杆（41）顶部均卡接有抱箍（42），所述工作台（1）顶部设置有测试组件，所述测试组件用于对脐带缆的移动距离进行监测，所述安装板（2）底部固定连接有第一驱动电机（37），所述第一驱动电机（37）的输出轴与螺纹杆（33）端部固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种脐带缆弯曲刚度测试设备，其特征在于：所述抱箍（42）由两组箍板组成，两组箍板的两端均固定连接有翼板，每个所述翼板外壁均开设有螺纹槽，相邻两组所述螺纹槽内螺纹连接有第一螺栓（43），两组所述箍板通过两组第一螺栓（43）连接。

3.根据权利要求2所述的一种脐带缆弯曲刚度测试设备，其特征在于：所述安装架（3）与安装板（2）之间固定连接有两组限位杆（36），两组所述限位杆（36）分别位于连接块（35）的两侧，所述连接块（35）顶部开设有两组与限位杆（36）相适配的通孔，两组所述限位杆（36）分别设置在两组通孔内。

4.根据权利要求3所述的一种脐带缆弯曲刚度测试设备，其特征在于：所述固定组件包括开设在工作台（1）内且位于测量槽（21）内的移动槽（8），所述移动槽（8）内转动连接有双向丝杆（81），所述双向丝杆（81）的两端均螺纹连接有移动块（5），每个所述移动块（5）靠近测量槽（21）的一侧外壁均固定连接有连接柱（51），每个所述连接柱（51）远离连接块（35）的一端均固定连接有第一固定环（52），每个所述第一固定环（52）远离连接柱（51）一侧的外壁的两端均固定连接有第一弹簧（56），所述第一弹簧（56）远离第一固定环（52）的一端固定连接有第二固定环（53），所述第一固定环（52）与第二固定环（53）的两端均开设有螺纹孔（54），相邻两组螺纹孔（54）内螺纹连接有第二螺栓（55），所述第一固定环（52）与第二固定环（53）经两组第二螺栓（55）固定连接，所述工作台（1）外壁固定连接有第二驱动电机（82），所述第二驱动电机（82）的输出组与双向丝杆（81）的端部固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种脐带缆弯曲刚度测试设备，其特征在于：所述工作台（1）内且位于移动槽（8）内开设有两组第一限位槽（57），两组所述第一限位槽（57）相对于移动块（5）呈对称设置，每个所述移动块（5）外壁均固定连接有第一限位块（58），所述第一限位块（58）与第一限位槽（57）呈对称设置，所述第一限位块（58）滑动安装于第一限位槽（57）内。

6.根据权利要求5所述的一种脐带缆弯曲刚度测试设备，其特征在于：所述测试组件包括固定连接在工作台（1）顶部且位于测量槽（21）一侧固定连接有l型支架（6），所述l型支架（6）由横板与竖板组成，所述l型支架（6）的横板顶部开设有滑槽（61），所述滑槽（61）内滑动安装有四组滑块（7），每个所述滑块（7）底部均固定连接有气缸（64），每个所述气缸（64）的伸缩杆底部均固定连接有位移监测器本体（65），每个所述位移监测器本体（65）的输出杆端部均固定连接有测量块（66），所述测量块（66）底部为弧形设置，所述位移监测器本体（65）与动态数据采集系统电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种脐带缆弯曲刚度测试设备，其特征在于：所述l型支架（6）内且位于滑槽（61）内开设有两组第二限位槽（62），每个所述滑块（7）的靠近第二限位槽（62）的两侧外壁均固定连接有第二限位块（63），所述第二限位块（63）滑动安装于第二限位槽（62）内。

8.根据权利要求7所述的一种脐带缆弯曲刚度测试设备，其特征在于：每个所述滑块（7）顶部均开设有圆形槽（71），每个所述圆形槽（71）底部均固定连接有电动伸缩杆（72），每个电动伸缩杆（72）顶部均固定连接有连接板（73），每个所述连接板（73）远离电动伸缩杆（72）的一端底部均固定连接有压块（74）。

9.一种脐带缆弯曲刚度测试方法，适用于上述权利要求1-8中任一所述的脐带缆弯曲刚度测试设备，其特征在于：包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种脐带缆弯曲刚度测试方法，其特征在于：所述s2中，位移监测器本体（65）滑动到两组抱箍（42）的两侧后，控制电动伸缩杆（72）收缩，带动连接板（73）与压板向下移动。

技术总结
本发明涉及一种脐带缆弯曲刚度测试设备及测试方法。包括工作台，所述工作台顶部开设有测量槽，所述测量槽内设置有固定组件，所述固定组件用于对脐带缆的两端进行固定，所述工作台底部固定连接有安装板，所述安装板上表面固定连接有安装架，所述安装架下表与安装板上表面之间转动连接有螺纹杆，通过位移监测器本体将得出的数据输送到动态数据采集系统，动态数据采集系统会对得到的参数进行计算，即可获得脐带缆不同曲率下的弯曲刚度曲线，并且由于本装置是通过两组抱箍对脐带缆进行刚性连接，避免了因钢绞绳柔性连接导致的应力集中问题，刚性连接保证了在实验时可以对脐带缆两点平衡的施加拉力载荷，从而提高弯曲刚度测试结果的准确性。

技术研发人员：顾鑫,于治雨,孙亚峰,李春梅,江贞星,张杰,翁博超,韦莹莹
受保护的技术使用者：江苏亨通高压海缆有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16