[發明專利]水下纜彎曲剛度的測試方法

有效

• 申請號: 201510345085.1
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN105043896B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 孫夢挺;林躦;夏峰;陳凱;張雷;朱艷杰
• 申請（專利權）人: 寧波東方電纜股份有限公司;浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 蔡菡華

本發明公開了水下纜彎曲剛度的測試方法，特點是將水下纜的兩端進行支撐，并使水下纜處于水平狀態，在水下纜位于兩個支撐端之間的中點處設置第一位移傳感器，并在水下纜中點的兩側附近分別設置第二位移傳感器，然后將第一位移傳感器和第二位移傳感器與控制系統電連接，在水下纜上沿其中點對稱的兩個位置處分別固定力傳感器，將力傳感器與控制系統電連接，在水下纜上固定有力傳感器的位置處施加徑向拉力，并通過關系式得到水下纜在彎曲過程中的彎曲剛度和曲率，同時控制系統繪制出水下纜的曲率與彎曲剛度之間的變化關系曲線；優點是通過該測試方法可測試得到水下纜的彎曲剛度值，并可用于驗證通過理論公式計算得到的最小彎曲剛度值的準確性，對于水下纜在彎曲過程中其曲率與彎曲剛度的具體變化關系也可以通過曲線圖得到直觀的驗證。

技術領域

本發明涉及水下纜，尤其涉及水下纜彎曲剛度的測試方法。

背景技術

海洋工程中使用的各種水下纜(特別是臍帶纜)由于內部各螺旋單元的結構復雜，在水下纜的受彎過程中各結構單元會隨著彎曲半徑的減小而發生相互滑移現象，從而導致水下纜的彎曲剛度會隨著彎曲半徑的減小而非線性地減小，直至各結構單元處于完全滑移狀態時水下纜的彎曲剛度值達到最小。而這個彎曲剛度值作為水下纜整體性能分析中的基礎參數將會很大程度上影響水下纜在波浪流復雜的海洋工況下的彎曲半徑和端部張力的變化，因此彎曲剛度值的精確與否顯得尤為重要。

目前，水下纜(特別是臍帶纜)的彎曲剛度完全通過理論公式計算得到，其計算得到的彎曲剛度是否準確則無法進行驗證，而且由于理論計算忽略了纜內部螺旋單元之間相互擠壓和摩擦滑移的影響，所計算得到的彎曲剛度值也只是假設在水下纜內部各結構單元處于完全滑移狀態時的最小值，而對于水下纜在彎曲過程中，其曲率與彎曲剛度的具體變化關系則無法得到直觀的驗證。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可測試得到水下纜(特別是臍帶纜)在彎曲過程中各階段的彎曲剛度值，同時還可得到水下纜曲率與彎曲剛度變化曲線的水下纜彎曲剛度的測試方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：水下纜彎曲剛度的測試方法，包括以下具體步驟：

(1)、將水下纜的兩端A、B處進行支撐，并使水下纜處于水平狀態；

(2)、在水下纜位于兩個支撐端A、B之間的中點C處設置第一位移傳感器，并在水下纜中點C的兩側附近D、E處分別設置第二位移傳感器，兩個第二位移傳感器沿水下纜的中點C對稱，然后將第一位移傳感器和第二位移傳感器與控制系統電連接；

(3)、在水下纜上沿其中點C對稱的兩個位置G、H處分別固定力傳感器，將力傳感器與控制系統電連接；

(4)、在水下纜上固定有力傳感器的位置G、H處分別施加徑向拉力F，并通過關系式得到水下纜在彎曲過程中的彎曲剛度，通過關系式得到水下纜在彎曲過程中的曲率，其中：EI表示水下纜的彎曲剛度，l表示水下纜兩個支撐端A、B之間的距離，a表示水下纜上的徑向拉力加載點到與其相對應一端的水下纜支撐端的距離，ΔC表示水下纜在受徑向拉力后其中點C產生的徑向位移量，K表示水下纜的曲率，ΔD表示水下纜在受徑向拉力后其D點產生的徑向位移量，ΔE表示水下纜在受徑向拉力后其E點產生的徑向位移量，b表示第二位移傳感器到水下纜的中點C的距離，同時控制系統繪制出水下纜的曲率與彎曲剛度之間的變化關系曲線。

所述的第二位移傳感器到所述的水下纜的中點C的距離b為所述的水下纜兩個支撐端A、B之間的距離l的1/12。

水下纜上的徑向拉力加載點到與其相對應一端的水下纜支撐端的距離為所述的水下纜兩個支撐端A、B之間的距離l的1/4。

所述的水下纜兩個支撐端A、B之間的距離l為其成纜節距的至少一倍。