[發(fā)明專利]一種用于超重力離心機(jī)的動(dòng)力貫入平板錨試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110302281.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN113026707B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴瑩;朱斌;陳云敏;陳川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D1/00
• 分類號(hào): E02D1/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種用于超重力離心機(jī)的動(dòng)力貫入平板錨試驗(yàn)裝置。試驗(yàn)裝置包含試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖洹⒋鸥袘?yīng)定位系統(tǒng)、錨體釋放裝置、加載測量裝置和動(dòng)力貫入平板錨的五個(gè)部分；試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖鋬?nèi)有試驗(yàn)地基，試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖湓陂L邊方向的頂部端口設(shè)有模型箱滑軌，模型箱滑軌上安裝有錨體釋放裝置和加載測量裝置；磁感應(yīng)定位系統(tǒng)安裝在動(dòng)力貫入平板錨錨板和試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖渖稀１景l(fā)明解決了由于土體不可視性錨體運(yùn)動(dòng)信息難以獲得的難題，能夠準(zhǔn)確有效地進(jìn)行超重力離心機(jī)的動(dòng)力貫入平板錨試驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種超重力離心機(jī)中的平板錨的試驗(yàn)裝置和方法，尤其是涉及一種用于超重力離心機(jī)的動(dòng)力貫入平板錨試驗(yàn)裝置和方法。

背景技術(shù)

我國海域面積達(dá)300萬平方千米，油氣、風(fēng)電、潮汐能等能源儲(chǔ)量豐富。目前，近海石油產(chǎn)量已初具規(guī)模，“海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略”的提出，推動(dòng)我國油氣資源開采逐漸步入南海深水區(qū)，這對(duì)于海上采油平臺(tái)的深水錨泊系統(tǒng)也提出了更高的要求。隨著水深不斷增加，海上采油平臺(tái)由傳統(tǒng)固定式平臺(tái)向張力腿平臺(tái)(TLP)、浮式生產(chǎn)儲(chǔ)存卸貨裝置(FPSO)等新型結(jié)構(gòu)物轉(zhuǎn)化，基礎(chǔ)形式也由大直徑單樁向拖曳錨、法向承力錨等等發(fā)展。動(dòng)力貫入平板錨是一種通過自由落體形式貫入安裝的板錨，既具有板錨重量輕、材料省、可回收以及荷載效率(承載力/錨體重量)高的優(yōu)點(diǎn)，又具有動(dòng)力貫入錨安裝成本低的優(yōu)點(diǎn)，是未來深海錨泊系統(tǒng)優(yōu)先選擇的基礎(chǔ)形式之一。

動(dòng)力貫入平板錨是從魚雷錨安裝思想發(fā)展起來的基礎(chǔ)形式，即錨體依靠自身重力貫入到海床土體中，對(duì)于動(dòng)力貫入平板錨性能的預(yù)測和檢測從以下三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估:(1)動(dòng)力貫入深度，(2)、拖曳過程中的嵌入軌跡和埋深，(3)在“keying”(調(diào)整板錨姿態(tài)以使錨泊線與錨板垂直)過程中貫入深度的損失，(4)板錨在其最終安裝深度的承載能力。

在對(duì)以上四個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題進(jìn)行試驗(yàn)探究時(shí)，如何獲得動(dòng)力貫入平板錨安裝過程中的運(yùn)動(dòng)信息至關(guān)重要，例如貫入過程中錨體的沖擊速度、貫入土體的深度、拖曳過程中的嵌入軌跡和埋深、“keying”和加載過程中錨體的軌跡和姿態(tài)變化等。然而由于土體的不可視性，在天然土體的試驗(yàn)中難以精確獲得錨體在貫入過程中的運(yùn)動(dòng)信息。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種用于動(dòng)力貫入平板錨的試驗(yàn)裝置和方法，整套裝置可用于模擬動(dòng)力貫入平板錨安裝、加載服役過程，特別能夠用于測量動(dòng)力貫入沖擊速度、貫入深度，拖曳過程中的嵌入軌跡和埋深、錨體“keying”和加載過程中的運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)信息。

本發(fā)明裝置通過磁感應(yīng)定位系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)測量錨體的六自由度的全部運(yùn)動(dòng)信息，完全解決了由于土體不可視性造成的錨體運(yùn)動(dòng)信息在天然土體中難以精確測量的技術(shù)難點(diǎn)。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

所述的試驗(yàn)裝置包含試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖洹⒋鸥袘?yīng)定位系統(tǒng)、錨體釋放裝置、加載測量裝置和動(dòng)力貫入平板錨五個(gè)部分；試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖鋬?nèi)有試驗(yàn)土，試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖湓陂L邊方向的頂部端口設(shè)有模型箱滑軌，模型箱滑軌上安裝有錨體釋放裝置和加載測量裝置；動(dòng)力貫入平板錨和加載測量裝置通過錨線相連接，磁感應(yīng)定位系統(tǒng)安裝在動(dòng)力貫入平板錨和試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖渖稀?/p>

所述的錨體釋放裝置包括導(dǎo)管、彈簧、導(dǎo)管支架和手指氣缸；導(dǎo)管支架通過底座滑塊可滑動(dòng)地嵌裝于模型箱滑軌上，導(dǎo)管上部和導(dǎo)管支架上部鉸接，導(dǎo)管下部通過水平運(yùn)動(dòng)件和導(dǎo)管支架下部可水平滑動(dòng)地鉸接；導(dǎo)管下端開口，導(dǎo)管上端部側(cè)壁開設(shè)有開口。手指氣缸通過支架固定于導(dǎo)管支架上部，手指氣缸氣動(dòng)夾爪位于導(dǎo)管開口處，閉合氣動(dòng)夾爪夾緊固定動(dòng)力貫入平板錨。在動(dòng)力貫入平板錨上端和導(dǎo)管內(nèi)頂面之間可連接彈簧。

所述的加載測量裝置包括加載架、變頻電機(jī)、力傳感器和滑輪；變頻電機(jī)安裝在加載架中，加載架通過支架滑塊可滑動(dòng)地嵌裝于模型箱滑軌上，變頻電機(jī)的輸出軸和錨線的一端固接，錨線中間連接力傳感器，變頻電機(jī)下方的加載架中設(shè)有滑輪，錨線另一端繞經(jīng)滑輪后進(jìn)入錨體釋放裝置的導(dǎo)管內(nèi)并和動(dòng)力貫入平板錨錨眼連接。