[發明專利]一種可同時加載多種載荷的管道壓力艙加載系統

有效

• 申請號: 202110437421.0
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113237766B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 余建星;王福程;余楊;李昊達;王華昆;王彩妹;許偉澎;趙巖
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/10;G01N3/26;G01N3/02
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明提供一種可同時加載多種載荷的管道壓力艙加載系統，包括：試驗管，端部通過法蘭與試驗艙艙壁上的通孔密封安裝；軸向加載裝置，包括與法蘭連接的作用筒，和與作用筒連接的軸向油缸；扭矩加載裝置，包括套環，和固定在套環上的加載軸，以及與加載軸固定連接的扭矩油缸，套環通過內表面的凹槽與作用筒外表面的齒條卡合后套接；彎矩加載裝置，包括套在試驗管管身上的套箍，套箍包括內環、外環和安裝在兩者之間的滾珠，在外環的外表面連接有彎矩油缸。本發明在深海液壓加載艙的基礎上，針對加載艙設計外部作用加載端，能夠對深海載荷情況進行更好的模擬，最終達到三種載荷同時加載的目的，可對管道在深海復雜載荷作用下的破壞過程進行研究。

技術領域

本發明涉及深海管道試驗領域，特別是涉及一種能夠對試驗管道進行多種載荷同時加載并同時進行復雜載荷作用下管道深海壓力結構試驗的加載系統。

背景技術

海洋管道工作環境特殊，易受到水壓、洋流、腐蝕等多方面因素的影響。在研究深海載荷對管道作用時，要考慮到深海多種復雜載荷同時作用下管道的變形、受力情況。

對于深海管道，在復雜載荷作用下，主要會受到拉壓、彎矩、扭轉三種復雜的載荷形式，以及所處位置的深海壓力。深海壓力可設計壓力艙進行加載，在設計壓力艙的同時需要設計適合配合深海壓力艙使用的載荷加載設備，并能夠滿足同時加載的條件。

目前對于深海管道系統設計中，通常采用四點彎的方式對管道進行彎矩的加載，對于扭矩、拉壓的載荷方式加載過程較少，而且在這些設計中，加載過程都是單獨進行的，即單獨分析拉壓、彎矩或者扭轉載荷形式對管道的破壞影響。這種單獨加載分析的方式僅能體現出在單一載荷形式下管道發生的變形以及失效形式，難以反應真實的加載情況。因此設計一套能夠對管道同時進行多載荷加載的加載系統，對于深海管道的實際工作環境及實際受力模擬，對深海管道破壞形式分析是十分有必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠對試驗管道進行多種載荷同時加載并同時進行復雜載荷作用下管道深海壓力結構試驗的加載系統。

具體地，本發明提供一種可同時加載多種載荷的管道壓力艙加載系統，包括：

試驗管，放置在試驗艙內，端部通過法蘭與試驗艙艙壁上的通孔密封安裝，且在法蘭與通孔之間安裝有使試驗管實現軸向移動和徑向轉動的滾珠；

軸向加載裝置，包括一端與法蘭在軸向上固定連接的作用筒，和與作用筒另一端在軸向上固定連接的軸向油缸；

扭矩加載裝置，包括套環，和固定在套環外圓周上的加載軸，以及通過一端與加載軸外圓周固定連接的扭矩油缸，在作用筒的外表面環繞設置有軸向的齒條，在套環的內表面設置有與齒條對應的凹槽，套環通過內表面的凹槽與作用筒外表面的齒條卡合后套接；

彎矩加載裝置，包括套在試驗管管身上的套箍，套箍包括內環、外環和安裝在兩者之間的滾珠，在外環的外表面連接有彎矩油缸。

本發明在深海液壓加載艙的基礎上，針對加載艙設計外部作用加載端，能夠對深海載荷情況進行更好的模擬，最終達到三種載荷同時加載的目的，可對管道在深海復雜載荷作用下的破壞過程進行研究。

附圖說明

圖1是本發明一個實施方式的軸向加載裝置和扭矩加載裝置結構示意圖；

圖2是本發明一個實施方式的彎矩加載裝置結構示意圖；

圖3是本發明一個實施方式的試驗倉結構示意圖。

具體實施方式

以下通過具體實施例和附圖對本方案的具體結構和實施過程進行詳細說明。

如圖1、2所示，在本發明的一個實施方式中，公開一種可同時加載多種載荷的管道壓力艙加載系統，包括：試驗管1、軸向加載裝置2、扭矩加載裝置3和彎矩加載裝置4。