[發明專利]一種拖網板事故對海底管道損傷的試驗系統及試驗方法

有效

• 申請號: 202210366843.8
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114754992B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 段夢蘭;楊仁杰;賴鐘恒;劉永凱;高松林;王鑫洋;王進佳;楊雪琦
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M7/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 許曼;賈磊

1.一種拖網板事故對海底管道損傷的試驗系統，其特征在于，包括試驗槽、管道模型、拖網板模型、控制系統、動力系統、調節系統和測量系統；

所述管道模型位于所述試驗槽內，所述拖網板模型位于所述試驗槽內并與所述動力系統相連；

所述動力系統設置在所述試驗槽的頂部且與所述控制系統相連，所述動力系統用于在所述控制系統的控制下驅動所述拖網板模型相對于所述管道模型移動；

所述動力系統還包括電機、傳動組件、同步帶和滑塊；

所述電機與所述控制系統相連接，所述傳動組件的一端設置于所述電機上，所述傳動組件的另一端設置有所述同步帶，所述同步帶設置在所述同步帶導軌上，所述同步帶導軌設置在所述試驗槽的頂部并與所述管道模型非平行設置，所述滑塊的一端與所述同步帶相接，所述滑塊的另一端與所述拖網板模型相連，所述電機在所述控制系統的控制下正轉或反轉，進而促進所述同步帶轉動以帶動所述拖網板模型沿所述同步帶導軌移動；

所述試驗槽相對的兩側分別設置有一個支撐臺，所述同步帶導軌跨接連接在所述支撐臺上，所述動力系統中的電機設置在其中一個支撐臺上；

每個所述支撐臺均包括相連接的支撐板和支撐柱，所述支撐柱的高度與所述試驗槽的高度相適配，所述控制系統設置在任意一個所述支撐板上；

所述控制系統所在的支撐板上設有電機安裝槽，以保證所述電機與所述控制系統穩定連接，并去除所述電機與所述同步帶軌道的高度落差；

所述同步帶導軌的各端部在對應的支撐臺上移動，以調節所述拖網板模型和所述管道模型的相對角度和/或事故發生位置；

所述調節系統設置在所述拖網板模型和/或所述管道模型上并與所述控制系統相連，用于調節所述拖網板模型與所述管道模型之間的相對位置，以使所述拖網板模型相對于所述管道模型移動時與所述管道模型發生事故；

所述調節系統包括第一調節組件和第二調節組件；所述第一調節組件連接所述拖網板模型，用于調節所述拖網板模型的高度和/或角度，進而實現對所述拖網板模型與所述管道模型之間相對位置的調節；其中，所述第一調節組件中的旋轉電機在所述控制系統的控制下調節所述拖網板模型與所述管道模型的相對角度；

所述第二調節組件設置在所述管道模型的管道承載支柱上，用于調節所述管道模型的高度，進而實現對所述拖網板模型與所述管道模型之間相對位置的調節；

所述測量系統與控制系統相連，用于獲取所述拖網板模型與所述管道模型發生事故時的試驗數據并將所述試驗數據發送至所述控制系統；

所述測量系統包括第一加速度傳感器、撞擊力傳感器、第二加速度傳感器、三維力傳感器、應變片和激光位移傳感器；所述第一加速度傳感器和所述撞擊力傳感器均設置在所述拖網板模型上；所述第二加速度傳感器、所述三維力傳感器和所述應變片均設置在所述管道模型上；所述激光位移傳感器設置在所述試驗槽內壁上；

所述控制系統用于發送控制指令至所述動力系統，以及發送所述試驗數據至處理設備。

2.根據權利要求1所述的試驗系統，其特征在于，所述拖網板模型包括拖網板主體和撞擊頭；

所述撞擊頭與所述拖網板主體之間設置有所述撞擊力傳感器；所述拖網板主體上設有固定座，所述固定座用于與連接件相連接，所述連接件遠離所述固定座的一端與所述滑塊相連，所述第一加速度傳感器設置在所述固定座處。

3.根據權利要求2所述的試驗系統，其特征在于，所述管道模型包括管道主體和管道安裝輔助塊；

所述管道安裝輔助塊設置在所述管道主體的兩端，所述管道安裝輔助塊用于限制所述管道主體滾動；所述第二加速度傳感器、所述三維力傳感器和所述應變片均設置在所述管道主體上。

4.根據權利要求3所述的試驗系統，其特征在于，所述管道模型還包括管道承載支柱，所述管道主體通過所述管道安裝輔助塊和所述管道承載支柱安裝在所述試驗槽的底部。

5.根據權利要求1所述的試驗系統，其特征在于，所述試驗槽還設有觀察窗；所述試驗槽內還填充有海水和/或海底土壤。

6.一種拖網板事故對海底管道損傷的試驗方法，其特征在于，應用于如權利要求1至5任意一項所述的試驗系統，所述方法包括：

接收試驗條件設計數據，其中，所述試驗條件設計數據包括：所述拖網板模型與所述管道模型之間的相對位置、所述拖網板模型的質量、所述管道模型的質量以及所述拖網板模型與所述管道模型發生事故時的速度；

利用所述調節系統按照試驗條件設計數據中的相對位置，調節所述拖網板模型與所述管道模型的相對位置；

利用所述控制系統為所述動力系統提供指令，以使所述動力系統驅動所述拖網板模型相對于所述管道模型移動，進而發生事故；

利用所述測量系統于發生事故時測得的試驗數據和所述試驗條件設計數據建立拖網板事故對海底管道的損傷模型。