[实用新型]柔性管缆结构拉扭耦合性能测试的装置

说明书

本实用新型公开了一种柔性管缆结构拉扭耦合性能测试的装置，其特征在于，包括：扭力限制器，其一端固定，另一端设有用于连接柔性管缆样缆一端的第一管缆接头；扭转螺旋杆，其外壁具有螺旋凸起，其一端设有用于连接柔性管缆样缆另一端的第二管缆接头；螺旋挡板，具有所述扭转螺旋杆穿过的通孔，所述通孔设有与所述螺旋凸起咬合的螺旋槽；以及拉伸作动器，用于驱动所述扭转螺旋杆相对所述通孔螺旋进给。本实用新型采用单个作动器完成两种工况的施加，且两种工况的耦合效果比采用两个作动器施加不同工况更精确，对于进行拉扭疲劳测试(尤其疲劳加速测试)具有较高的速度和便捷性。

技术领域

本实用新型涉及实验测试技术领域，尤其涉及海洋柔性管缆螺旋缠绕结构的拉伸与扭转耦合工况的试验测试装置，适用于海洋工程中模拟柔性管缆在位拉扭耦合工况的试验测试。

背景技术

人类的生存和社会的发展均离不开能源基础，因此能源问题备受关注。石油、天然气资源是人们生活必不可少的能源之一，现如今陆地的油气资源面临着开采难度增大、产量低、资源枯竭的现状。地球上71％的面积被海洋所覆盖，海洋中同样存在丰富的油气资源，因此海洋油气资源已成为世界新增油气储量的主要来源。由于海洋环境的特殊性，海洋油气资源开采需要专用的海洋油气开采装备。具有螺旋缠绕结构形式的柔性管缆是海洋油气开采、运输中必不可少的装备之一。为保证柔性管缆其在水下使用过程中的安全性，因此对柔性管缆的整体力学性能要求非常严格。

在管缆结构应用于实际工程之前，需要对其进行系统的基本性能的测试工作，以保证其在水下工作时具有足够的强度及。从目前的研究成果来看，对于螺旋缠绕柔性管缆结构的力学性能测试包括拉伸、压缩、弯曲、扭转的单一工况以及拉弯组合工况的测试。而针对其他组合加载工况的测试没有系统建立。由于海洋柔性管缆在深海应用中服役期较长的特点，因此需要对海洋螺旋缠绕柔性管缆进行系统性力学性能测试，以便全面掌握其受力特点，精确预测其使用寿命。而针对螺旋缠绕结构形式的柔性管缆，其扭转性能及包含扭转的耦合性能的准确测试对估算其使用寿命非常重要。而现有的设备中，针对拉伸-扭转耦合工况作用下的测试没有理想的试验方案和试验设备。现有设备大多基于单一工况的叠加实现组合工况的耦合，这种叠加试验具有试验操作复杂、测试容易产生误差、测试精度低等缺点。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种柔性管缆结构拉扭耦合性能测试的装置。本实用新型采用的技术手段如下：

一种柔性管缆结构拉扭耦合性能测试的装置，包括：

扭力限制器，其一端固定，另一端设有用于连接柔性管缆样缆一端的第一管缆接头；

扭转螺旋杆，其外壁具有螺旋凸起，其一端设有用于连接柔性管缆样缆另一端的第二管缆接头；

螺旋挡板，具有所述扭转螺旋杆穿过的通孔，所述通孔设有与所述螺旋凸起咬合的螺旋槽；

以及拉伸作动器，用于驱动所述扭转螺旋杆相对所述通孔螺旋进给。

还包括基座，所述基座的两端分别设有第一三角反力架和第二三角反力架，所述扭力限制器的固定端与所述第一三角反力架固定，所述拉伸作动器与所述第二三角反力架固定连接，所述螺旋挡板的下端具有与位于所述基座上表面上的凸条相匹配的开槽。

当所述扭力限制器的扭力限值设置为柔性管缆设计的最大扭转抗力时，可将与所述第一管缆接头连接的柔性管缆样缆的一端固定且无法随所述扭转螺旋杆旋转，由于所述拉扭螺旋杆与所述螺旋挡板中存在咬合的所述螺旋凸起和所述螺旋槽，所述拉伸作动器拉动所述扭转螺旋杆，进而驱动所述扭转螺旋杆相对所述通孔螺旋进给，使得柔性管缆样缆拉伸的同时发生旋转，从而实现拉扭耦合工况的施加，同时通过所述扭力限制器保证了扭转不会超过柔性管缆设计的最大扭转抗力，一旦超过，所述扭力限制器发生旋转，保证了柔性管缆样缆的安全；当所述扭力限制器的扭力限值设置为零时，与所述第一管缆接头连接的柔性管缆样缆的一端，可随所述扭转螺旋杆旋转，从而可以获得单向拉伸的工况施加。