海洋平台的T型管节点冲击试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海洋平台的T型管节点冲击试验装置，两个移动外框开口端分别包容固定内框两端，移动外框和固定内框之间通过移动外框锁定机构固定连接。两个移动外框驱动机构对称设置在固定内框纵向两端内，在每个移动外框和基础平面之间设置一个移动外框支承机构和移动外框升降机构，T型管固定机构设置在两个移动外框外端上，T型管测量机构设置在T型管固定机构上侧。使用方法如下：调节垂直支撑板之间的距离并锁定固定内框和移动外框的连接。本发明专利技术采用一套试验装置就可适用于多种规格T型管节点的冲击试验，通用性强，降低了试验成本。试验方法可精确地得到T型管节点的塑性变形值。

T type pipe joint impact test device and method for offshore platform

The invention discloses a T type offshore platform tubular joints impact test device, two mobile open end are respectively fixed at both ends of the frame containing the inner frame and the outer frame and inner frame is fixed between the mobile frame by moving the locking mechanism is fixedly connected. Two mobile frame driving mechanism are symmetrically arranged on the fixed inner frame longitudinal ends, to set up a mobile frame supporting mechanism and the mobile frame lifting mechanism between each frame and mobile based plane, T type pipe fixing mechanism is arranged on the two moving frame on the outer end, T type pipe fixing mechanism is arranged at the upper side of the measuring mechanism of T type tube. The method is as follows: adjusting the distance between the vertical supporting plates and locking the connection between the fixed inner frame and the moving outer frame. The invention adopts a set of test equipment, which can be applied to the impact test of T pipe joints with various specifications. The test method can accurately obtain the plastic deformation value of the T type pipe joint.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种海洋平台桩腿冲击试验装置及方法，尤其是一种用于落锤冲击载荷下T型管节点的损伤与变形动态响应的试验装置及方法，属于海洋工程

技术介绍
海洋平台作为海洋能源勘探开发的主要组成部分，是海洋油气探井、钻井、开采的主要作业基地。在各类海洋平台结构物中，自升式海洋平台以其较好的定位能力和作业稳定性在海洋油气开发勘探中占据主力军地位。海洋平台周边海域通常会有船舶作业，或海洋平台本身就位于主要航道上，大大增加船舶碰撞概率，船舶碰撞冲击致使海洋平台结构损伤破坏一直是威胁海洋平台安全的主要因素之一。据统计，1982~2010年在挪威大陆架（NCS)就有115次碰撞事故被报道。自2001年起，碰撞事故发生过26次，造成了重大的经济损失和不良的社会影响。海洋平台桩腿有多种结构，其中，管及管节点是自升式海洋平台的主要支撑构件，对海洋平台起到主要的支撑作用且通常会直接受到工作船舶的撞击。现在许多规范都已明确要求在海洋平台设计阶段应考虑碰撞事故的影响。因此，开展碰撞冲击载荷下平台结构的动态响应研究具有重要的意义。关于海洋平台碰撞性能方面的研究主要集中在试验、解析及数值仿真三个方面。其中，试验是最为真实可靠的研究手段，而解析计算及数值仿真都需要基于试验现象开展或需要试验验证完善。由于受到试验条件的限制，目前关于海洋平台管及管节点的试验不多，特别是用于碰撞冲击问题的试验工装只能用于单一规格的管及管节点的冲击试验，更换一种管及管节点必须专门设计加工一套试验工装，增大了试验成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种装配灵活方便、可调节纵向长度、使用范围较广的海洋平台的T型管节点冲击试验装置及方法。本专利技术通过以下技术方案予以实现。一种海洋平台的T型管节点冲击试验装置，包括固定内框、两个开口相对的移动外框、移动外框锁定机构、两个移动外框驱动机构、两个移动外框支承机构、四个移动外框升降机构、T型管固定机构和T型管测量机构，所述固定内框呈矩形，固定在基础平面上；移动外框为一侧开口的槽形，两个移动外框开口端分别包容固定内框两端，移动外框和固定内框之间通过移动外框锁定机构固定连接；两个移动外框驱动机构对称设置在固定内框纵向两端内，在每个移动外框和基础平面之间设置一个移动外框支承机构，在每个移动外框支承机构纵向两侧下各设置一个移动外框升降机构；T型管固定机构设置在两个移动外框外端上，T型管测量机构设置在T型管固定机构上侧；移动外框驱动机构包括电机-减速机组合、两根传动轴、齿轮和齿条，所述电机-减速机组合固定在固定内框一端内的基础平面上，减速机输出轴从减速机箱两侧伸出，与分别伸向移动外框纵向边的传动轴一端固定连接，传动轴另一端穿过固定内框与齿轮固定连接，传动轴两端分别通过轴承座支撑在基础平面上；齿轮与其下侧的齿条啮合，齿条水平固定在移动外框纵向边下侧内。一种使用海洋平台的T型管节点冲击试验装置的方法，包括以下步骤：1）在T型管上侧水平管两端分别焊接垂直安装板，再将水平安装板焊在T型管中部垂直管下端；在T型管上侧水平管端头与垂直安装板之间，T型管中部垂直管和水平安装板之间，分别焊接数块筋板加固；2）在T型管上标出应变测点位置和初始位移测点位置，打磨应变测点至光滑，清洁T型管表面，贴上应变片和板基，连接上导线并检查应变片是否完好；3）根据被试T型管的不同规格，确定垂直支撑板之间的距离，从而确定移动外框的移动距离；4）正向启动移动外框升降机构，两个移动外框下侧数个升降油缸的柱塞同步上升，通过两对导轨推动与之对应的滚轮同步上升，移动外框随之上升，直至移动外框底面脱离基础平面，齿条随移动外框上升，且与齿轮啮合，然后关闭移动外框升降机构；5）正向启动两个移动外框驱动机构，电机-减速机组合运转，减速机两端的输出轴通过两根传动轴带动两个齿轮同步转动，每个齿轮驱动与之啮合的齿条水平移动，从而使得对应的移动外框的滚轮沿着导轨滚动，两个移动外框同步移动，直至固定内框内侧的第一垂直凹槽与移动外框外侧对应位置的第二垂直凹槽接合成封闭的垂直锁定销销孔；6）反向启动移动外框升降机构，两个移动外框下侧的数个升降油缸的柱塞在移动外框自重的作用下同步下降，两对导轨和其上的滚轮同步下降，移动外框及其内侧的齿条随之下降，直至移动外框底面落在基础平面上；齿条与齿轮脱离啮合；然后关闭移动外框升降机构；7）将垂直锁定销插进垂直锁定销销孔中，从而将移动外框和固定内框固定连接成一体；将垂直支撑板下端插进移动外框的横向槽中，垂直支撑板外侧的封板、垂直支撑板和移动外框横边通过数组螺栓螺母固定在移动外框的横边上侧；8）将T型管吊运到两个移动外框上侧的垂直支撑板之间，并将T型管上侧水平管两端的垂直安装板固定在垂直支撑板上端内侧面之间，T型管中部垂直管下端的水平安装板固定在固定内框底部中央的水平支撑板上；9）在垂直支撑板顶面中部上安装T型管测量机构，激光测距仪测量各个初始位移测点的初始垂直距离；10）拆下T型管测量机构，采用落锤方式对T型管节点进行冲击试验；11）再次安装T型管测量机构，激光测距仪测量T型管节点各初始位移测点的垂直位移。本专利技术的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。前述的海洋平台的T型管节点冲击试验装置，其中所述移动外框锁定机构设置在移动外框的纵向内侧面和固定内框纵向外侧面之间，包括垂直锁定销、垂直间隔设置在固定内框外侧面上的数条第一垂直凹槽，垂直设置在相邻的移动外框内侧面上的一条第二垂直凹槽；固定内框的第一垂直凹槽与移动外框对应位置的第二垂直凹槽拼合成垂直锁定销销孔，垂直锁定销分别插进移动外框纵向内侧面和固定内框纵向外侧面之间的垂直锁定销销孔中，将移动外框和固定内框固定连接成一体。前述的海洋平台的T型管节点冲击试验装置，其中所述移动外框支承机构包括一对导轨和数个滚轮，所述一对导轨平行设置在移动外框纵向两侧下，每个移动外框纵向边的外侧面下侧间隔设置至少两个滚轮，所述滚轮支撑在导轨上，所述导轨嵌装在低于基础平面的导轨槽中。前述的海洋平台的T型管节点冲击试验装置，其中所述移动外框升降机构包括数个间隔设置的升降油缸，所述升降油缸垂直设置在导轨下侧的导轨槽底部上。所述升降油缸为柱塞油缸。前述的海洋平台的T型管节点冲击试验装置，其中所述T型管固定机构包括分别固定在移动外框横向两端上的垂直支撑板和设置在固定内框底部中央的水平支撑板，所述垂直支撑板下端插进移动外框的横向槽中，垂直支撑板外侧的封板、垂直支撑板下端和移动外框横向边通过数组螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋平台的T型管节点冲击试验装置，其特征是，包括固定内框、两个开口相对的移动外框、移动外框锁定机构、两个移动外框驱动机构、两个移动外框支承机构、四个移动外框升降机构、T型管固定机构和T型管测量机构，所述固定内框呈矩形，固定在基础平面上；移动外框为一侧开口的槽形，两个移动外框开口端分别包容固定内框两端，移动外框和固定内框之间通过移动外框锁定机构固定连接；两个移动外框驱动机构对称设置在固定内框纵向两端内，在每个移动外框和基础平面之间设置一个移动外框支承机构，在每个移动外框支承机构纵向两侧下各设置一个移动外框升降机构；T型管固定机构设置在两个移动外框外端上，T型管测量机构设置在T型管固定机构上侧；移动外框驱动机构包括电机‑减速机组合、两根传动轴、齿轮和齿条，所述电机‑减速机组合固定在固定内框一端内的基础平面上，减速机输出轴从减速机箱两侧伸出，与分别伸向移动外框纵向边的传动轴一端固定连接，传动轴另一端穿过固定内框与齿轮固定连接，传动轴两端分别通过轴承座支撑在基础平面上；齿轮与其下侧的齿条啮合，齿条水平固定在移动外框纵向边下侧内。

【技术特征摘要】
1.一种海洋平台的T型管节点冲击试验装置，其特征是，包括固定内框、两个开口相对
的移动外框、移动外框锁定机构、两个移动外框驱动机构、两个移动外框支承机构、四个移
动外框升降机构、T型管固定机构和T型管测量机构，所述固定内框呈矩形，固定在基础平面
上；移动外框为一侧开口的槽形，两个移动外框开口端分别包容固定内框两端，移动外框和
固定内框之间通过移动外框锁定机构固定连接；两个移动外框驱动机构对称设置在固定内
框纵向两端内，在每个移动外框和基础平面之间设置一个移动外框支承机构，在每个移动
外框支承机构纵向两侧下各设置一个移动外框升降机构；T型管固定机构设置在两个移动
外框外端上，T型管测量机构设置在T型管固定机构上侧；移动外框驱动机构包括电机-减速
机组合、两根传动轴、齿轮和齿条，所述电机-减速机组合固定在固定内框一端内的基础平
面上，减速机输出轴从减速机箱两侧伸出，与分别伸向移动外框纵向边的传动轴一端固定
连接，传动轴另一端穿过固定内框与齿轮固定连接，传动轴两端分别通过轴承座支撑在基
础平面上；齿轮与其下侧的齿条啮合，齿条水平固定在移动外框纵向边下侧内。
2.如权利要求1所述的海洋平台的T型管节点冲击试验装置，其特征是，所述移动外框
锁定机构设置在移动外框的纵向内侧面和固定内框纵向外侧面之间，包括垂直锁定销、垂
直间隔设置在固定内框外侧面上的数条第一垂直凹槽，垂直设置在相邻移动外框内侧面上
的一条第二垂直凹槽；固定内框的第一垂直凹槽与移动外框对应位置的第二垂直凹槽拼合
成垂直锁定销销孔，垂直锁定销分别插进移动外框纵向内侧面和固定内框纵向外侧面之间
的垂直锁定销销孔中，将移动外框和固定内框固定连接成一体。
3.如权利要求1所述的海洋平台的T型管节点冲击试验装置，其特征是，所述移动外框
支承机构包括一对导轨和数个滚轮，所述一对导轨平行设置在移动外框纵向两侧下，每个
移动外框纵向边的外侧面下侧间隔设置至少两个滚轮，所述滚轮支撑在导轨上，所述导轨
嵌装在低于基础平面的导轨槽中。
4.如权利要求1或3所述的海洋平台的T型管节点冲击试验装置，其特征是，所述移动外
框升降机构包括数个间隔设置的升降油缸，所述升降油缸垂直设置在导轨下侧的导轨槽底
部上。
5.如权利要求4所述的海洋平台的T型管节点冲击试验装置，其特征是，所述升降油缸
为柱塞油缸。
6.如权利要求1所述的海洋平台的T型管节点冲击试验装置，其特征是，所述T型管固定
机构包括分别固定在移动外框横向两端上的垂直支撑板和设置在固定内框底部中央的水
平支撑板，所述垂直支撑板下端插进移动外框的横向槽中，垂直支撑板外侧的封板、垂直支
撑板和移动外框横边下端通过通过数组螺栓螺母固定在移动外框横向边上侧，T型管上侧
水平管两端的垂直安装板分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昆，包杰，罗广恩，彭丹丹，程遥，王兴，沈超明，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32