本发明专利技术涉及海洋工程试验技术领域，尤其涉及一种海底管道拖曳破坏试验装置，包括管土试验箱、试验管件机构、锚链拖曳破坏机构及检测数据采集机构，管土试验箱内铺设有试验土体层及碎石保护层，试验管件机构埋设于管土试验箱的试验土体层与碎石保护层之间，锚链拖曳破坏机构的滑轮套装于滑轮安装轴上，钢丝绳一端与管土试验箱固定，另一端绕过滑轮后由动力驱动器牵引，锚安装于钢丝绳上，检测数据采集机构用以采集试验管件机构的应力应变数据及锚移动速度数据，并将数据传输给计算机。本发明专利技术提供的装置便于研究碎石保护层的保护效果和机理，进而研究锚与碎石保护层的参数变化对管道拖曳破坏的影响。拖曳破坏的影响。拖曳破坏的影响。
【技术实现步骤摘要】
一种海底管道拖曳破坏试验装置
[0001]本申请涉及海洋工程试验
，尤其涉及一种海底管道拖曳破坏试验装置。
技术介绍
[0002]近年来，船舶运输业已取得充分发展，为取得更大的运输效益，船舶吨位体积逐渐增大，锚的重量也随之增加；同时随着船舶数量的增加，抛锚拖曳次数与区域也越发频繁密集，进而与海底管道的铺设区域产生重叠，加上抛锚拖曳潜在的随意性，将会给海底管线带来一定的风险，导致发生海底管线拖曳受损事故。
[0003]为了避免抛锚拖曳时对海底管线造成破坏，在实际工程中常用碎石保护层对海底管道进行保护。由于海底环境比较复杂，很难到实际环境中去研究碎石保护层的保护效果和机理，因此需要合适的试验装置来模拟海底管道拖曳破坏，进而研究试验中锚与碎石保护层的参数变化对管道拖曳破坏的影响。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种海底管道拖曳破坏试验装置，通过模拟海底土层管道设置情况及管道上方的碎石保护层，并采用锚链拖曳破坏机构模拟锚经过管道上方碎石保护层，然后采集管道的应力应变数据及锚经过管道上方碎石保护层时的移动速度数据，方便研究碎石保护层的保护效果和机理，进而研究锚与碎石保护层的参数变化对管道拖曳破坏的影响。
[0005]本专利技术通过以下方案予以实现：一种海底管道拖曳破坏试验装置，其包括管土试验箱、试验管件机构、锚链拖曳破坏机构及检测数据采集机构，所述管土试验箱内铺设有试验土体层及铺设于试验土体层上方的碎石保护层，试验管件机构埋设于管土试验箱的试验土体层与碎石保护层之间，所述锚链拖曳破坏机构包括滑轮安装轴、滑轮、钢丝绳、锚及动力驱动器，所述滑轮安装轴安装在管土试验箱一端，所述滑轮套装于滑轮安装轴上，所述钢丝绳一端与管土试验箱固定，钢丝绳另一端绕过滑轮后由动力驱动器牵引运行，所述锚安装于钢丝绳上且位于管土试验箱内，所述检测数据采集机构用以采集试验管件机构的应力应变数据及锚经过试验管件机构上方的碎石保护层时的移动速度数据，并将数据传输给计算机。
[0006]进一步，管土试验箱一端固定安装有两个连接轴，每个所述连接轴上均转动的安装有滑轮支架，所述滑轮安装轴两端分别与相应的滑轮支架固定连接。
[0007]优化的，滑轮支架为伸缩式滑轮支架。
[0008]优化的，试验管件机构包括管道模型、管道模型支撑及加压系统，管道模型支撑固定安装于管土试验箱内支撑住管道模型，所述加压系统用以向管道模型内加压至设定内压。
[0009]进一步，检测数据采集机构包括柔性薄膜压力传感器、应变片、激光测速仪及数据采集仪，所述柔性薄膜压力传感器均匀地粘贴于管道模型的内外壁上，应变片均匀地粘贴
于管道模型的内外壁上，所述激光测速仪安装于管土试验箱上且与管道模型对应处，所述数据采集仪固定安装在管土试验箱外。
[0010]优化的，柔性薄膜压力传感器及应变片交错设置。
[0011]进一步，管土试验箱内端部安装有锚拖曳保护机构，所述锚拖曳保护机构与动力驱动器通过线缆连接。
[0012]专利技术的有益效果：1.管土试验箱可根据实际工程中不同海床土壤情况进行配置对应的土壤，有效模拟海底管道埋设环境，上层可铺设不同厚度与密度种类的碎石形成对应碎石保护层，以便测试不同碎石保护层对管道的保护效果；2.通过锚链拖曳破坏装置可以模拟锚经过管道上方碎石保护层，然后采集管道的应力应变数据及锚经过管道上方碎石保护层时的移动速度数据，方便研究锚与碎石保护层的参数变化对管道拖曳破坏的影响；3.锚链拖曳破坏装置的滑轮支架连接处可转动，同时也可进行伸缩，进而可以实现拉锚时锚的不同角度变化，以模拟不同角度锚的拖曳作用对海底管道破坏的试验。
附图说明
[0013]图1是本专利技术总体装配结构示意图。
[0014]图2是本专利技术管土试验箱的爆炸结构示意图。
[0015]图3是本专利技术锚链拖曳破坏机构结构示意图。
[0016]图4是本专利技术试验管件机构结构示意图。
[0017]图中：1.管土试验箱，2.计算机，3.数据采集仪，4.试验管件机构,5.连接轴，6.滑轮支架，7.滑轮安装轴,8.动力驱动器，9.滑轮，10.锚拖曳保护机构，11.钢丝绳，12.激光测速仪，13.下底座，14.中箱体，15.上箱体，16.卸土盖，17. 锚，18.管道模型，19.管道模型法兰，20.支撑法兰，21.加压系统，22.上支撑杆，23.下支撑杆,24. 通孔。
具体实施方式
[0018]一种海底管道拖曳破坏试验装置，其总体装配示意图如附图1所示，包括管土试验箱1、试验管件机构4、锚链拖曳破坏机构及检测数据采集机构。
[0019]管土试验箱内铺设试验土体层及碎石保护层，试验土体层可根据实际工程中不同海床土壤情况进行配置对应的土壤，通过铺设均匀及夯实以达到预设的密度和含水率，有效模拟海底管道埋设环境，上层可铺设不同厚度与密度种类的碎石，形成对应碎石保护层，以便测试不同碎石保护层对管道的保护效果。
[0020]管土试验箱的爆炸结构示意图如附图2所示，管土试验箱呈长方体上方开口结构，并且可以根据需要设计成多层结构，方便模拟多种厚度的试验土体、保护碎石及不同管径的海洋环境情况，管土试验箱可以设计成如下结构，包括下底座13、上箱体15及多层中箱体14，多层中箱体依次密封地摞装于下底座上，上箱体密封地安装于上层中箱体上，同时管土试验箱还可以在下底座底部开设卸土口，卸土口处密封地安装卸土盖16，方便土体卸载与排水。
[0021]试验管件机构埋设于管土试验箱的试验土体层与碎石保护层之间，锚链拖曳破坏
机构结构示意图如附图3所示，锚链拖曳破坏机构包括滑轮安装轴7、滑轮9、钢丝绳11、锚17及动力驱动器8，滑轮安装轴安装在管土试验箱一端，所述滑轮套装于滑轮安装轴上，钢丝绳一端与管土试验箱固定，钢丝绳另一端绕过滑轮后由动力驱动器驱动运行，锚安装于钢丝绳上且位于管土试验箱内，检测数据采集机构负责采集试验管件机构的应力应变数据及锚经过试验管件机构上方土层时的移动速度数据，并将数据传输给计算机。
[0022]具体的，检测数据采集机构包括柔性薄膜压力传感器（未示出）、应变片（未示出）、激光测速仪12及数据采集仪3，柔性薄膜压力传感器均匀地粘贴于管道模型的内外壁上，应变片均匀地粘贴于管道模型的内外壁上，激光测速仪安装于管土试验箱上且与管道模型对应处，数据采集仪固定安装在管土试验箱外。在试验中，激光测速仪可以检测锚经过管道模型上方的碎石保护层时的拖曳速度，柔性薄膜压力传感器及应变片可以检测出锚经过管道模型上方的碎石保护层时管道模型的变化，并通过数据采集仪对相应的数据进行采集，输送给计算机2，方便研究锚与碎石保护层的参数变化对管道拖曳破坏的影响。
[0023]试验时，在管土试验箱充入适量的水，锚链拖曳破坏装置的动力驱动器可以采用驱动电机，在驱动电机的转轴上连接钢丝绳绕筒，将钢丝绳缠绕在钢丝绳绕筒上，或者将钢丝绳直接缠绕在转轴上，驱动电机的转轴旋转，带动钢丝绳运动，从而拖曳锚运动，而本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海底管道拖曳破坏试验装置，其特征在于：包括管土试验箱、试验管件机构、锚链拖曳破坏机构及检测数据采集机构，所述管土试验箱内铺设有试验土体层及铺设于试验土体层上方的碎石保护层，试验管件机构埋设于管土试验箱的试验土体层与碎石保护层之间，所述锚链拖曳破坏机构包括滑轮安装轴、滑轮、钢丝绳、锚及动力驱动器，所述滑轮安装轴安装在管土试验箱一端，所述滑轮套装于滑轮安装轴上，所述钢丝绳一端与管土试验箱固定，钢丝绳另一端绕过滑轮后由动力驱动器牵引运行，所述锚安装于钢丝绳上且位于管土试验箱内，所述检测数据采集机构用以采集试验管件机构的应力应变数据及锚经过试验管件机构上方的碎石保护层时的移动速度数据，并将数据传输给计算机。2.根据权利要求1所述的一种海底管道拖曳破坏试验装置，其特征在于：所述管土试验箱一端固定安装有两个连接轴，每个所述连接轴上均转动的安装有滑轮支架，所述滑轮安装轴两端分别与相应的滑轮支架固定连接。3.根据权利要求2所述的一种海底管道拖曳破坏试验...
【专利技术属性】
技术研发人员：余杨，吴金钊，李振眠，张志炜，尤耀峰，余建星，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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