[实用新型]新型海底管土相互作用模型试验平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及海底管土相互作用模型试验平台。

背景技术

海底管线的安全铺设是海洋油气工程中的重要环节之一。深海中管道的铺设受到复杂的风、浪、流等环境因素的影响，管道与海床的相互作用也更加复杂，管道表现出强烈的非线性动力特性。因此，深海复杂荷载环境下管土相互作用是当前国内外研究的重点与未来的发展方向。相关的理论研究与数值模型的建立需要大量可靠而详尽的实验数据来加以验证和优化。模型试验方法具有费用低廉，易于操作、外界干扰因素少等优点，在科学研究中具有不可替代的作用。目前，国内外学者对海底管土相互作用进行了大量的试验研究，但是都不够系统，而且成熟的试验仪器也很少：有的不能真实模拟海底管道触地区的运动形态，如<段梦兰等. 深水钢悬链线立管触地区疲劳实验系统设计. 力学与实践, 2011, (33)3: 15-19>；有的只适用于砂土，不但不能考虑管道横向运动的影响，也不能得到振动幅值、频率和循环次数等因素的影响规律，详见< M.S.Hodder,B.W.Byrne.3D experiments investigating the interaction of a model SCR with the seabed.Applied Ocean Research 2009;1:1-12>。影响海底管土相互作用的因素很多，通过大量的模型试验以定量地评估这些因素对管土相互作用的影响，对于提高我国海底管线的设计水平有着非常重要的意义。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型海底管土相互作用模型试验平台，为深水海底管土相互作用试验研究提供一套新型模型试验平台，以更加真实地模拟复杂海洋环境，考虑更多因素的影响，更重要的是为数值模拟和理论研究提供可靠的模型试验技术。

为此，本实用新型采用以下技术方案：一种新型海底管土相互作用模型试验平台，它包括设置模拟海床的模型槽，其特征在于所述试验平台还设有：

1）、设置在模型槽端部的立柱（1）；

2）、支承动力装置的可升降的横梁（6），所述横梁（6）与升降驱动装置连接，所述横梁通过其升降导向机构与立柱连接；

所述动力装置包括;

3-1）、可沿水平纵向在横梁上平移的纵向活动平台（29）以及将所述纵向活动平台（29）锁紧在横梁上的锁紧机构，所述纵向活动平台处在横梁之下，通过滚动体支承在横梁上，所述横梁上设有所述水平纵向平移的导向件；

3-2）、可沿水平横向运动的横向活动支架（9），所述横向活动支架（9）处于纵向活动平台（29）之下，横向活动支架通过其平移导向装置与纵向活动平台连接，所述横向活动支架（9）的平移驱动装置安装在纵向活动平台（29）上；

3-3）、安装在横向活动支架上的油缸（11），其工作方向为垂直方向；

3-4）、被所述油缸驱动升降的竖向活动平台（37），所述竖向活动平台通过其升降导向机构与横向活动支架（9）连接；

3-5）、安装在竖向活动平台（37）上的竖向活动支架（10）；

3-6）、铰接在竖向活动支架（10）底端的转动块（40），其转动轴向为所述横向，所述转动块还配设有防止其转动的锁紧机构；

3-7）、安装在转动块（40）上的模型管道固定机构。

在采用上述技术方案的基础上，本实用新型还可采用以下进一步的技术方案：

所述横梁的升降驱动装置包括：牵引绳、牵引绳卷筒、卷筒操作手柄，所述卷筒操作手柄和牵引绳卷筒之间连接减速器，所述立柱上设置有所述牵引绳的滑轮。

所述横梁的升降导向机构为竖向卡板（5），所述卡板（5）与立柱上的导向构件滑动连接。

所述竖向活动平台的升降导向机构包括竖向直线导轨及竖向滑块，所述竖向活动平台和竖向滑块连接，所述油缸（11）与竖向活动平台和竖向滑块连接。

所述转动块所配设的锁紧机构为锁紧螺栓（39）。

所述纵向活动平台（29）的锁紧机构为处于所述导向件上的压紧板（26）。

所述模型管道固定机构包括模型管道夹套（41）以及与模型管道夹套（41）螺纹连接的锁紧螺母（45）。

本实用新型配设有模型管道（12），所述模型管道（12）的两端由密封盖（42）封闭，模型管道（12）内悬挂钢丝绳，所述模型管道内配设固定所述钢丝绳的固定板（43）。