[发明专利]一种高压水环境下落物作用海底管道试验系统及方法

权利要求书

1.一种高压水环境下落物作用海底管道试验系统，其特征在于，包括压力舱(1)、左加载装置(2)、右加载装置(3)、左传动装置(4)、右传动装置(5)和侧向加载装置(6)，

所述压力舱(1)设有用于沿其轴向放置试件(7)的容置腔(101)，

所述侧向加载装置(6)包括侧向加载箱(601)和侧向加载杆(602)，所述压力舱(1)的侧壁设有侧向加载孔，所述侧向加载杆(602)可沿所述压力舱(1)的径向移动地穿设于所述侧向加载孔中，所述侧向加载杆(602)靠近所述压力舱(1)的一端设有接触压头(8)，

所述左加载装置(2)和所述右加载装置(3)分别位于所述压力舱(1)的两端，所述左加载装置(2)包括左加载箱(201)和左加载杆(202)，所述左加载杆(202)可沿所述压力舱(1)的轴向移动地连接在所述左加载箱(201)上，所述右加载装置(3)包括右加载箱(301)和右加载杆(302)，所述右加载杆(302)可沿所述压力舱(1)的轴向移动地连接在所述右加载箱(301)上，

所述左传动装置(4)和所述右传动装置(5)分别连接在所述左加载杆(202)和所述右加载杆(302)靠近所述压力舱(1)的一端，所述左传动装置(4)和所述右传动装置(5)分别用于连接试件(7)的两端且用于带动试件(7)转动。

2.根据权利要求1所述的高压水环境下落物作用海底管道试验系统，其特征在于，所述压力舱(1)的侧壁设有与所述容置腔(101)相通的进水孔、排水孔和排气孔，所述进水孔处设有进水阀(9)，所述排水孔处设有排水阀(10)，所述排气孔处设有排气阀(11)。

3.根据权利要求1所述的高压水环境下落物作用海底管道试验系统，其特征在于，所述容置腔(101)的腔壁上连接有深水摄像头(12)。

4.根据权利要求1所述的高压水环境下落物作用海底管道试验系统，其特征在于，所述左传动装置(4)和所述右传动装置(5)内均安装有轴力传感器、扭矩传感器和位移传感器。

5.根据权利要求1所述的高压水环境下落物作用海底管道试验系统，其特征在于，还包括左密封轴承箱(13)和右密封轴承箱(14)，所述左传动装置(4)通过所述左密封轴承箱(13)与试件(7)连接，所述右传动装置(5)通过所述右密封轴承箱(14)与所述试件(7)连接。

6.根据权利要求1所述的高压水环境下落物作用海底管道试验系统，其特征在于，还包括多个应变片，所述应变片用于贴设在试件(7)上。

7.根据权利要求1所述的高压水环境下落物作用海底管道试验系统，其特征在于，所述压力舱(1)具有增厚部(102)，所述增厚部(102)位于所述压力舱(1)的中部，所述侧向加载装置(6)连接于所述增厚部(102)处。

8.根据权利要求1所述的高压水环境下落物作用海底管道试验系统，其特征在于，还包括水密接头(15)，所述压力舱(1)的侧壁上设有与所述容置腔(101)相通的电气连接孔，所述水密接头(15)安装于所述电气连接孔处。

9.一种高压水环境下落物作用海底管道试验方法，其特征在于，包括：

在试件的侧壁上贴附多个沿其轴向间隔均匀分布的应变片；

将试件放置在压力舱内，在试件的左端依次连接左传动装置和左加载装置，所述试件的右端依次连接右传动装置和右加载装置；

对压力舱进行注水；

左加载装置的左加载杆和右加载装置的右加载杆朝相同/相反方向移动，对试件加载初始轴向拉/压力；左传动装置和右传动装置朝相同/相反方向移动，对试件加载初始弯矩/扭矩；

左加载装置的左加载杆和右加载装置的右加载杆朝相同方向且以相同速度移动，带动试件沿其轴向移动；左传动装置和右传动装置朝相同方向转动，带动试件转动；同时，压力舱侧壁连接的侧向加载装置的侧向加载杆沿试件的径向移动以伸入压力舱内与试件接触。

10.根据权利要求9所述的高压水环境下落物作用海底管道试验方法，其特征在于，包括：

模拟落物三维撞击：侧向加载装置的侧向加载杆撞击试件后立刻往相反方向移动离开试件；

模拟船锚摩擦刮蹭：侧向加载装置的侧向加载杆与试件接触一段时间后才离开试件，且通过改变侧向加载杆的移动量可改变其与试件的接触压力。