用于深水钢悬链立管触地段试验平台的端部约束装置的制作方法

1.本发明实施例涉及海上油气开发钢悬链立管实验装置领域，具体涉及用于深水钢悬链立管触地段试验平台的端部约束装置。


背景技术：

2.随着各个国家对能源的需求越来越大，自从上世纪开始，人们将目光投向了海洋油气资源。作为海洋油气资源开发的关键一环，我国目前针对钢悬链立管的相关研究还处在起步阶段。由于海洋环境复杂，钢悬链立管在安装、服役等环节有可能发生破坏，造成恶劣的环境灾害和巨额的经济损失，所以钢悬链立管的受力等相关问题需要得到的解决，故而开展关于深水钢悬链立管的相关试验意义重大。
3.试验过程中，为了研究立管的实际运动和受力状态，需要立管进行多自由度的运动。然而，钢悬链线立管触地段部分较长，试验时必然要对立管进行截断处理，故而需要对截断处的立管约束进行模拟，以更好地符合实际，保证试验结果的准确性。


技术实现要素：

4.为此，本发明实施例提供一种用于深水钢悬链立管触地段试验平台的端部约束装置，通过采用直线弹簧和弯曲弹簧相结合的方式，模拟多向自由度上的约束，并且根据不同的触地段长度和材料特性，针对性进行调整，实现不同立管的特异性调整，有效地实现针对性模拟，大大降低模拟结果与实际结果的差异，提高准确性。
5.为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
6.本发明实施例提供了一种用于深水钢悬链立管触地段试验平台的端部约束装置，包括安装框，设置于所述安装框中的安装块，沿周向方向可转动地连接于所述安装块上的卡块，且所述卡块中远离所述安装块的一侧设置有用于连接深水钢悬链立管端部的安装法兰；其中，
7.所述安装块与所述安装框的内壁之间通过多根直线弹簧连接，且至少两根所述直线弹簧的轴向方向不同；
8.所述安装块中用于安装所述卡块的端面上沿周向方向形成有多段弧形槽孔，所述弧形槽孔中可拆卸地嵌合有弹性方向与所述弧形槽孔的延伸方向相同的弯曲弹簧，所述弯曲弹簧一端抵接于所述弧形槽孔的其中一个端面上，另一端抵接于所述卡块中位于所述弧形槽孔中的侧面上。
9.作为本发明的一种优选方案，所述安装框包括位于所述安装块中背离所述卡块一侧的背板，以及自所述背板的两端沿所述安装法兰的轴线方向延伸的侧板；且，
10.所述背板和两块所述侧板上各自与所述安装块之间通过直线弹簧连接，且所述直线弹簧的轴线与所述安装法兰的轴线相平行或垂直。
11.作为本发明的一种优选方案，所述安装块包括自靠近所述背板一侧顺次设置且同轴的连接部和卡接部，所述连接部形成为方块结构，所述卡接部形成为盘状结构；且，
12.所述直线弹簧连接于所述连接部上；
13.所述卡接部中背离所述连接部的端面上形成有所述弧形槽孔。
14.作为本发明的一种优选方案，所述卡块包括用于卡接于所述弧形槽孔中的卡接段，以及自所述卡接段背离所述安装块延伸形成的安装段，所述安装法兰设置于所述安装段上；其中，
15.所述卡接段包括相对设置且形成有间隙的卡板，两块所述卡板中相对的侧面上形成有嵌合槽，所述弧形槽孔中靠近所述卡块的中轴线的一侧中靠近所述卡块的端面沿径向方向向外凸起形成为弧形卡凸，所述嵌合槽嵌合位于所述弧形卡凸中。
16.作为本发明的一种优选方案，形成有弧形槽孔的安装块的端面沿径向方向向内凹陷形成有容纳腔，所述容纳腔中设置有一组相对的弧形凸板，且两块所述弧形凸板之间通过伸缩件连接，以使得两块所述弧形凸板能够相互靠近或远离，且两块所述弧形凸板能够沿径向方向移动至端部位于所述弧形槽孔中并形成为所述弧形卡凸；
17.所述弧形凸板的端面凹陷形成有多个用于卡接所述嵌合槽的卡槽。
18.作为本发明的一种优选方案，所述伸缩件包括可自转地设置于所述容纳腔中，且内壁形成为内螺纹的转管，螺接于所述转管中的一组外螺纹管，以及设置于所述容纳腔中用于限制所述外螺纹管自转的导条，且两根所述外螺纹管各自从所述转管的其中一端延伸至部分位于所述外螺纹管的外部，两块所述弧形凸板分别连接于其中一根所述外螺纹管上。
19.作为本发明的一种优选方案，两根所述外螺纹管上的外螺纹的螺旋方向相反。
20.本发明的实施方式具有如下优点：
21.1、本发明提供的端部约束装置能够提供多向自由度的约束，更好地模拟试验管件所受的实际约束；
22.2、当更换不同的试验管件时，可以通过对直线弹簧和弯曲弹簧的刚度、长度等特性的针对性个调整，实现端部所受约束的变性模拟，更好地针对不同试验管件的针对性模拟，提高准确性，且整体更换相对简单，能够方便地进行操作；
23.3、在整体试验条件及目的等发生改变时，端部约束装置可整体调整或更换，便于实际试验操作过程的便捷更换调整。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
25.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
26.图1为本发明实施例提供的端部约束装置的结构示意图；
27.图2为本发明实施例提供的端部约束装置的正视图；
28.图3为本发明实施例提供的端部约束装置的局部结构示意图；
29.图4为本发明实施例提供的安装块和卡块的局部结构示意图；
30.图5为本发明实施例提供的其中一种卡接段的结构示意图；
31.图6为本发明实施例提供的安装法兰的结构示意图；
32.图7为本发明实施例提供的卡接部的局部内部结构示意图。
33.图中：
[0034]1‑
混凝土平台；2
‑
试验管件；3
‑
底板；4
‑
螺栓；5
‑
管件法兰；6
‑
安装法兰；7
‑
安装块；8
‑
卡块；9
‑
直线弹簧；10
‑
弯曲弹簧；11
‑
背板；12
‑
侧板；13
‑
连接部；14
‑
卡接部；15
‑
弧形槽孔；16
‑
卡接段；17
‑
安装段；
[0035]
141
‑
弧形凸板；142
‑
卡槽；143
‑
转管；144
‑
外螺纹管；145
‑
导条；
[0036]
161
‑
卡板；162
‑
嵌合槽。
具体实施方式
[0037]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
以下通过具体实施例进行进一步的阐述。
[0039]
如图1
‑
图7所示，本发明提供了一种用于深水钢悬链立管触地段试验平台的端部约束装置，该端部约束装置可以通过可拆卸的方式连接于混凝土平台1上，以便于端部约束装置的更换与调节。例如，在一种优选的实施例中，可以通过将该端部约束装置安装于底板3上，并进一步通过螺栓4使得底板3和混凝土平台1以可拆卸的方式进行安装，从而使得整个端部约束装置相对于混凝土平台1实现可拆卸地设置。
[0040]
进一步地，该端部约束装置包括通过背板11和侧板12配合组成的安装框，通过直线弹簧9与安装框的内壁相连接的安装块7，以及卡接于安装块7上的卡块8，且卡块8中远离安装块7的一侧设置有安装法兰6，安装法兰6用于与试验管件2端部的管件法兰5连接以实现试验管件2的定位安装。同时，安装块7中用于安装卡块8的端面上沿周向方向形成有多段弧形槽孔15，弧形槽孔15中可拆卸地嵌合有弹性方向与弧形槽孔15的延伸方向相同的弯曲弹簧10，弯曲弹簧10一端抵接于弧形槽孔15的其中一个端面上，另一端抵接于卡块8中位于弧形槽孔15中的侧面上。当然，这里的安装法兰6与管件法兰5之间可以通过螺栓4进行连接。需要进一步说明的是，形成有弧形槽孔15的安装块7可提供扭转刚度。
[0041]
更为优选的实施例中，上述直线弹簧9和弯曲弹簧10均为可拆卸地设置，以使得其能够更好地根据试验要求选择弹簧的刚度。这里的直线弹簧9和弯曲弹簧10的可拆卸设置可以采用任意合适的方式，例如，可以通过可拆卸地安装于安装框和弧形槽孔15中的钢板进行安装，上述弹簧可以焊接与钢板上，钢板可以通过螺钉等可拆卸方式安装于安装框和弧形槽孔15中。
[0042]
为了更好地提高整体结构的稳定性，这里形成有弧形槽孔15的部分安装块7的结构可以进一步具体限定为：弧形槽孔15为两个，且以安装块7的中点对称设置，弯曲弹簧10一端连接于弧形槽孔19的其中一个端壁上，另一端连接于卡块8上。当然，这里的连接方式
可以进一步选择为焊接。
[0043]
同时，进一步地，为了使得卡块8能够更好地卡接，且弯曲弹簧10能够根据实际情况调整其长度，以实现扭力的调整，形成有弧形槽孔15的安装块10的端面沿径向方向向内凹陷形成有容纳腔，容纳腔中设置有一组相对的弧形凸板141，且两块弧形凸板141之间通过伸缩件连接，以使得两块弧形凸板141能够相互靠近或远离，且两块弧形凸板141能够沿径向方向移动至端部位于弧形槽孔15中并形成为弧形卡凸；弧形凸板141的端面凹陷形成有多个用于卡接嵌合槽162的卡槽142。伸缩件包括可自转地设置于容纳腔中，且内壁形成为内螺纹的转管143，螺接于转管143中的一组外螺纹管144，以及设置于容纳腔中用于限制外螺纹管144自转的导条145，且两根外螺纹管144各自从转管143的其中一端延伸至部分位于外螺纹管144的外部，两块弧形凸板141分别连接于其中一根外螺纹管144上。两根外螺纹管144上的外螺纹的螺旋方向相反。当然，这里的设置有伸缩件的端面可以形成为开放，而安装段17则可以与卡接段16连接的同时形成有一定的间隙，以便于对转管143进行转动调节。上述设置方式可以在调整的过程中，通过转动转管143，将弧形凸板141收入容纳腔，当卡板161调节至适当的位置时，则反向转动转管143，弧形凸板141至少部分移动至容纳腔外部，通过卡槽142与卡块8的配合有效地实现定位卡合。并且，可以通过设置多个卡槽142，从而实现弯曲弹簧10长度的调节。
[0044]
在试验过程中，试验管件2浮于土体之上，经数值计算，试验管件2的端部约束端运动位移较小，因此选用刚度较强的弹簧足以对其进行约束。连接在安装块7上的八根弹簧限制了试验管件2沿轴向、径向、垂向的位移以及绕试验管件2径向和垂向的旋转。当试验管件2绕轴向旋转时，卡接部14上的弯曲弹簧10或被拉伸，或被压缩，因而对试验管件2该方向的扭转进行了约束。在研究不同试验管件2或不同问题时，可将直线弹簧9和/或弯曲弹簧10进行更换，或将上部的端部约束装置整体拆卸或更换，以匹配新的试验目标。
[0045]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。