专利名称：一种脐带缆最小弯曲半径的试验装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种试验装置及其使用方法，特别涉及一种脐带缆最小弯曲半径的试验装置及其使用方法。
背景技术：
随着海上油气田开发水深的不断增加，水下生产技术以其显著的技术优势、可观的经济效益得到全球各大石油公司的广泛关注。脐带缆是水下生产系统的关键设备之一。水下生产系统的脐带缆是电缆(动力缆或信号缆)、光缆(单模或多模光缆)、液压或化学药剂管(钢管或软管)的组合，主要作用是连接上部�？楹退律低常环矫嫖律低程峁┑�、气、液压动力和化学注入通道，另一方面为上部�？榈目刂菩藕乓约八律� 系统提供数据传输通道。在脐带缆的结构设计、材料选用和工装工艺等方面，目前我国已经开展了相应的研究工作。与此同时，开展脐带缆的测试研究工作也非常必要，它可以为相关的企业、研究院所和油气公司提供研究和测试的平台。脐带缆在安装和正常使用过程中，当其受到的弯曲超过其设计的最小弯曲半径时，脐带缆的各个组成单元受到弯曲影响，其性能指标可能下降。比如光缆部分，光单元中的光纤受到弯曲影响，可能会产生明显的附加衰减；钢管构件受弯，可能造成其变形损坏等等。脐带缆最小弯曲半径试验是模拟脐带缆在安装和正常使用过程中，使脐带缆弯曲至其最小弯曲半径，然后对其设计的各项性能指标进行检测。现有的脐带缆最小弯曲半径试验装置，结构相对复杂；而且在弯曲半径相对固定或改变弯曲半径时，其设置比较繁琐，不容易操作且测量的周期较长。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单、易操作的脐带缆最小弯曲半径的试验装置及其使用方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种脐带缆最小弯曲半径的试验装置，其特征在于它包括一试验台，所述试验台一侧间隔设置有一固定装置和一拉伸装置，所述固定装置的延长线上水平间隔设置有若干锚固桩，与之相对应，所述拉伸装置的延长线上间隔设置有若干轨道；离所述固定装置和所述拉伸装置最远端的锚固桩和轨道之间亦设置有若干呈放射状分布的轨道；每一所述轨道内均设置有一移动桩；各所述移动桩位于各相应所述轨道的最内端时，依次连接各所述锚固桩和移动桩的轨迹为一 U形构型线，所述U形构型线的两伸出段为平行的两条直线，弯曲段为一半圆形弧线。所述拉伸装置的延长线上间隔设置的若干所述轨道与所述拉伸装置的延长线相互垂直。每一所述呈放射状分布的轨道和所述半圆形弧线的交点的切线，与该所述呈放射状分布的轨道相互垂直。每一所述锚固桩和每一所述移动桩的上、下直径较大，中部直径渐缩，且表面光滑。一种脐带缆最小弯曲半径的试验装置的使用方法，其特征在于1)截取一段脐带缆试样，在中部对其折弯形成一个“U形”，并将其水平放置在试验台上；2)根据脐带缆试样的不同种类的选用拉伸装置，并将脐带缆试样的一端固定在加载装置上，另一端固定在拉伸装置上；3)根据试验要求确定最小弯曲半径，通过改变各轨道内的移动桩的位置，形成满足最小弯曲试验要求的弯曲支点；4)①确认脐带缆试样与加载装置和拉伸装置固定牢固；②确定脐带缆试样在试验过程与各锚固桩和移动桩紧密贴合；5)根据试验要求利用加载装置对脐带缆试样施加载荷，使脐带缆试样的弯曲达到最小弯曲半径直至试验结束。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于在试验台上设置了加载装置、拉伸装置、锚固桩和轨道，在轨道内又设置了移动桩；使用时，将脐带缆试样的一端固定在加载装置上，另一端固定在拉伸装置上，通过改变移动桩的位置就可以简单快捷地改变脐带缆的弯曲半径，因此，本发明不仅满足了不同的试验要求，节省了成本和试验时间，而且结构简单、易操作。2、本发明由于将锚固桩和移动桩的上、下直径较大，中部直径渐缩，以使它们能有效地与脐带缆试样贴合，确保脐带缆试样不滑落，保证了试验的安全；·且它们的表面光滑平整，确保在安装和试验过程中不损伤脐带缆试样的表面。本发明可以广泛地用于脐带缆相关的企业、研究院所和油气公司，为其提供研究和测试的平台。
图I是本发明装置的机构示意2是本发明装置的俯视图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图I、图2所示，本发明装置包括一设置在地基I上的试验台2，在试验台2上设计一条U形的构型线(如图2中虚线所示)。U形构型线的弯曲段3为一半圆弧线。在U形构型线的出线端设置一加载装置4，以对脐带缆试样5施加相应的载荷；在U形构型线的返回端设置一拉伸装置6，以对脐带缆试样5进行拉伸。在加载装置4至弯曲段3的起点之间的直线上，间隔设置若干固定连接在试验台2上的锚固桩7，且最后一个锚固桩71位于弯曲段3的起点；在拉伸装置6至弯曲端3的终点之间的直线上间隔设置若干垂直的轨道8，且最后一个轨道81位于弯曲段3的终点；在弯曲段3的线段上也间隔设置若干呈放射状分布的轨道8，每一呈放射状分布的轨道8和弯曲段3交点的切线与该轨道8相互垂直。在每一条轨道8内设置一移动桩9。上述实施例中，试验台2作为整个试验装置的支撑构架，一般是钢架结构；加载装置4可以采用各种常规的现有技术实现；拉伸装置6不但可以采用各种常规的现有技术实现，还可以采用本申请人专利号为CN 202305323U，名称为“一种脐带缆的拉伸夹具”中描述的拉伸装置。上述实施例中，各轨道8的长度由本发明装置设计的最大弯曲半径来确定，即由从弯曲段3的起点至轨道81内移动桩9的最远距离决定；而本发明装置设计的最小弯曲半径则取决于U形构型线的弯曲段3的半径。
上述实施例中，锚固桩7和移动桩9的上、下直径较大，中部直径渐缩，且表面光滑，以利于脐带缆试样5的围绕和移动。如图2所示，根据锚固桩7和移动桩9的位置不同，可以将脐带缆试样5分为三个区域。即第一区域为直线区域，是指从加载装置4至弯曲段3的起点之间的区域，该区域内脐带缆试样5是直线的，因此脐带缆试样5不易发生损坏；第二区域是弯曲区域，是指弯曲段3的轨道8内的移动桩9所支撑的脐带缆试样5的区域，该区域为曲率变化最大的区域，是试验检测脐带缆试样5所主要检测考证的区域；第三区域是联动区域，是指从轨道81内的移动桩9至拉伸装置6之间的区域，该区域内的脐带缆试样5的位置是由第二弯曲区域所决定，因此称为联动区域，该区域内的脐带缆试样5，呈自然的流线型。应用上述的一种脐带缆最小弯曲半径试验装置的使用方法，包括以下步骤I)制备脐带缆试样
截取一段长度合适的脐带缆试样5，在脐带缆试样5的中部对其折弯形成一个近似“U形”，将脐带缆试样5调整好位置后水平放置在试验台2上。2)固定脐带缆试样根据不同类型的脐带缆试样5选用合适的加载装置4和拉伸装置6，将脐带缆试样5的一端固定在加载装置4上，脐带缆试样5的另一端固定在拉伸装置6上。3)设定最小弯曲半径根据不同的试验要求确定最小弯曲半径，通过改变各移动桩9在其相应的轨道8的位置，形成满足最小弯曲试验要求的弯曲支点。4)安全确认①在试验准备完成后，应确认脐带缆试样5与加载装置4和拉伸装置6固定牢固。②确定脐带缆试样5在试验过程中与各锚固桩7和各移动桩9紧密贴合，如果脐带缆试样5从锚固桩7或移动桩9的表面滑落，必要时采取相应的固定措施或终止试验。5)施加载荷通电启动本发明装置。根据试验要求利用加载装置4对脐带缆试样5施加载荷，使脐带缆试样5的弯曲达到最小弯曲半径，试验结束。在给脐带缆试样5加载荷的过程中，应确保脐带缆试样5与各移动桩9的接触面相互贴合。必要时应该终止试验，重新调整各移动桩9和脐带缆试样5的位置后再进行试验。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种脐带缆最小弯曲半径的试验装置，其特征在于它包括一试验台，所述试验台一侧间隔设置有一固定装置和一拉伸装置，所述固定装置的延长线上水平间隔设置有若干锚固桩，与之相对应，所述拉伸装置的延长线上间隔设置有若干轨道；离所述固定装置和所述拉伸装置最远端的锚固桩和轨道之间亦设置有若干呈放射状分布的轨道；每一所述轨道内均设置有一移动桩；各所述移动桩位于各相应所述轨道的最内端时，依次连接各所述锚固桩和移动桩的轨迹为一 U形构型线，所述U形构型线的两伸出段为平行的两条直线，弯曲段为一半圆形弧线。
2.如权利要求I所述的一种脐带缆最小弯曲半径的试验装置，其特征在于所述拉伸装置的延长线上间隔设置的若干所述轨道与所述拉伸装置的延长线相互垂直。
3.如权利要求I所述的一种脐带缆最小弯曲半径的试验装置，其特征在于每一所述呈放射状分布的轨道和所述半圆形弧线的交点的切线，与该所述呈放射状分布的轨道相互垂直。
4.如权利要求2所述的一种脐带缆最小弯曲半径的试验装置，其特征在于每一所述呈放射状分布的轨道和所述半圆形弧线的交点的切线，与该所述呈放射状分布的轨道相互垂直。
5.如权利要求I或2或3或4所述的一种脐带缆最小弯曲半径的试验装置，其特征在于每一所述锚固桩和每一所述移动桩的上、下直径较大，中部直径渐缩，且表面光滑。
6.如权利要求I 5任一项所述的一种脐带缆最小弯曲半径的试验装置的使用方法，其特征在于 1)截取一段脐带缆试样，在中部对其折弯形成一个“U形”，并将其水平放置在试验台上； 2)根据脐带缆试样的不同种类的选用拉伸装置，并将脐带缆试样的一端固定在加载装置上，另一端固定在拉伸装置上； 3)根据试验要求确定最小弯曲半径，通过改变各轨道内的移动桩的位置，形成满足最小弯曲试验要求的弯曲支点； 4)①确认脐带缆试样与加载装置和拉伸装置固定牢固； ②确定脐带缆试样在试验过程与各锚固桩和移动桩紧密贴合； 5)根据试验要求利用加载装置对脐带缆试样施加载荷，使脐带缆试样的弯曲达到最小弯曲半径直至试验结束。
全文摘要
本发明涉及一种脐带缆最小弯曲半径的试验装置及其使用方法，它包括一试验台，所述试验台一侧间隔设置有一固定装置和一拉伸装置，所述固定装置的延长线上水平间隔设置有若干锚固桩，与之相对应，所述拉伸装置的延长线上间隔设置有若干轨道；离所述固定装置和所述拉伸装置最远端的锚固桩和轨道之间亦设置有若干呈放射状分布的轨道，每一所述轨道内均设置有一移动桩。本发明具有结构简单、易操作且简单快捷地改变脐带缆的弯曲半径，可以广泛地用于脐带缆相关的企业、研究院所和油气公司。
文档编号G01B5/213GK102889844SQ20121035236
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者郭宏, 屈衍, 于晶, 黄宇, 陈晓阳, 李星辰, 王珏, 李博, 许文虎, 闫嘉钰, 李阳, 郑利军, 刘太元, 张金环, 王春红, 郭毅 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油研究总院, 上海电缆研究所
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