【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及属于船上辅助设备，特别是涉及一种深水管缆张力与扭矩测试装置及测试方法。
技术介绍
1、深水管缆是一种特殊的立管、电缆和光缆，将电力、信号、液压流体、化学药剂、海底矿产以及油气等资源从水上的设备传输到水下的设备，扮演着深海与陆地之间的关键桥梁角色，其安全性至关重要。然而，深水管缆作业环境复杂，深水（数千米）使用条件下承受巨大的自重拉力、上部船舶拖曳力、浪、流、内部液体等作用，可能发生拉伸、扭转破坏，必须对其顶张力（靠近船体位置的张力）及扭矩进行测量。
2、现有的张力的测试要求是：将缆打断并将上下两截缆连接到张力传感器的两端。然而，深水管缆内部铺设光缆、电缆线，且有传输化学等物质的软管，一旦打断将使缆的功能性完全丧失。另一种缆张力测试手段是测试卷盘机的扭矩，然而，当缆动态摆动过程中，缆的张力方向与卷盘不完全相切，由扭矩除以半径间接推测张力的方式存在较大误差。另一方面，扭矩测试要求是：将扭矩传感器紧密抱住深水管缆。然而，深水管缆设置在远离船舷位置，且不断下放，下放到位后再进行人工安装抱紧装置施工困难。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种深水管缆张力与扭矩测试装置及测试方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供了一种深水管缆张力与扭矩测试装置，包括：
4、支撑装置；
5、上部夹紧装置，其通过万向铰接机构与所述支撑装置连接；
6、下部夹
7、张力传感器，其设置在所述上部夹紧装置和下部夹紧装置之间，张力传感器的两端分别与所述上部夹紧装置和下部夹紧装置可拆卸连接。
8、在有的实施例中，所述支撑装置包括上部水平支撑板、下部水平支撑板、竖向支撑板和支撑杆，所述上部水平支撑板和下部水平支撑板分别与所述竖向支撑板固定，所述支撑杆支撑于所述上部水平支撑板和下部水平支撑板之间；
9、所述深水管缆张力与扭矩测试装置还包括分别设置于所述上部水平支撑板和下部水平支撑板上的顶升机构，用于支撑所述上部夹紧装置和所述下部夹紧装置。
10、在有的实施例中，所述上部夹紧装置和所述下部夹紧装置的结构相同，所述上部夹紧装置和所述下部夹紧装置包括舵机、椭圆柱、滚轮、左夹紧臂、右夹紧臂、弹簧一、左缆卡和右缆卡；所述左夹紧臂和所述右夹紧臂相对设置，且所述左夹紧臂和右夹紧臂的尾端分别通过万向铰连接所述竖向支撑板，所述左夹紧臂和右夹紧臂的尾端内侧相对设置有所述滚轮，所述上部夹紧装置的舵机连接于所述上部水平支撑板的底部，且通过所述椭圆柱传动连接于所述上部夹紧装置的两个所述滚轮之间，所述下部夹紧装置的舵机连接于所述下部水平支撑板的顶部，且通过所述椭圆柱传动连接于所述下部夹紧装置的两个所述滚轮之间；所述左夹紧臂和所述右夹紧臂的臂体之间通过所述弹簧一连接，所述左缆卡和右缆卡分别设置于所述左夹紧臂和所述右夹紧臂的首端，所述左缆卡和右缆卡的内侧为用于夹紧深水管缆的夹持部，所述夹持部内环向分布有所述应变片，所述左缆卡和右缆卡的前侧还设置有供所述深水管缆穿过的槽口；所述上部夹紧装置的所述左缆卡和右缆卡与所述下部夹紧装置的所述左缆卡和右缆卡之间通过张力传感器连接装置连接所述张力传感器。
11、在有的实施例中，所述上部水平支撑板的上表面设置有两个顶升机构，分别用于支撑所述上部夹紧装置的所述左夹紧臂和右夹紧臂。
12、在有的实施例中，所述下部水平支撑板的上表面设置有两个顶升机构，分别用于支撑所述下部夹紧装置的所述左夹紧臂和右夹紧臂。
13、在有的实施例中，所述滚轮通过支撑轴安装于所述左夹紧臂或所述右夹紧臂尾端设置的滚轮槽内。
14、在有的实施例中，所述上部夹紧装置的左缆卡和右缆卡的底部和所述下部夹紧装置的左缆卡和右缆卡的顶部均设置有楔形卡档。
15、在有的实施例中，所述张力传感器连接装置包括分别设置于所述张力传感器顶部和底部的上抓手和下抓手，所述上抓手与所述下抓手结构相同，均包括横向连杆、左连杆和右连杆，所述左连杆和所述右连杆分别通过滚轴连接于所述横向连杆的两侧，所述左连杆和所述右连杆与所述横向连杆之间还通过倾斜设置的弹簧二连接，所述左连杆和所述右连杆远离所述横向连杆的一端设置有与所述楔形卡档配合的卡档。
16、在有的实施例中，所述左缆卡和右缆卡的内侧设置的夹持部的直径小于深水管缆的直径。
17、本专利技术同时提出了一种深水管缆张力与扭矩测试方法，应用前述记载的深水管缆张力与扭矩测试装置，包括以下步骤：
18、步骤一，在进行深水管缆张力与扭矩测试时，首先将张力传感器连接装置的抓手打开，抓于上部夹紧装置、下部夹紧装置的楔形卡档上，进一步将其固定于支撑装置上，构成深水管缆张力与扭矩测试装置，并将竖向支撑板固定于船舷或船舷的a架上，此时所有顶升机构呈顶升状态，张力传感器、应变计数据清零；
19、步骤二，在深水管缆下放过程中，首先激活舵机，使得椭圆柱的短轴区域和左夹紧臂、右夹紧臂的滚轮接触，此时左夹紧臂、右夹紧臂呈张开状态；
20、步骤三，释放船上的卷缆机，使得深水管缆从上部夹紧装置、下部夹紧装置的左缆卡、右缆卡间穿过，深水管缆在重力作用下呈现拉伸绷紧状态，深水管缆的自重由卷缆机承担，待深水管缆达到预定释放长度后，激活下部夹紧装置的舵机，使得椭圆柱的长轴区域和左右夹紧臂的滚轮接触，带动左夹紧臂、右夹紧臂呈收紧状态，此时左缆卡和右缆卡合并夹紧深水管缆；
21、步骤四，继续下放深水管缆，此时深水管缆弯曲松弛，并由上部夹紧装置、下部夹紧装置的左缆卡、右缆卡之间槽口穿出，深水管缆的自重逐渐由下部夹紧装置的左夹紧臂、右夹紧臂承担，下部夹紧装置的应变片测得并输出深水管缆的扭矩；
22、步骤五，激活上部夹紧装置舵机，使得椭圆柱的长轴区域和左夹紧臂、右夹紧臂的滚轮接触，带动左夹紧臂、右夹紧臂呈收紧状态，此时左缆卡、右缆卡夹紧深水管缆，深水管缆的自重逐渐由下部夹紧装置的左夹紧臂、右夹紧臂承担转变为由上部夹紧装置、下部夹紧装置的左夹紧臂、右夹紧臂共同承担，下部夹紧装置的应变片测得并输出当前深水管缆的扭矩；
23、步骤六，逐渐收回上部夹紧装置、下部夹紧装置的顶升机构，使其与左夹紧臂、右夹紧臂脱离，此时上部夹紧装置、下部夹紧装置能够以万向铰为轴心上下转动，深水管缆的自重逐渐由上部夹紧装置、下部夹紧装置的左夹紧臂、右夹紧臂共同承担重新转变为由卷缆机承担，且张力传感器处于深水管缆的轴线上，其两端受力恰好为深水管缆的轴向力，即张力传感器测得并输出深水管缆的张力，下部夹紧装置的应变片测得并输出当前深水管缆的扭矩。
24、本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
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【技术保护点】
1.一种深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，所述上部夹紧装置和所述下部夹紧装置的结构相同，所述上部夹紧装置和所述下部夹紧装置包括舵机、椭圆柱、滚轮、左夹紧臂、右夹紧臂、弹簧一、左缆卡和右缆卡；所述左夹紧臂和所述右夹紧臂相对设置，且所述左夹紧臂和右夹紧臂的尾端分别通过万向铰连接所述竖向支撑板，所述左夹紧臂和右夹紧臂的尾端内侧相对设置有所述滚轮，所述上部夹紧装置的舵机连接于所述上部水平支撑板的底部，且通过所述椭圆柱传动连接于所述上部夹紧装置的两个所述滚轮之间，所述下部夹紧装置的舵机连接于所述下部水平支撑板的顶部，且通过所述椭圆柱传动连接于所述下部夹紧装置的两个所述滚轮之间；所述左夹紧臂和所述右夹紧臂的臂体之间通过所述弹簧一连接，所述左缆卡和右缆卡分别设置于所述左夹紧臂和所述右夹紧臂的首端，所述左缆卡和右缆卡的内侧为用于夹紧深水管缆的夹持部，所述夹持部内环向分布有所述应变片，所述左缆卡和右缆卡的前侧还设置有供所述深水管缆穿
4.根据权利要求3所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，所述上部水平支撑板的上表面设置有两个顶升机构，分别用于支撑所述上部夹紧装置的所述左夹紧臂和右夹紧臂。
5.根据权利要求3所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，所述下部水平支撑板的上表面设置有两个顶升机构，分别用于支撑所述下部夹紧装置的所述左夹紧臂和右夹紧臂。
6.根据权利要求3所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，所述滚轮通过支撑轴安装于所述左夹紧臂或所述右夹紧臂尾端设置的滚轮槽内。
7.根据权利要求3所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，所述上部夹紧装置的左缆卡和右缆卡的底部和所述下部夹紧装置的左缆卡和右缆卡的顶部均设置有楔形卡档。
8.根据权利要求7所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，所述张力传感器连接装置包括分别设置于所述张力传感器顶部和底部的上抓手和下抓手，所述上抓手与所述下抓手结构相同，均包括横向连杆、左连杆和右连杆，所述左连杆和所述右连杆分别通过滚轴连接于所述横向连杆的两侧，所述左连杆和所述右连杆与所述横向连杆之间还通过倾斜设置的弹簧二连接，所述左连杆和所述右连杆远离所述横向连杆的一端设置有与所述楔形卡档配合的卡档。
9.根据权利要求3所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，所述左缆卡和右缆卡的内侧设置的夹持部的直径小于深水管缆的直径。
10.一种深水管缆张力与扭矩测试方法，应用权利要求3-9任一项所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，所述上部夹紧装置和所述下部夹紧装置的结构相同，所述上部夹紧装置和所述下部夹紧装置包括舵机、椭圆柱、滚轮、左夹紧臂、右夹紧臂、弹簧一、左缆卡和右缆卡；所述左夹紧臂和所述右夹紧臂相对设置，且所述左夹紧臂和右夹紧臂的尾端分别通过万向铰连接所述竖向支撑板，所述左夹紧臂和右夹紧臂的尾端内侧相对设置有所述滚轮，所述上部夹紧装置的舵机连接于所述上部水平支撑板的底部，且通过所述椭圆柱传动连接于所述上部夹紧装置的两个所述滚轮之间，所述下部夹紧装置的舵机连接于所述下部水平支撑板的顶部，且通过所述椭圆柱传动连接于所述下部夹紧装置的两个所述滚轮之间；所述左夹紧臂和所述右夹紧臂的臂体之间通过所述弹簧一连接，所述左缆卡和右缆卡分别设置于所述左夹紧臂和所述右夹紧臂的首端，所述左缆卡和右缆卡的内侧为用于夹紧深水管缆的夹持部，所述夹持部内环向分布有所述应变片，所述左缆卡和右缆卡的前侧还设置有供所述深水管缆穿过的槽口；所述上部夹紧装置的所述左缆卡和右缆卡与所述下部夹紧装置的所述左缆卡和右缆卡之间通过张力传感器连接装置连接所述张力传感器。
4.根据权利要求3所述的深水管缆张力与扭矩测试装置，其特征在于，所述上部水平支撑板的上表面设置有两个顶升机构，分别...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐明强，李磊，王树青，刘建成，赵海旭，李英，于立伟，黄朝俊，刘文成，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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