一种动态缆内外摩擦测试方法及动态缆测试装置与流程

1.本发明涉及动态缆测试技术领域，尤其是指一种动态缆内外摩擦测试方法及动态缆测试装置。


背景技术：

2.动态缆是海洋风电场、海洋油气开发的重要装备，其用于对水下生产系统之间或水下生产系统与水上浮体之间进行连接，是电能、控制信号的传输通道。动态缆包括敷设在海洋中时刻受到波浪、海流、风以及浮体运动等动态载荷影响的光缆、电缆、脐带缆等。
3.在动态缆的敷设过程中，通常需要借助牵引机或张紧器等设备进行线缆敷设，又由于动态缆一般包括多根非粘结的内芯、铠装钢丝、外护套以及填充层，自身结构特殊，因此在敷设过程中，为了尽量保障无伤敷设，牵引机或张紧器采用多大的挤压力就至关重要，而这都取决于动态缆自身内外摩擦系数这一性能参数。
4.现有技术中已经有较多对材料内外摩擦系数进行测试计算的内外摩擦测试方法以及测试装置，但是现有技术中测试方法以及测试装置基本都是针对普通常规材料设置的，并不能适用于自身结构特殊、承受载荷复杂的动态缆。动态缆的内外摩擦测试目前还缺乏统一的测试方法以及与之适配的测试装置。


技术实现要素：

5.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中内外摩擦测试方法和测试装置仅适用于普通常规材料，不能适用于动态缆测试的问题，提供一种动态缆内外摩擦测试方法及动态缆测试装置。
6.第一方面，为解决上述技术问题，本发明提供了一种动态缆内外摩擦测试方法，包括以下步骤：
7.s1，安装动态缆：
8.固定安装动态缆的一端，动态缆的另一端为自由端；
9.s2，加载正压力：
10.加载正压力pi至动态缆的外护套缆身部位并保持；
11.s3，加载外摩擦测试拉力：
12.加载外摩擦测试拉力至动态缆的固定端，直至动态缆和正压力加载处发生滑动后卸载测试拉力，重复测试多次，记录动态缆滑动前的最大外摩擦测试拉力t
m1
；
13.s4，准备内摩擦测试：
14.剥落动态缆固定端的外护套，外露出端部的铠装钢丝，重复s2加载正压力操作；
15.s5，加载内摩擦测试拉力：
16.加载内摩擦测试拉力至动态缆外露出铠装钢丝的端部，直至动态缆的铠装钢丝和外护套发生滑动后卸载测试拉力，记录滑动前的最大内摩擦测试拉力t
m2
；
17.s6，计算摩擦系数：
18.根据最大外摩擦测试拉力t
m1
和正压力pi计算得出动态缆外摩擦系数，根据最大内摩擦测试拉力t
m2
和正压力pi计算得出动态缆内摩擦系数。
19.在本发明的一个实施例中，在步骤s2中，所述正压力加载速率小于5mm/min。
20.在本发明的一个实施例中，在步骤s2中，所述正压力加载形式可以为上下挤压动态缆加载，也可以为上下左右挤压动态缆加载。
21.第二方面，为解决上述技术问题，本发明还提供了一种动态缆测试装置，用于执行所述的动态缆内外摩擦测试方法，其包括：
22.牵引绳，所述牵引绳用于和动态缆连接；
23.伸缩杆，所述伸缩杆的一端和所述牵引绳连接；
24.液压缸，所述液压缸和所述伸缩杆的另一端连接，所述液压缸用于提供测试拉力；
25.支撑架，所述支撑架用于承托动态缆；
26.多个压块，多个所述压块用于和动态缆的外护套抵压连接；
27.压力设备，所述压力设备和多个压块连接，且驱动多个压块移动挤压动态缆；所述压力设备用于提供正压力。
28.在本发明的一个实施例中，所述压块包括本体、第一挤压侧以及第二挤压侧，所述本体和压力设备连接，所述第一挤压侧和第二挤压侧连接在所述本体的同侧，所述第一挤压侧和第二挤压侧相对倾斜。
29.在本发明的一个实施例中，所述第一挤压侧和第二挤压侧的倾斜夹角为150
°
。
30.在本发明的一个实施例中，动态缆测试装置还包括拉弯测试组，所述拉弯测试组包括：
31.第一转盘，所述第一转盘和地面转动连接；
32.第二转盘，所述第二转盘和所述伸缩杆连接，所述牵引绳绕设在所述第二转盘上；
33.旋转驱动件，所述旋转驱动件和所述第二转盘连接，所述旋转驱动件用于带动所述第二转盘转动；
34.其中，所述拉弯测试组在对所述动态缆作拉弯测试时，所述动态缆绕设在所述第一转盘上。
35.在本发明的一个实施例中，还包括第一导轨，所述压力设备和所述第一导轨滑动连接。
36.在本发明的一个实施例中，还包括第二导轨，所述第二转盘和所述第二导轨滑动连接。
37.在本发明的一个实施例中，还包括卷扬机，所述卷扬机用于和动态缆连接且提供测试拉力。
38.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
39.本发明所述的动态缆内外摩擦测试方法不仅适用于常规海缆性能测试，还为动态缆提供了一种可行的内外摩擦测试方法，根据测试结果分析，可以明确示出动态缆的内外摩擦系数，从而得出敷设过程中牵引机或张紧器采用挤压力的最优值，为动态缆无伤敷设提供保障。
40.本发明所述的动态缆测试装置包括用于和动态缆连接的牵引绳、和牵引绳连接的伸缩杆、和伸缩杆连接且用于提供测试拉力的液压缸、用于承托动态缆的支撑架、用于抵压
动态缆的多个压块以及和压块连接且用于提供正压力的压力设备。在测试时，动态缆的一端被液压缸拉动，多个压块抵压在动态缆上，通过压力设备提供正压力pi，加载测试拉力和正压力，直到获得动态缆和压块相对滑动前的最大外摩擦测试拉力t
m1
以及动态缆外护套和内部铠装钢丝相对滑动前的最大外摩擦测试拉力t
m2
，从而实现对动态缆内外摩擦测试，且测试装置结构简单，布置方便，易于操作实施。
41.本发明所述的动态缆测试装置通过配套设置拉弯测试组后，使测试装置同时具有对动态缆拉伸弯曲性能进行测试的能力；两种不同的测试无需更换场地，方便了动态缆的性能测试，大大提高了测试效率。
附图说明
42.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
43.图1是本发明优选实施例中动态缆加载外摩擦测试拉力时的受力示意图；
44.图2是本发明优选实施例中动态缆加载内摩擦测试拉力时的受力示意图；
45.图3是本发明优选实施例中正压力加载方式为上下挤压动态缆的示意图；
46.图4是本发明优选实施例中正压力加载方式为上下左右挤压动态缆的示意图；
47.图5是本发明优选实施例中动态缆测试装置进行动态缆内外摩擦测试时的结构示意图；
48.图6是图5所示动态缆测试装置中压块的示意图；
49.图7是本发明优选实施例中动态缆测试装置进行动态缆拉弯测试时的结构示意图。
50.说明书附图标记说明：1、牵引绳；2、伸缩杆；3、液压缸；4、支撑架；5、压块；51、本体；52、第一挤压侧；53、第二挤压侧；6、压力设备；7、拉弯测试组；71、第一转盘；72、第二转盘；73、旋转驱动件；8、第一导轨；9、第二导轨；10、卷扬机；11、动态缆；111、外护套；112、铠装钢丝。
具体实施方式
51.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
52.实施例一
53.参照图1至图4，本发明公开了一种动态缆内外摩擦测试方法，包括以下步骤：
54.s1，安装动态缆11：
55.固定安装动态缆11的一端，动态缆11的另一端为自由端；
56.s2，加载正压力：
57.加载正压力pi至动态缆11的外护套111缆身部位并始终保持；
58.s3，加载外摩擦测试拉力：
59.加载外摩擦测试拉力至动态缆11的固定端，直至动态缆11和正压力加载处发生滑动后卸载测试拉力，重复测试多次，记录动态缆11滑动前的最大外摩擦测试拉力t
m1
；
60.s4，准备内摩擦测试：
61.剥落动态缆固定端11的外护套111，外露出端部的铠装钢丝112，重复s2加载正压力操作；
62.s5，加载内摩擦测试拉力：
63.加载内摩擦测试拉力至动态缆11外露出铠装钢丝112的端部，直至动态缆的铠装钢丝112和外护套111发生滑动后卸载测试拉力，记录滑动前的最大内摩擦测试拉力t
m2
；
64.s6，计算摩擦系数：
65.根据最大外摩擦测试拉力t
m1
和正压力pi计算得出动态缆外摩擦系数，根据最大内摩擦测试拉力t
m2
和正压力pi计算得出动态缆内摩擦系数。
66.所述的动态缆内外摩擦测试方法不仅适用于常规海缆性能测试，还为动态缆提供了一种可行的内外摩擦测试方法，根据测试结果分析，可以明确示出动态缆的内外摩擦系数，从而得出敷设过程中牵引机或张紧器采用挤压力的最优值，为动态缆无伤敷设提供保障。
67.优选的，在步骤s2中，正压力加载速率小于5mm/min。
68.通过小于5mm/min的正压力加载速率，使动态缆内部各部分充分受到正压力作用，避免直接加载最大正压力而使动态缆受到损害，提高了测试的稳定可靠性。
69.优选的，参照图3和图4，在步骤s2中，正压力加载形式根据被测动态缆不同的使用工况进行加载。当被测动态缆11敷设水深小于1000米时，测试可以选用上下挤压动态缆11加载；当被测动态缆11敷设水深大于1000米时，测试可以选用上下左右挤压动态缆11加载。
70.当正压力加载形式为上下挤压动态缆11加载时，动态缆外摩擦系数μ1计算公式如下：
[0071][0072]
动态缆内摩擦系数μ2计算公式如下：
[0073][0074]
当正压力加载形式为上下左右挤压动态缆11加载时，动态缆外摩擦系数μ1计算公式如下：
[0075][0076]
动态缆内摩擦系数μ2计算公式如下：
[0077][0078]
实施例二
[0079]
参照图5至图7，本发明还公开了一种动态缆测试装置，基于所述的动态缆内外摩擦测试方法，其包括：
[0080]
牵引绳1，牵引绳1用于和动态缆11连接；
[0081]
伸缩杆2，伸缩杆2的一端和牵引绳1连接；
[0082]
液压缸3，液压缸3和伸缩杆2的另一端连接，液压缸3用于提供测试拉力；
[0083]
支撑架4，支撑架4用于承托动态缆11；
[0084]
多个压块5，多个压块5用于和动态缆11的外护套抵压连接；
[0085]
压力设备6，压力设备6和多个压块5连接，且驱动多个压块5移动挤压动态缆11；压力设备6用于提供正压力。
[0086]
所述的动态缆测试装置在进行内外摩擦测试时，液压缸3和地面固定设置，动态缆11的一端被液压缸3拉动，多个压块5抵压在动态缆11上，通过压力设备6提供正压力pi，加载测试拉力和正压力，直到获得动态缆11和压块5相对滑动前的最大外摩擦测试拉力t
m1
以及动态缆11外护套和内部铠装钢丝相对滑动前的最大外摩擦测试拉力t
m2
，从而实现对动态缆11内外摩擦测试，且测试装置结构简单，布置方便，易于操作实施。
[0087]
在本实施例中，参照图6，压块5包括本体51、第一挤压侧52以及第二挤压侧53，本体51和压力设备6连接，第一挤压侧52和第二挤压侧53连接在本体51的同侧，第一挤压侧52和第二挤压侧53相对倾斜。具体的，第一挤压侧52和第二挤压侧53的倾斜夹角为150
°
。
[0088]
通过设置相对倾斜的第一挤压侧52和第二挤压侧53，使动态缆11在测试时嵌入在第一挤压侧52和第二挤压侧53相交接处，避免动态缆11在加载正压力时和压块5发生滑动，且同时有助于保持动态缆11的形状，避免动态缆11直接被正压力挤压产生大范围形变。第一挤压侧52和第二挤压侧53交接处150
°
的倾斜夹角设置，模拟动态缆11实际敷设时受挤压角度，贴合实际工况，提高了动态缆11内外摩擦测试的可靠性和准确度。
[0089]
在本实施例中，参照图7，动态缆测试装置还包括拉弯测试组7，拉弯测试组7包括：
[0090]
第一转盘71，第一转盘71和地面转动连接；
[0091]
第二转盘72，第二转盘72和伸缩杆2连接，牵引绳1绕设在第二转盘72上；
[0092]
旋转驱动件73，旋转驱动件73和第二转盘72连接，旋转驱动件73用于带动第二转盘72转动；
[0093]
其中，拉弯测试组7在对动态缆11作拉弯测试时，动态缆11绕设在第一转盘71上。
[0094]
通过设置拉弯测试组7，使动态缆测试装置同时具有对动态缆11拉伸弯曲性能进行测试的能力。在拉弯测试时，将动态缆11对称绕设在第一转盘71上，牵引绳1绕设在第二转盘72上，牵引绳1的两端分别和动态缆11的两端连接，通过液压缸3带动第二转盘72直线移动，对动态缆11提供拉力进行拉伸；通过旋转驱动件73带动第二转盘72旋转，使动态缆11在第一转盘71上往返弯曲转动，从而实现对动态缆11拉伸弯曲性能的测试。两种不同的测试无需更换场地，方便了动态缆的性能测试，提高了测试效率。
[0095]
在本实施例中，动态缆测试装置还包括第一导轨8，压力设备6和第一导轨8滑动连接。
[0096]
第一导轨8和地面固定连接，压力设备6和第一导轨8滑动连接，在两种不同的动态缆性能测试转换时，方便移动压力设备6，提高了测试准备环节的效率。
[0097]
在本实施例中，动态缆测试装置包括第二导轨9，第二转盘72和第二导轨9滑动连接。
[0098]
第二导轨9和地面固定连接，通过第二转盘72和第二导轨9的滑动连接，加强了液压缸3带动第二转盘72移动的稳定性，提高了动态缆测试装置进行测试的可靠性。
[0099]
在本实施例中，动态缆测试装置还包括卷扬机10，卷扬机10设置在地面上。卷扬机10作为备用动力源，若液压缸3出现故障，卷扬机10能够提供拉力，卷扬机10和动态缆11连
接，继续进行测试。卷扬机10的设置提高了动态缆测试装置的应变能力，保障了动态缆测试的可靠实施。
[0100]
本实施例的实施原理为：动态缆测试装置在进行内外摩擦测试时，动态缆11的一端被液压缸3拉动，多个压块5抵压在动态缆11上，通过压力设备6提供正压力pi，加载测试拉力和正压力，直到获得动态缆11和压块5相对滑动前的最大外摩擦测试拉力t
m1
以及动态缆11外护套和内部铠装钢丝相对滑动前的最大外摩擦测试拉力t
m2
，从而实现对动态缆11内外摩擦测试。
[0101]
动态缆测试装置通过设置拉弯测试组7，使动态缆测试装置同时具有对动态缆拉伸弯曲性能进行测试的能力。本发明提供的动态缆测试装置可以兼容动态缆的内外摩擦性能测试和拉弯性能测试，大大提高了动态缆测试装置的适用范围，方便了动态缆的性能测试。
[0102]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种动态缆内外摩擦测试方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，安装动态缆：固定安装动态缆的一端，动态缆的另一端为自由端；s2，加载正压力：加载正压力p
i
至动态缆的外护套缆身部位并保持；s3，加载外摩擦测试拉力：加载外摩擦测试拉力至动态缆的固定端，直至动态缆和正压力加载处发生滑动后卸载测试拉力，重复测试多次，记录动态缆滑动前的最大外摩擦测试拉力t
m1
；s4，准备内摩擦测试：剥落动态缆固定端的外护套，外露出端部的铠装钢丝，重复s2加载正压力操作；s5，加载内摩擦测试拉力：加载内摩擦测试拉力至动态缆外露出铠装钢丝的端部，直至动态缆的铠装钢丝和外护套发生滑动后卸载测试拉力，记录滑动前的最大内摩擦测试拉力t
m2
；s6，计算摩擦系数：根据最大外摩擦测试拉力t
m1
和正压力p
i
计算得出动态缆外摩擦系数，根据最大内摩擦测试拉力t
m2
和正压力p
i
计算得出动态缆内摩擦系数。2.根据权利要求1所述的动态缆内外摩擦测试方法，其特征在于：在步骤s2中，所述正压力加载速率小于5mm/min。3.根据权利要求1所述的动态缆内外摩擦测试方法，其特征在于：在步骤s2中，所述正压力加载形式可以为上下挤压动态缆加载，也可以为上下左右挤压动态缆加载。4.一种动态缆测试装置，用于执行权利要求1至3中任一项所述的动态缆内外摩擦测试方法，其特征在于，包括：牵引绳，所述牵引绳用于和动态缆连接；伸缩杆，所述伸缩杆的一端和所述牵引绳连接；液压缸，所述液压缸和所述伸缩杆的另一端连接，所述液压缸用于提供测试拉力；支撑架，所述支撑架用于承托动态缆；多个压块，多个所述压块用于和动态缆的外护套抵压连接；压力设备，所述压力设备和多个压块连接，且驱动多个压块移动挤压动态缆；所述压力设备用于提供正压力。5.根据权利要求4所述的动态缆测试装置，其特征在于：所述压块包括本体、第一挤压侧以及第二挤压侧，所述本体和压力设备连接，所述第一挤压侧和第二挤压侧连接在所述本体的同侧，所述第一挤压侧和第二挤压侧相对倾斜。6.根据权利要求5所述的动态缆测试装置，其特征在于：所述第一挤压侧和第二挤压侧的倾斜夹角为150
°
。7.根据权利要求4所述的动态缆测试装置，其特征在于：还包括拉弯测试组，所述拉弯测试组包括：第一转盘，所述第一转盘和地面转动连接；第二转盘，所述第二转盘和所述伸缩杆连接，所述牵引绳绕设在所述第二转盘上；旋转驱动件，所述旋转驱动件和所述第二转盘连接，所述旋转驱动件用于带动所述第
二转盘转动；其中，所述拉弯测试组在对所述动态缆作拉弯测试时，所述动态缆绕设在所述第一转盘上。8.根据权利要求7所述的动态缆测试装置，其特征在于：还包括第一导轨，所述压力设备和所述第一导轨滑动连接。9.根据权利要求7所述的动态缆测试装置，其特征在于：还包括第二导轨，所述第二转盘和所述第二导轨滑动连接。10.根据权利要求4所述的动态缆测试装置，其特征在于：还包括卷扬机，所述卷扬机用于和动态缆连接且提供测试拉力。

技术总结
本发明公开了一种动态缆内外摩擦测试方法及动态缆测试装置，涉及动态缆测试技术领域，动态缆内外摩擦测试方法包括：S1，安装动态缆；S2，加载正压力；S3，加载外摩擦测试拉力；S4，准备内摩擦测试；S5，加载内摩擦测试拉力；S6，计算摩擦系数。动态缆测试装置包括用于和动态缆连接的牵引绳、和牵引绳连接的伸缩杆、和伸缩杆连接且用于提供测试拉力的液压缸、用于承托动态缆的支撑架、用于抵压动态缆的多个压块以及和压块连接且用于提供正压力的压力设备。本发明的测试方法为动态缆提供了一种可行的内外摩擦测试方法，有利于动态缆的无伤敷设；且动态缆测试装置适用性广，布置方便，易于操作实施。操作实施。操作实施。


技术研发人员：潘文 梅文杰 童晓 王欢 袁渊 邱华
受保护的技术使用者：江苏亨通高压海缆有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/14