стендовая установка для моделирования воздействия воды на подводный объект-трубопровод

Формула изобретения

СТЕНДОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОДЫ НА ПОДВОДНЫЙ ОБЪЕКТ-ТРУБОПРОВОД, содержащая емкость с водой, размещенную в ней модель, имитатор дна водоема - основание, соединенные с ним вертикальные стойки, опирающуюся на стенки емкости и расположенную вдоль оси модели горизонтальную штангу и гибкие связи, отличающаяся тем, что установка снабжена имитатором перемещаемого по трубопроводу продукта, парами прижимных роликов, направляющих блоков и барабанов, а модель трубопровода выполнена в виде эластичной трубки, закреплена по концам на основании и расположена под прижимными роликами, которые установлены на основании вблизи концов трубки, при этом вертикальные стойки соединены со штангой, на концах которой размещены барабаны, а направляющие блоки установлены на основании перед концами трубки, причем гибкие связи одними концами закреплены на барабанах, пропущены через направляющие блоки и другими концами соединены с имитатором перемещаемого продукта, а имитатор пропущен через трубку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к моделированию гидротехнических сооружений, в частности, к стендовым установкам для моделирования воздействия воды на подводные объекты и предназначено для моделирования воздействия воды на подводный трубопровод нефтегазопродуктов.

Известна стендовая установка, предназначенная для моделирования воздействия воды на буксируемый подводный объект. Она содержит емкость с водой (опытный бассейн) для размещения в ней модели подводного объекта, буксировочное устройство и измерительную аппаратуру. При этом буксировочное устройство выполнено в виде плавучей платформы с понтонами из звукопоглощающего материала. Поскольку известная установка предназначена для исследования работы гидроакустических устройств, то основной целью ее создания являлось снижение уровня собственных полей.

Известна стендовая установка для моделирования воздействия воды на подводный объект, являющийся ближайшим аналогом предлагаемого технического решения. Эта установка содержит емкость с водой, размещенную в ней модель, имитатор дна водоема - основание, соединенные с ним вертикальные стойки, опирающуюся на стенки емкости горизонтальную, расположенную вдоль оси модели штангу и гибкие связи. Установка, выполненная в соответствии с прототипом, предназначена для определения поля давления буксируемого тела, поэтому в основании установлены датчики давления, а модель подводного объекта закреплена на продольных направляющих, концы которых могут перемещаться вдоль вертикальных стоек.

Описанная стендовая установка позволяет производить моделирование воздействия воды на буксируемое тело, определять силы притяжения такого подводного объекта к стенкам или дну водоема, причем подводный объект может быть выполнен в виде набора последовательно соединенных между собой секций.

Однако моделирование воздействия воды на подводный трубопровод нефтегазопродуктов, определение перемещений его в вертикальной плоскости, скорости и частоты этих перемещений известная стендовая установка обеспечить не может, что является ее недостатком.

Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей стендовой установки за счет обеспечения моделирования воздействия воды на трубопровод.

Поставленная цель достигается тем, что известная стендовая установка для моделирования воздействия воды на подводный объект - трубопровод, содержащая емкость с водой, размещенную в ней модель, имитатор дна водоема - основание, соединенные с ним вертикальные стойки, опирающуюся на стенки емкости горизонтальную, расположенную вдоль оси модели штангу и гибкие связи, снабжена имитатором перемещаемого по трубопроводу продукта, парами прижимных роликов, направляющих блоков и барабанов, а модель подводного объекта - трубопровода выполнена в виде эластичной трубки, закрепленной по концам на основании и расположенной под прижимными роликами, установленными на основании вблизи концов трубки, при этом вертикальные стойки соединены со штангой, на концах которой размещены барабаны, а направляющие блоки установлены на основании перед концами эластичной трубки, причем гибкие связи одними концами закреплены на барабанах, пропущены через направляющие блоки и другими концами соединены с имитатором перемещаемого продукта, а имитатор пропущен через эластичную трубку.

На фиг. 1 изображена стендовая установка, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Предлагаемая стендовая установка содержит емкость с водой 1, размещенную в ней модель 2 подводного объекта - трубопровода, выполненную в виде эластичной трубки (из резины, полиэтилена и т. п. ), имитатор дна водоема - основание 3, соединенные с ним вертикальные стойки 4 и 5, опирающуюся на стенки емкости 1 горизонтальную, расположенную вдоль оси модели штангу 6 и гибкие связи 7 и 8. Установка снабжена имитатором перемещаемого по трубопроводу продукта 9 в виде набора водоизмещающих элементов, надетых на гибкие связи 7 и 8, парами прижимных роликов 10 и 11, направляющих блоков 12 и 13 и барабанов 14 и 15. Трубка 2 закреплена по концам на основании 3 и расположена под прижимными роликами 10 и 11, установленными на основании 3 вблизи концов трубки 2. Вертикальные стойки 4 и 5 соединены со штангой 6 и закреплены гайками 16 и 17. На концах штанги 6 размещены барабаны 14 и 15, а направляющие блоки 12 и 13 установлены на основании 3 перед концами эластичной трубки 2. Гибкие связи 7 и 8 одними концами закреплены на барабанах 14 и 15, пропущены через направляющие блоки 12 и 13 и другими концами соединены с имитатором перемещаемого продукта, в частности, имитатор может быть надет на гибкие связи, как отмечалось выше, а имитатор перемещаемого продукта пропущен через эластичную трубку 2.

Водоизмещающие элементы, из которых состоит имитатор перемещаемого продукта 16, могут иметь различную форму, например, сферическую. Материал, из которого изготавливаются водоизмещающие элементы, последовательность их расположения выбираются из условий моделирования перемещаемых по трубопроводу фракций, их протяженности и чередования. Длина трубки 2 выбирается из условий моделирования величины прогиба трубопровода с учетом моделирования его изгибной жесткости. Расчеты показывают, что при изготовлении трубки 2 из резины при ее наружном дитметре 2 см моделируется перемещение трубопровода в виде стальной трубы диаметром 50 см, длина трубки 2 при этом составляет 100 см, что соответствует расстоянию между опорами натурного трубопровода 1000 м.

Работа предлагаемой стендовой установки происходит следующим образом. На основании 3 монтируется трубка 2, прижимные ролики 10 и 11 и направляющие блоки 12 и 13. Сквозь трубку 2 пропускается имитатор перемещаемого по трубопроводу продукта 9, при этом гибкие связи 7 и 8 пропускаются через направляющие блоки 12 и 13. После этого собранная на основании 3 конструкция опускается в емкость с водой 1, вертикальные стойки 4 и 5 пропускаются через горизонтальную штангу 6 и закрепляются гайками 16 и 17. Концы гибких связей 7 и 8 закрепляются на барабанах 14 и 15. Вращая один из указанных барабанов, обеспечивают перемещение водоизмещающих элементов имитатора 9 внутри трубки 2. Под действием плавучести этих элементов (положительной или отрицательной) трубка 2 перемещается вверх, а затем опускается на основание 3 - имитатор дна водоема. Изменяя скорость вращения барабанов 14 и 15, можно моделировать перемещение продукта по трубопроводу с различной скоростью, а изменяя набор элементов в составе имитатора перемещаемого продукта 9, можно моделировать различную последовательность перемещения фракций нефтепродуктов по трубопроводу. В процессе исследований можно вести визуальное наблюдение за поведением модели трубопровода 2 или фиксировать на фото- или телеаппаратуру для последующей обработки. (56) Авторское свидетельство СССР N 1729901, кл. В 63 В 9/02, 1990.