Стенд моделирования напряженно-деформированного состояния трубопроводов

Авторы патента:

G01N3/12 - испытание на прочность давлением (испытание на герметичность G01M 3/00)

G01M5/00 - Исследование упругих свойств конструкций или сооружений, например мостов, крыльев самолетов (G01M 9/00 имеет преимущество; тензометры G01B)

Владельцы патента RU 2766839:

Султанмагомедов Тимур Султанмагомедович (RU)

Изобретение относится к области исследования напряженно-деформированного состояния трубопроводов и может быть использовано для моделирования трубопроводов, подверженных геодинамическим процессам. Стенд состоит из изолированного герметичного трубопровода с резьбой на концах трубопровода, тензодатчиков, установленных в интересующих сечениях трубопровода под изоляцией, разборного герметичного протяженного лотка на ножках с отверстиями по торцам лотка, перфорированным днищем и испытуемым грунтом внутри лотка, гаек, установленных на резьбе трубопровода на внутренней и наружной стороне лотка с обеих сторон трубопровода вплотную к стенке, роликовых опор, которые перемещаются по направляющей балке, установленной сверху на лотке с помощью хомутов, прикрепленных к трубопроводу, и талрепов, установленных между роликовой опорой и хомутом, заслонок, установленных в направляющих под днищем. Технический результат - возможность определения напряжений и перемещений в модели натурного трубопровода, подверженного геодинамическим нагрузкам. 5 ил.

Изобретение относится к области исследования напряженно-деформированного состояния трубопроводов и может быть использовано для моделирования трубопроводов, подверженных геодинамическим процессам. Техническим результатом изобретения является определение напряжений и перемещений в модели натурного трубопровода, подверженного геодинамическим нагрузкам. Модель позволяет экспериментально оценить возможное поведение трубопровода при действии на него той или иной нагрузки, имеется возможность моделировать работу вспомогательного оборудования, установленного на трубопроводе и техники в масштабе. Способ определения напряженно-деформированного состояния заключается в том, что создается уменьшенная копия моделируемого участка трубопровода с установленными на него тензодатчиками. Перед испытаниями трубопровод устанавливается в положение с теми же геодезическими относительными отметками, пропорциональными натурным, далее прикладываются вариативные нагрузки: давление, изгибающие, растягивающие и сжимающие нагрузки. После приложения всех нагрузок проводится исследование напряженно-деформированного состояния трубопровода во время интересующих процессов, регистрируются показания тензодатчиков в течение опыта.

Изобретение относится к области исследования напряженно-деформированного состояния трубопровода и может быть использовано для моделирования трубопроводов, подверженных геодинамическим процессам.

Известен стенд (RU 2473068, кл. G01M 99/00; опубл. 27.09.2011) для исследования оборудования и процессов бестраншейного ремонта трубопроводов. Технический результат заключается в обеспечении возможности исследования оборудования и процессов бестраншейного ремонта трубопроводов способами нанесения внутритрубных покрытий. Недостатком данного способа является отсутствие возможности исследования трубопровода при действии изгиба.

Известен стенд (RU 2691271, кл. G01M 10/00, G01N 3/20; опубл. 11.06.2019) для испытаний труб внутренним давлением и на изгиб, содержащий основание в виде силовой плиты с Т-образными продольными пазами, опорные узлы для трубы с нижними опорными хомутами для опоры трубы, узлы нагружения испытуемой трубы изгибом (порталы) с гидроцилиндрами нагружения, с нагрузочной траверсой с верхними нагружающими хомутами для труб, установленные с возможностью перемещения в Т-образных пазах вдоль трубы, при этом гидроцилиндры шарнирно связаны с нагрузочной траверсой, а проушины гидроцилиндров снабжены сферическими шарнирами, систему управления узлами нагружения испытываемой трубы изгибом, гидравлическую систему стенда, а также измерительно-вычислительный комплекс.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности моделирования окружающего грунта вокруг трубопровода в условиях, приближенных к реальным.

Технической задачей изобретения является определение механических напряжений и перемещений трубопровода при воздействии на него вариативных нагрузок.

Поставленная задача решается с помощью стенда: на протяженный трубопровод устанавливаются датчики измерения напряжений с определенным шагом. Далее данный трубопровод укладывается в разборный лоток стенда с исследуемым грунтом. На трубопровод прикладываются нагрузки, при помощи приспособлений, установленных на стенде. Датчиками измеряются деформации, которые передаются на компьютер и показывают полную эпюру напряжений на исследуемом участке трубопровода.

Преимущество предлагаемого стенда моделирования напряженно-деформированного состояния трубопроводов заключается возможности моделирования процессов карстовых провалов, просадок, оползней, ударов и др. в лабораторных условиях, обеспечивать измерение и изменение основных технологических и конструктивных элементов (глубины заложения, жесткости и сцепление грунта, частоту расположения опор, толщину изоляции, радиус изгиба трубопровода и др.).

На фиг. 1 показан стенд моделирования напряженно-деформированного состояния трубопровода (вид сбоку); на фиг. 2 - то же (вид сверху); на фиг. 3 - то же (продольное сечение); на фиг. 4 - то же (поперечное сечение); на фиг. 5 - узел приложения продольной нагрузки.

Стенд моделирования напряженно-деформированного состояния трубопроводов состоит из металлического секционного лотка 1, трубопровода малого диаметра с резьбой на торцах 2, кранов роликовых для захвата трубопровода 3, заслонок 4 для перекрытия перфорированного днища, прокладок 5 для предотвращения высыпания грунта, гаек 6, направляющей балки 7, контейнеров 8 с крышкой 9 для хранения грунтов. Стенд моделирования напряженно-деформированного состояния трубопроводов работает следующим образом.

Перед началом опыта стенд подготавливают к работе. На трубопровод 2 в интересующих нас сечениях устанавливаются тензодатчики, трубопровод изолируется во избежание повреждения датчиков и проводов грунтом. Далее трубопровод устанавливают в лоток 1, учитывая физическое и математическое подобие модели и реального участка трубопровода (глубина заложения, радиус изгиба, перепад высот и др.). Провода выводятся вдоль трубопровода через прокладку 5, к станции измерения и преобразования сигналов. Заслонки 4 устанавливаются под перфорированное днище. Над сечениями, на которых моделируются сосредоточенные нагрузки или опоры, устанавливаются краны роликовые 3, перемещаясь по направляющей балке 7. На торцы трубопровода с внутренней и внешней стороны лотка на предварительно подготовленную резьбу устанавливаются гайки 6. После данных процедур в лоток засыпается испытуемые грунты до необходимого уровня в зависимости от типа прокладки исследуемого участка.

Скорость оползня (просадок) регулируют путем извлечения заслонки 4 из днища лотка 1. Величину продольной сжимающей или растягивающей нагрузки регулируют затяжкой гаек 6. Величину поперечной изгибающей нагрузки регулируют путем закручивания талрепов, установленных на роликовой опоре и с помощью хомутов прикрепленных к трубопроводу. Варьирование характеристик грунта осуществляют путем изменения состава и влажности моделируемого грунта. Радиус изгиба, начальное положение трубопровода, местоположение опор изменяют с помощью крана роликового 3 и гаек 6.

В результате работы на данном стенде получают зависимости напряжений, действующих в трубопроводе при приложении на него различных нагрузок. Полученные результаты сопоставляют с расчетами, которые показывают адекватность полученных значений. Полученные зависимости позволяют спроектировать участок трубопровода и учесть все действующие на него нагрузки, проверить работоспособность различного оборудования, устанавливаемого на трубопровод (запорная арматура, опоры, камеры пуска и приема средств очистки и диагностики).

Стенд моделирования напряженно-деформированного состояния трубопровода, состоящий из изолированного герметичного трубопровода с резьбой на концах трубопровода; тензодатчиков, установленных в интересующих сечениях трубопровода под изоляцией; разборного герметичного протяженного лотка на ножках с отверстиями по торцам лотка, перфорированным днищем и испытуемым грунтом внутри лотка; из гаек, установленных на резьбе трубопровода на внутренней и наружной стороне лотка с обеих сторон трубопровода вплотную к стенке для создания сжимающего или растягивающего усилия путем закручивания гаек; из роликовых опор, которые перемещаются по направляющей балке, установленной сверху на лотке, с помощью хомутов, прикрепленных к трубопроводу, и талрепов, установленных между роликовой опорой и хомутом для создания изгибающих усилий в трубопроводе путем затяжки талрепа; заслонок, установленных в направляющих под днищем, обеспечивающих высыпание грунта из лотка при их выдвижении.

Описаны способ и устройство для испытания колец, вырезанных из труб для применения при строительстве подводных трубопроводов. Способ определения правильности монтажа испытываемого кольца в испытательной камере для испытания труб для применения при изготовлении подводных трубопроводов включает: установку испытываемого кольца в камере давления таким образом, чтобы торцы испытываемого кольца образовывали уплотнения с противоположными поверхностями камеры для изоляции внутренней части испытываемого кольца от внешней; обеспечение средства для измерения перемещения испытываемого кольца; обеспечение средства для измерения силы, прикладываемой к внутренней поверхности испытываемого кольца; приложение силы к внутренней поверхности испытываемого кольца; и использование измерений перемещения и измерений силы для определения правильности установки испытываемого кольца в камере давления.

Способ испытания защиты соединений оптического кабеля от выдавливания оптических волокон из модульных трубок кабеля в муфту // 2762106

Изобретение относится к волоконно-оптической технике, в частности к монтажу муфт оптического кабеля, и предназначено для испытания защиты соединений оптического кабеля от выдавливания оптических волокон из модульных трубок в муфту. Сущность: выбирают длину соединяемых оптических кабелей в пределах от 5 до 6 метров.

Способ определения механических свойств тонкопленочных мембран, сформированных над круглыми отверстиями // 2758417

Изобретение относится к исследованиям прочностных свойств пленок и мембран, анализу работы изделий на их основе. Изобретение может быть использовано для анализа зависимости прогиба от избыточного давления при проведении испытаний пленок и мембран и последующих расчетов параметров датчиков давления, изготовленных на их базе.

Способ определения напряженно-деформированного состояния образцов горных пород // 2756038

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения напряженно-деформированного состояния, а именно определения стадии развития деформационных процессов в образцах горных пород. Сущность: осуществляют подготовку образцов, определение их физико-механических характеристик, устанавливают датчики деформаций по периметру центральной части образцов, на их боковых поверхностях, нагружают образцы с соблюдением критериев геометрического подобия в соответствии с ранее выявленными физико-механическими характеристиками материала, и на основе характера деформаций образцов выявляют их предвестники разрушения.

Установка для испытания изделий на длительную прочность // 2750620

Изобретение относится к испытательным устройствам, а именно к установкам для испытания изделий с захватами на длительную прочность. Установка содержит станину, захваты, измеритель испытательных нагрузок, нагружающий механизм, связанный с первым захватом, и механизм поддержания постоянной нагрузки с приводом.

Стенд для испытания сеток и сеточных панелей на растяжение во всех направлениях сеточного плетения // 2742596

Изобретение относится к области механических испытаний и предназначено для определения прочности сеток и сеточных панелей габионных конструкций и систем укрепления при растяжении изделий во всех направлениях сеточного плетения. Стенд содержит горизонтальную станину с направляющими полозьями, устройство горизонтального нагружения в виде горизонтальной тяги, соединенной с силовым гидроцилиндром, установленным на станине в направлении ее продольной оси, первое зажимное устройство, установленное на направляющих полозьях станины, систему управления гидроцилиндром и контрольно-измерительную аппаратуру.

Устройство для определения прочностных свойств твердых материалов // 2735134

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для исследования процесса резания или сжатия твердых материалов, преимущественно сельскохозяйственных. Для расширения области применения и функциональности в устройстве для определения прочностных свойств твердых материалов, содержащем платформу 1 с верхним основанием 2 и нижним основанием 3, рабочую камеру 4, установленную на нижнем основании 3, нагрузочный механизм 5, установленный в подшипниковых опорах 6 и соединенный жестким стержнем 7 с нагрузочной рамкой 8, измеритель деформации 9, электронный блок управления 10 с пультом управления 11 и блок 12 резервного питания, согласно изобретению тяга выполнена в виде жесткого стержня 7, рабочая камера 4 выполнена в виде полого цилиндра, боковая стенка которого имеет окна, и установлена на нижнем основании 3 платформы 1, а измеритель деформации 9 - под верхним основанием 2 платформы 1, нагрузочная рамка 8 имеет отверстие 28 для крепления сменных рабочих органов 29.

Гидравлический стенд для испытаний прочных корпусов глубоководных аппаратов // 2734997

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний прочных корпусов глубоководных аппаратов на прочность и герметичность. Сущность: стенд содержит корпус (1) с герметичной крышкой (2) с уплотнением (3) для размещения испытуемого изделия (6), средства (4) для подачи среды в корпус стенда и средства (5) регистрации параметров.

Способ определения прочности внецентренно сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения // 2730131

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при проектировании, расчете и конструировании строительного железобетонного элемента кольцевого сечения. Сущность: осуществляют установление расчетного сопротивления арматуры и бетона, определение площади бетона в кольцевом сечения и суммарной площади всех стержней продольной арматуры, назначение внутреннего (r1,мм) и наружного (r2, мм) радиусов железобетонного элемента кольцевого сечения, вычисление относительной величины продольной силы (αn), показателя насыщения сечения бетона продольной арматурой (αs), относительной величины изгибающего момента (αm), определение расчетного изгибающего момента от продольной силы с учетом прогиба элемента (Мη, кН⋅м) и предельного по прочности усилия внецентренно сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения с учетом влияния прогиба (Мсс, кН⋅м).

Устройство исследования прочности материала при сложном нагружении // 2723903

Изобретение относится к области определения и исследования прочностных свойств композитных материалов, работающих при одновременном воздействии нормальных и касательных напряжений. Устройство содержит четыре попарно соединяющихся полукруглых диска с повторяющим форму испытываемого образца в центральной части с одной стороны вырезом.

Способ неразрушающего контроля несущей способности однопролетных прогонов // 2764026

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при оценке категории технического состояния стальных прогонов при проведении обследования зданий и сооружений. Сущность: выявляют сечение прогона с максимальным прогибом f0 от эксплуатационной нагрузки, где устанавливают измеритель прогибов, после чего в данном сечении прогона прикладывают испытательную сосредоточенную нагрузку.