用于维护海底管道的干舱自适应密封设计与性能研究

目 的:以干式舱为基础的水下干式维护方法可以达到陆地上的维护质量.在干式舱和管道之间建立可靠的密封是形成干式环境的先决条件.本文旨在探讨气囊的物理特性对变形特性和密封性能的影响,并研究气囊在时变间隙条件下的自适应密封机制. 创新点:1.提出将非标准气囊应用于海底管道干舱的密封;2.提出气囊在时变间隙条件下的自适应密封机制. 方 法:1.进行单轴试验,得到硅胶气囊的应力-应变构成模型;2.利用ABAQUS分析五种截面形状的密封气囊的密封性和受力特性;3.在间隙恒定的工作条件下,研究材料硬度、壁厚和充气压力对气囊变形、力学和密封特性的影响;4.研究所选安全气囊在时变间隙下的密封特性,并讨论安全气囊...

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Published in浙江大学学报（英文版）（A辑：应用物理和工程） Vol. 25; no. 11; pp. 908 - 中插6
Main Authors 郭进, 谭星晖, 朱海, 陈家旺, 金诗迪, 陈元杰, 陈洁, 尹瑞多
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 浙江大学,海南研究院,中国 三亚,572025%浙江大学,海洋工程与技术研究所,中国 舟山,316021%东海实验室,中国 舟山,316021%浙江省计量科学研究院,中国 杭州,310018 2024
浙江大学,海洋工程与技术研究所,中国 舟山,316021
Subjects
Submarine pipeline
水下干式舱
海底管道
Silicone airbag
Sealing performance
硅胶气囊
Underwater dry cabin
密封性能
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ISSN1673-565X
DOI10.1631/jzus.A2300507

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Summary:目 的:以干式舱为基础的水下干式维护方法可以达到陆地上的维护质量.在干式舱和管道之间建立可靠的密封是形成干式环境的先决条件.本文旨在探讨气囊的物理特性对变形特性和密封性能的影响,并研究气囊在时变间隙条件下的自适应密封机制. 创新点:1.提出将非标准气囊应用于海底管道干舱的密封;2.提出气囊在时变间隙条件下的自适应密封机制. 方 法:1.进行单轴试验,得到硅胶气囊的应力-应变构成模型;2.利用ABAQUS分析五种截面形状的密封气囊的密封性和受力特性;3.在间隙恒定的工作条件下,研究材料硬度、壁厚和充气压力对气囊变形、力学和密封特性的影响;4.研究所选安全气囊在时变间隙下的密封特性,并讨论安全气囊的自适应密封机理;5.进行全尺寸安全气囊压力试验,验证模拟结果的合理性. 结 论:1.在满足密封的前提下,矩形截面安全气囊的米塞斯应力最小,可以提高安全气囊运行的安全性.2.安全气囊的接触应力峰值与气压大小接近,因此安全气囊的硬度对接触应力峰值几乎没有影响;硬度对安全气囊的米塞斯应力有轻微影响.3.厚气囊产生的接触应力更大,因此密封性能随着壁厚的增加而提高;随着壁厚的增加,气囊的变形程度减小,气囊的米塞斯应力呈下降趋势;但是,大的壁厚导致气囊的延展性较差,且气囊膨胀所能填充的间隙较小.4.在间隙时变条件下,随着间隙的增大,所需的气体压力也随之增大;米塞斯应力峰值随气囊膨胀量的增加而增加,且趋势与气体压力的趋势相似;间隙与气压之间的模拟关系可以指导干式座舱实际运行时安全气囊气压的控制.5.气囊膨胀试验结果与模拟结果的最大差值仅 0.4 mm,且气囊压力结果与模拟结果的最大差值仅 3.0%,这表明利用ABAQUS可以准确研究气囊的充气变形和密封特性.
ISSN:1673-565X
DOI:10.1631/jzus.A2300507