УСТРОЙСТВО И СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦА С ПОМОЩЬЮ ПАКЕРА

1. Установка (I) механического нагружения трубчатого образца (ЕТ), отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один пакер (Р), помещенный в указанный образец (ЕТ) в зоне испытаний (ZT), имеющий продольный размер, превышающий протяженность указанной зоны испытаний (ZT), содержащий i) первое средство создания давления (С1), способное локально менять диаметр по меньшей мере первой части указанного пакера для его прижатия к внутренней поверхности указанного образца (ЕТ) на уровне зоны испытаний (ZT), ii) второе средство создания давления (С2) для прикладывания выбранного первого внутреннего давления к части указанной внутренней поверхности, находящейся на уровне второй части указанного пакера (Р), и/или iii) третье средство создания давления (С3), способное действовать совместно с по меньшей мере одним перекрывающим элементом (Bl, B2), прикрепленным к образцу на некотором расстоянии от концов указанного пакера (Р), для формирования зоны воздействия (ZA), и прикладывания к указанному образцу (ЕТ) выбранного второго внутреннего давления на уровне указанной зоны воздействия (ZA).
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один тензометр (Jk), помещаемый в выбранное место наружной поверхности указанного образца (ЕТ) для выдачи результатов первых измерений напряжений, характеризующих напряженное состояние, которому подвергается указанный образец в указанном выбранном месте.
3. Установка по одному из пп.1, 2, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере два тензометра (Jk), предназначенные для размещения на двух разных выбранных концах указанной наружной поверхности образца (ЕТ) для выдачи результатов первых измерений напряжения, характеризующих напряженное состояние, испытываемое указанным образцом на уровне каждого из указанных выбранных мест.
4. Установка по одному из пп.1, 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит i) два опорных средства (51, 32), способных поддерживать указанный образец (ЕТ), ii) ротационный двигатель (МТ) в паре с устройством возбуждения (ВО, AR'), оборудованным устройством со смещенным центром масс (DME), соединенным с одним концом образца (ЕТ) и задающим противовес, и iii) средства управления (МС), способные отдать команду указанному двигателю (МТ) привести во вращение в соответствии с регулируемой скоростью указанную эксцентриковую массу, чтобы подвергнуть указанный образец (ЕТ) выбранному вибрационному возбуждению под действием указанного противовеса, чтобы циклически деформировать его изгибом.
5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно из указанных опорных средств (51, 52) выполнено с возможностью быть установленным по существу в узле колебаний указанного образца.
6. Установка по одному из п.2 или 5, отличающаяся тем, что средства управления (МС) предназначены для подстройки скорости вращения двигателя (МТ) в зависимости от амплитуды напряжения, воздействующего на указанный образец (ЕТ).
7. Установка по п.4, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одну пару акселерометров (A11, А12), предназначенную для размещения под углом 90° друг к другу в выбранных местах указанной наружной поверхности образца (ЕТ), для выдачи результатов вторых измерений, характеризующих смещение, которое испытывает указанный образец, причем указанные средства управления (МС) предназначены для установки скорости вращения двигателя (МТ) в зависимости от результатов последних вторых измерений, выданных указанной парой акселерометров (A11, А12), с возможностью поддержания постоянной амплитуды радиального смещения из-за изгиба, испытываемого указанным образцом (ЕТ) в выбранном месте.
8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере две пары акселерометров (A11, А12, Ai'1, Ai'2), причем акселерометры каждой пары предназначены для установки под углом 90° друг к другу в других выбранных местах указанной наружной поверхности образца (ЕТ), для выдачи результатов других вторых измерений, полученных в других выбранных местах и характеризующих смещения, испытываемые указанным образцом в указанных других выбранных местах, причем указанные средства управления (МС) выполнены с возможностью осуществлять комбинации результатов последних вторых измерений для установления скорости вращения двигателя (МТ) в функции от указанных комбинаций для того, чтобы амплитуда смещения из-за изгиба, испытываемого указанным образцом в указанных выбранных местах, оставалась по существу постоянной.
9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что трубчатый образец (ЕТ) состоит из по меньшей мере двух трубчатых элементов (T1, T2), соединенных между собой на уровне указанной зоны испытаний (2Т), и двух пар акселерометров (Ai1, Ai2, Ai'1, Ai'2), помещенных с одной и другой стороны соединения.
10. Установка по одному из пп.7-9, отличающаяся тем, что средства управления (МС) предназначены для сравнения по меньшей мере результатов указанных последних вторых измерений, выдаваемых по меньшей мере одной из указанных пар акселерометров (Ai1, Ai2, Ai'1, Ai'2), с результатами вторых базовых измерений, характеризующих начальную амплитуду смещения, соответствующую искомой амплитуде смещения из-за изгиба, в выбранном месте, с последующей установкой указанной скорости вращения двигателя (МТ) в зависимости от результата указанного сравнения.
11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что указанные средства управления (МС) предназначены для определения относительного отклонения амплитуды смещения, представленной указанными результатами последних вторых измерений, от указанной искомой амплитуды смещения из-за изгиба, для сравнения этого отклонения с допустимым интервалом, называемым диапазоном регулирования, и для корректировки скорости вращения двигателя (МТ), когда указанное отклонение превышает указанный диапазон регулирования.
12. Установка по п.4, отличающаяся тем, что она содержит устройство детектирования вращения (DR), выполненное с возможностью регистрации любого вращения, вызываемого указанным двигателем (МТ).
13. Установка по п.12, отличающаяся тем, что устройство детектирования вращения (DR) предназначено для направления сигнала, характеризующего любое обнаруженное вращение, на указанные средства управления (МС) для обеспечения возможности подстройки последними скорости вращения двигателя (МТ) всякий раз, когда число полученных сигналов станет равным выбранному числу.
14. Установка по одному из пп.1, 2, 5, 7-9, 11, 12, 13, отличающаяся тем, что пакер (Р) содержит по существу недеформируемую основу (TU), на которой установлена кольцевая деформируемая мембрана (М), причем первое средство создания давления содержит первую схему подачи жидкой или газовой среды (С1), вводящую выбранную среду между указанной по существу недеформируемой основой (TU) и указанной мембраной (М) для установки выбранного давления.
15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что указанная среда является жидкостью под давлением.
16. Установка по одному из пп.1, 2, 5, 7-9, 11, 12, 13, 15, отличающаяся тем, что указанное второе средство создания давления содержит вторую схему подачи среды (С2), включающую выход среды, открывающийся против указанной внутренней поверхности образца (ЕТ) для установки первого выбранного внутреннего давления.
17. Установка по п.16, отличающаяся тем, что вторая схема подачи среды (С2) проходит герметично через мембрану (М).
18. Установка по п.16, отличающаяся тем, что она содержит средство обнаружения утечки (MDF), расположенное вблизи наружной поверхности указанного образца (ЕТ) в зоне испытаний (ZT) и предназначенное для обнаружения на поверхности образца (ЕТ) возможной утечки среды, подаваемой по указанной второй схеме подачи (С2).
19. Установка по п.16, отличающаяся тем, что среда, циркулирующая во втором средстве создания давления, является газом.
20. Установка по одному из пп.1, 2, 5, 7-9, 11-13, 15, 17-19, отличающаяся тем, что указанное третье средство создания давления содержит третью схему подачи среды (С3), направляющую среду в каждую зону воздействия для прикладывания к образцу (ЕТ) выбранного второго внутреннего давления.
21. Установка по п.20, отличающаяся тем, что указанная среда третьего средства создания давления является жидкостью под давлением.
22. Установка по п.20, отличающаяся тем, что она содержит устройство переключения (DA), соединенное с первой (С1) и третьей (С3) схемами подачи среды, и насос (РЕ), соединенный с указанным устройством переключения (DA).
23. Установка по п.14, отличающаяся тем, что основа (TU) пакера (Р) является трубой, образующей полую центральную линию, задающую часть третьей схемы подачи среды (С3) и содержащую два противоположных конца, по меньшей мере один из которых входит в зону воздействия (ZA), чтобы вводить среду.
24. Установка по одному из пп.1, 2, 5, 7-9, 11-13, 15, 17-19, 21-23, отличающаяся тем, что она содержит два перекрывающих элемента (B1, B2), установленных на расстоянии от двух концов указанного пакера (Р), для задания по меньшей мере одной зоны воздействия (ZA) и прикладывания к указанному образцу указанного выбранного второго внутреннего давления, на уровне зоны воздействия (ZA).
25. Установка по п.23, отличающаяся тем, что часть первой схемы подачи среды (С1) и/или часть второй схемы подачи среды (С2) находится внутри указанной центральной линии.
26. Установка по одному из пп.1, 2, 5, 7-9, 11-13, 15, 17-19, 21-23, 25, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один датчик температуры (СТ), предназначенный для установки в выбранное место образца (ЕТ) для выдачи результатов третьих измерений, характеризующих температуру образца в выбранном месте.
27. Установка по одному из пп.1, 2, 5, 7-9, 11-13, 15, 17-19, 21-23, 25, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один датчик давления (СР), предназначенный для установки в выбранное место образца (ЕТ), для выдачи результатов четвертых измерений, характеризующих внутреннее давление указанного образца в этом выбранном месте.
28. Установка по одному из пп.1, 2, 5, 7-9, 11-13, 15, 17-19, 21-23, 25, отличающаяся тем, что указанные средства управления предназначены для сравнения первых результатов, полученных по меньшей мере в ходе некоторых первых измерений, со вторыми результатами, полученными в ходе по меньшей мере некоторых вторых измерений, для выдачи разрешения продолжить испытания, когда первые результаты соответствуют вторым результатам.
29. Установка по п.4, отличающаяся тем, что средства управления (МС) предназначены для подачи команды двигателю (МТ) в ходе испытания на нагрузку привести во вращение указанную эксцентриковую массу (ОМЕ) согласно выбранной последовательности скоростей вращения, чтобы подвергнуть указанный образец (МТ) выбранной последовательности вибрационных возбуждений.
30. Способ механического нагружения трубчатого образца (ЕТ), отличающийся тем, что вводят в указанный образец (ЕТ) на уровне зоны испытаний (ZT) по меньшей мере один пакер (Р), имеющий продольный размер, превышающий протяженность указанной зоны испытаний (ZT) и содержащий первое (С1), второе (С2) и/или третье (С3) средства создания давления, производят локальное изменение диаметра по меньшей мере первой части пакера (Р) с помощью первого средства создания давления (С1), для прижатия пакера (Р) к внутренней поверхности образца (ЕТ) на уровне зоны испытаний (ZT), и прикладывания с помощью указанного второго средства создания давления (С2) выбранного первого внутреннего давления к части внутренней поверхности, расположенной на уровне второй части пакера (Р), и/или прикрепляют к образцу (ЕТ) по меньшей мере один перекрывающий элемент (В1, В2) на расстоянии от одного конца указанного пакера (Р), для задания зоны воздействия (ZA), и прикладывания к образцу (ЕТ), посредством третьего средства создания давления (С3), второго выбранного внутреннего давления, на уровне указанной зоны воздействия (ZA).
31. Способ по п.30, отличающийся тем, что по меньшей мере в одном выбранном месте наружной поверхности образца (ЕТ) предусматривают по меньшей мере один тензометр (Jk) для получения результатов первого измерения напряжения, характеризующих напряженное состояние, испытываемое указанным образцом на уровне указанного выбранного места.
32. Способ по одному из пп.30, 31, отличающийся тем, что по меньшей мере в двух выбранных местах на наружной поверхности указанного образца (ЕТ) предусматривают по меньшей мере два тензометра (Jk), для получения результатов первых измерений напряжений, характеризующих напряженное состояние, испытываемое указанным образцом на уровне каждого из указанных выбранных мест.
33. Способ по одному из пп.30, 31, отличающийся тем, что дополнительно предусматривают два опорных средства (51, 52), на которые устанавливают указанный образец (ЕТ), и ротационный двигатель (МТ) в паре с устройством возбуждения (B, AR'), снабженным устройством со смещенным центром масс (DME), закрепленным на одном конце образца (ЕТ) и задающим противовес, и эксцентриковую массу (DME) приводят во вращение с помощью двигателя (МТ) с регулируемой скоростью, для придания требуемой вибрации образцу (ЕТ), зависящей от противовеса, для его циклической деформации изгибом.
34. Способ по п.33, отличающийся тем, что по меньшей мере указанные опорные средства (51, 52) помещают на уровне узла колебаний указанного образца (ЕТ).
35. Способ по п.31, отличающийся тем, что в ходе предварительного базового этапа в начале выбирают начальную скорость вращения двигателя (МТ) в зависимости от амплитуды напряжения, передаваемого на указанный образец (ЕТ).
36. Способ по п.35, отличающийся тем, что после предварительного базового этапа подстраивают скорость вращения двигателя (МТ) с возможностью поддержания постоянной полученной первыми измерениями амплитуды напряжения изгиба, испытываемого указанным образцом (ЕТ).
37. Способ по п.33, отличающийся тем, что в выбранных местах указанной наружной поверхности образца (ЕТ) предусматривают по меньшей мере одну пару акселерометров (A11, А12), смещенных относительно друг друга на 90° и предназначенных для выдачи вторых измерений, характеризующих смещение, которые испытывает указанный образец (ЕТ), при этом скорость вращения двигателя (МТ) подстраивают в зависимости от последних вторых измерений, выданных каждой парой акселерометров (Ai1, Ai2) с возможностью поддержания постоянной амплитуды радиального смещения из-за изгиба, испытываемого указанным образцом (ЕТ) в выбранном месте.
38. Способ по п.37, отличающийся тем, что в других выбранных местах указанной наружной поверхности образца предусматривают по меньшей мере две другие пары акселерометров (Ai1, Ai2, Ai'1, Ai'2), причем акселерометры каждой пары смещены на 90° по отношению друг к другу в других выбранных местах указанной наружной поверхности образца (ЕТ) и предназначены для выдачи результатов других вторых измерений, характеризующих смещения, которые испытывает указанный образец (ЕТ) на уровне других выбранных мест, при этом осуществляют комбинации результатов последних вторых измерений для установления скорости вращения двигателя (МТ) в зависимости от указанных комбинаций, с возможностью поддержания постоянной амплитуды смещения из-за изгиба, испытываемого указанным образцом (ЕТ) в выбранных местах.
39. Способ по одному из п.37 или 38, отличающийся тем что сравнивают по меньшей мере результаты последних вторых измерений, поступивших с по меньшей мере одной пары акселерометров (Ai1, Ai2, Ai'1, Ai'2), с результатами вторых базовых измерений, представляющих начальную амплитуду смещения, соответствующую искомой амплитуде смещения из-за изгиба, в выбранном месте, и устанавливают скорость вращения двигателя (МТ) в зависимости от результата указанного сравнения.
40. Способ по п.39, отличающийся тем, что определяют относительное отклонение амплитуды смещения, представляемой результатами последних вторых измерений, от указанной искомой амплитуды смещения при изгибе, затем сравнивают это отклонение с границами допустимого интервала, называемого диапазоном регулирования, для подстройки скорости вращения двигателя, когда это отклонение выходит за указанный диапазон регулирования.
41. Способ по п.33, отличающийся тем, что детектируют каждое вращение, вызываемое указанным двигателем (МТ).
42. Способ по п.41, отличающийся тем, что указанную скорость вращения двигателя (МТ) подстраивают всякий раз, когда число полученных сигналов станет равным выбранному числу.
43. Способ по одному из пп.30, 31, 34, 35-38, 40-42, отличающийся тем, что предусматривают по меньшей мере один датчик температуры (СТ), установленный в выбранное место указанного образца (ЕТ), для получения результатов третьих измерений, характеризующих температуру образца в этом выбранном месте.
44. Способ по одному из пп.30, 31, 34, 35-38, 40-42, отличающийся тем, что предусматривают по меньшей мере один датчик давления (СР), установленный в выбранное место образца (ЕТ) для получения результатов четвертых измерений, характеризующих внутреннее давление указанного образца в этом выбранном месте.
45. Способ по п.33, отличающийся тем, что в ходе испытания на нагрузку двигателю (МТ) отдают команду привести во вращение устройство со смещением центра масс (DME) в соответствии с выбранной последовательностью скоростей вращения, чтобы подвергнуть его выбранной последовательности вибрационных возбуждений.
46. Способ по одному из пп.30, 31, 34-38, 40-42, 45, отличающийся тем, что сравнивают первые результаты напряжения, полученные из по меньшей мере некоторых указанных первых измерений, со вторыми результатами по радиальному смещению, полученными из по меньшей мере некоторых указанных вторых измерений, чтобы разрешить продолжать испытание, когда первые результаты совместимы со вторыми результатами.
47. Способ по одному из пп.30, 31, 34-38, 40-42, 45, отличающийся тем, что проводят обнаружение утечки с периметра указанного образца (ЕТ) на уровне указанной зоны испытаний (ZT).
48. Применение способа и установки (I) по одному из предшествующих пунктов для нагружения образцов (ЕТ), выбранных из группы, содержащей i) одиночную трубу, ii) первый трубчатый элемент, задающий первую трубу, и второй трубчатый элемент, задающий вторую трубу и соединенный сваркой с указанной первой трубой, iii) первый трубчатый элемент, задающий первую трубу, снабженный наружной резьбой, и второй трубчатый элемент, задающий вторую трубу, снабженный внутренней резьбой, предназначенной для совместного действия с указанной наружной резьбой для образования резьбового соединения, iv) первый трубчатый элемент, задающий первую трубу, снабженный наружной резьбой, второй трубчатый элемент, задающий вторую трубу, снабженный наружной резьбой, и третий трубчатый элемент, задающий соединительную муфту, снабженную с двух сторон внутренней резьбой, предназначенной для совместного действия с соответствующей указанной наружной резьбой для образования резьбового соединения, и v) первый трубчатый элемент, задающий первую трубу, снабженный на своей наружной поверхности рядом кольцевых выступов и пазов, и второй трубчатый элемент, задающий вторую трубу, снабженный на своей внутренней поверхности рядом кольцевых выступов и пазов, соответствующих указанному наружному ряду, предназначенным для совместного действия с указанным наружным рядом для образования соединения между двумя трубами.