CN102035151B - 力反馈式水下电缆导向器 - Google Patents
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Abstract
一种力反馈式水下电缆导向器，用于水下施工的电缆埋设设备中。包括导向框架和与导向框架连接的至少四个力反馈机构，所述的导向框架沿轴向开有用于穿过电缆的通孔，沿径向均匀开有与轴向通孔相通的径向槽孔，各力反馈机构置于径向槽孔内，并伸入轴向通孔，使用时，电缆穿过导向框架的轴向通孔，各个力反馈机构信号输出端分别与外部控制系统通讯。本发明安装的位置更加接近电缆埋设点，对电缆在埋设点附近进行各个方向的受力状况进行监控反馈，通过受力方向及大小的改变直观迅速的判断出电缆的当前状态，据此对电缆张紧器的张紧力和释放速度进行相应调整，有效地避免电缆拖底及张紧力过大等不利情况的发生。本发明结构简单，性能可靠，维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种力反馈式水下电缆导向器，用于水下施工的电缆埋设设备中。
技术背景
目前，水下施工中采用的电缆埋设设备主要使用水面船只的电缆张紧器来设定电缆的预张力，或者人工观察电缆的入水角来进行电缆的张力控制，但是由于电缆在水下长度的随时改变及海流的影响，张紧力的设置值只能凭经验判断，容易对电缆埋设质量产生影响。而且张力控制部分与电缆埋设点距离较远，存在张紧力的控制精度较低、反应速度较慢的问题。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种力反馈式水下电缆导向器，它可以对电缆在埋设点附近的受力状况进行监控反馈，有效的避免电缆拖底及张紧力过大等不利情况的发生。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种力反馈式水下电缆导向器，包括导向框架和与导向框架连接的至少四个力反馈机构，所述的导向框架沿轴向开有用于穿过电缆的通孔，沿径向均匀开有与轴向通孔相通的径向槽孔，各力反馈机构置于径向槽孔内，并伸入轴向通孔，使用时，电缆穿过导向框架的轴向通孔，各个力反馈机构信号输出端分别与外部控制系统通讯。
所述的力反馈机构包括滚轮、拉压力传感器、导向固定底板、密封舱体、滚轮托架及连接螺柱，拉压力传感器置于密封舱体内，一端与密封舱体的后端盖固定连接，另一端与连接螺柱连接，连接螺柱伸出密封舱体的前端盖及导向固定底板与安有滚轮的滚轮托架连接，拉压力传感器信号输出线通过水密接插件伸出密封舱体外。所述的滚轮与电缆相近边与导向框架的弧面切线间的角度α为：10°-30°。所述的导向固定底板上对称设有导向套，螺栓一端连于滚轮托架上，一端置于导向套内，沿导向套滑动。
所述的导向框架包括对称设置的上、下导向框架及两中心框架，上下导向框架分置于两中心框架两端构成带有轴向通孔及径向槽孔的整体导向框架，所述径向槽孔在与各力反馈机构连接的位置分别设有导向固定底板，轴向通孔两端均为弧形结构，即：上、下导向框架端分别具有弧形入口。所述的轴向通孔两端均为半圆弧结构，即：上、下导向框架上分别具有半圆弧形入口。
所述的力反馈机构为四个时，呈十字型置于导向框架圆周上。与之相配合的导向框架径向槽孔为十字形，即在整体导向框架的径向水平轴线和垂直轴线的四个方向上分别具有用于连接力反馈机构的矩形槽口，所述导向固定底板置于各矩形槽口处。
本发明具有如下优点：
1.本发明安装的位置更加接近电缆埋设点，各种外在不确定因素(如海流、电缆拖底)对于反馈值几乎无影响。
2.本发明在导向框架的径向方向上设有力反馈机构，通过设置在力反馈机构内的拉压力传感器，对电缆在埋设点附近进行上、下、左、右各个方向的受力状况进行监控反馈，通过受力方向及大小的改变可以直观迅速的判断出电缆的当前状态，据此对电缆张紧器的张紧力和释放速度进行相应调整，可以有效地避免电缆拖底及张紧力过大等不利情况的发生。对于电缆埋设质量的提高有很大帮助。
3.本发明在导向固定底板与滚轮托架间的螺栓对称设于连接螺柱两侧，起到导向的作用。上、下导向框架上分别具有沿四角向整体框架槽口呈弧形或半圆形内凹结构的电缆入口，使电缆不至受到损伤。
4.本发明结构简单，性能可靠，维护方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的左视局部剖视示意图。
图3为图2中滚轮与框架及电缆的位置关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：如图1、图2所示，本发明包括导向框架1和与导向框架1连接的四个力反馈机构2，所述的导向框架1沿轴向开有用于穿过电缆13的通孔15，沿径向两两对称呈十字型开有与轴向通孔相通的四个径向槽孔18，四个力反馈机构2安装于径向槽孔18内，并伸入轴向通孔15，使用时，电缆13穿过导向框架1的轴向通孔15，四个力反馈机构2的信号输出端分别与外部控制系统通讯。
如图2所示，所述的力反馈机构2包括滚轮4、拉压力传感器7、导向固定底板12、密封舱体9、滚轮托架16及连接螺柱6，拉压力传感器7置于密封舱体9内，一端与密封舱体9的后端盖8固定连接，另一端与连接螺柱6连接，连接螺柱6伸出密封舱体9的前端盖11及导向固定底板12与安有滚轮4的滚轮托架16连接，其中滚轮托架16与前端盖11通过第二螺栓20连接；连接螺柱6两端均为阶梯柱结构，两端直径小于中间直径，其一端与拉压力传感器7连接，一端连于滚轮托架16上，其中间的圆柱可沿导向固定底板12和前端盖11滑动。在导向固定底板12上沿连接螺柱6中心对称设有导向套19，第一螺栓17一端连于滚轮托架16上，一端置于导向套19内，并可沿导向套19滑动。安装时，在导向固定底板12和滚轮托架16间留有滑动间隙，使第一螺栓17对滚轮托架16进行导向限位。其中滚轮4与电缆13相近边与导向框架1端口的弧面切线间的角度α为15°。拉压力传感器7信号输出线通过水密封接插件10伸出密封舱体9外。拉压力传感器7的型号为：BHR-ZSB。
本例的导向框架1包括对称设置的上导向框架5、下导向框架3及两中心框架14，上、下导向框架5、3分置于两中心框架14两端构成带有轴向通孔15及径向槽孔18的整体导向框架1，即在整体导向框架1的水平轴线和垂直轴线的四个方向上分别具有用于连接力反馈机构2的矩形槽口，各矩形槽口处分别设有与力反馈机构2连接的导向固定底板12，力反馈机构2的滚轮4通过与导向固定底板12连接的滚轮托架16置于该矩形槽口内，轴向通孔15两端均为弧形结构，即：上、下导向框架上、下导向框架5、3端部均为弧形结构，形成弧形入口。
本发明的工作原理：
在工作时，将本发明安装在水下电缆埋设设备的电缆入口处，与埋设设备的电缆通道同轴布置，当进行电缆埋设作业时，电缆首先经过本发明，使电缆13穿过本发明导向框架1的轴向通孔15，然后进入电缆通道进行埋设。如图3所示，滚轮4与电缆13相近边与导向框架1的弧面切线间的角度α为10°-30°，当电缆13受力较大，压在某方向的滚轮4上时，滚轮4受力N和电缆拉力F有如下关系：
N＝F×sinα
则通过拉压力传感器7的反馈值可以计算当前位置电缆拉力。
本发明可以配合电缆张紧器进行高精度的作业调整。
实施例2：本例结构与实施例1相同，不同的是：力反馈机构2的滚轮4与电缆13相近边与导向框架1的弧面切线间的角度α为20°。
实施例3：本例结构与实施例1相同，不同的是：力反馈机构2的滚轮4与电缆13相近边与导向框架1的弧面切线间的角度α为22°。
实施例4：本例结构与实施例1相同，不同的是：力反馈机构2的滚轮4与电缆13相近边与导向框架1的弧面切线间的角度α为30°。
实施例5：本例结构与实施例1相同，不同的是：力反馈机构2的滚轮4与电缆13相近边与导向框架1的弧面切线间的角度α为21°。
实施例6：如图1、图2所示，本例结构与实施例1相同，不同的是：本例的上下导向框架5、3分置于两中心框架14两端构成带有轴向通孔15及径向槽孔18的整体导向框架1，所述径向槽孔18在与力反馈机构2连接的位置设有导向固定底板12，轴向通孔15两端均为半圆弧结构，即：上、下导向框架5、3两端均为半圆弧形结构，具有半圆弧形入口；如图3所示，力反馈机构2的滚轮4与电缆13相近边与导向框架1的弧面切线间的角度α为18°。
实施例7：本例结构与实施例6相同，不同的是：力反馈机构2的滚轮4与电缆13相近边与导向框架1的弧面切线间的角度α为10°。
实施例8：本例结构与实施例1相同，不同的是：力反馈机构2采用6个，两两对称，用于安装的导向框架1的径向槽孔18为近似六角槽形，滚轮4与电缆13相近边与导向框架1的弧面切线间的角度α为16°。
实施例9：本例结构与实施例6相同，不同的是：力反馈机构2采用8个，两两对称，用于安装的导向框架1的径向槽孔18为近似八角槽形，力反馈机构2的滚轮4与电缆13相近边与导向框架1的弧面切线间的角度α为19°。
实施例10：本例结构与实施例6相同，不同的是：力反馈机构2采用5个，沿导向框架1圆周均匀设置，其径向槽孔18为近似五角槽形，力反馈机构2的滚轮4与电缆13相近边与导向框架1的弧面切线间的角度α为19°。
Claims (6)
1.一种力反馈式水下电缆导向器，其特征在于：包括导向框架和与导向框架连接的至少四个力反馈机构，所述的导向框架沿轴向开有用于穿过电缆的通孔，沿径向均匀开有与轴向通孔相通的径向槽孔，各力反馈机构置于径向槽孔内，并伸入轴向通孔，使用时，电缆穿过导向框架的轴向通孔，各个力反馈机构信号输出端分别与外部控制系统通讯；
所述的力反馈机构包括滚轮、拉压力传感器、导向固定底板、密封舱体、滚轮托架及连接螺柱，拉压力传感器置于密封舱体内，一端与密封舱体的后端盖固定连接，另一端与连接螺柱连接，连接螺柱伸出密封舱体的前端盖及所述的导向固定底板与安有滚轮的滚轮托架连接，拉压力传感器信号输出线通过水密接插件伸出密封舱体外；
所述的导向框架包括对称设置的上、下导向框架及两中心框架，上下导向框架分置于两中心框架两端构成带有轴向通孔及径向槽孔的整体导向框架，所述径向槽孔在与各力反馈机构连接的位置分别设有所述的导向固定底板，轴向通孔两端均为弧形结构，即：上、下导向框架端分别具有弧形入口。
2.根据权利要求1所述的力反馈式水下电缆导向器，其特征在于：所述的滚轮与电缆相近边与导向框架的弧面切线间的角度α为：10°-30°。
3.根据权利要求1所述的力反馈式水下电缆导向器，其特征在于：所述的导向固定底板上对称设有导向套，螺栓一端连于滚轮托架上，一端置于导向套内，沿导向套滑动。
4.根据权利要求1所述的力反馈式水下电缆导向器，其特征在于：所述的轴向通孔两端均为半圆弧结构，即：上、下导向框架上分别具有半圆弧形入口。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的力反馈式水下电缆导向器，其特征在于：所述的力反馈机构为四个，呈十字型置于导向框架圆周上。
6.根据权利要求5所述的力反馈式水下电缆导向器，其特征在于：所述的导向框架径向槽孔为十字形，即在整体的所述导向框架的径向水平轴线和垂直轴线的四个方向上分别具有用于连接力反馈机构的矩形槽口，所述导向固定底板置于各矩形槽口处。
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