CN103072675A

CN103072675A - 脐带缆浮体

Info

Publication number: CN103072675A
Application number: CN2012105633961A
Authority: CN
Inventors: 梁忠旭; 陈先; 刘晓洁; 周媛; 吴则华; 汪杰
Original assignee: Marine Chemical Research Institute Co Ltd
Current assignee: Marine Chemical Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103072675B

Abstract

本发明涉及一种脐带缆浮体，包括椭圆体浮体本体，铰链、橡胶体、搭扣。该浮体本体材质为可加工固体浮力材料，外形为椭圆体，由两块对称半椭圆体浮体组成；浮体内部根据脐带缆的尺寸要求开槽，通过安置橡胶体实现脐带缆与浮体紧固要求；浮体一侧经铰链连接而成一体，另一侧通过搭扣完成脐带缆浮体的开合，浮体本体表面喷涂阻水涂层。该脐带缆浮体结构简单，既可以保证缆线的水上漂浮，又能方便缆线的检查维修减少维护费用。

Description

脐带缆浮体

技术领域

本发明涉及一种浮体，特别是涉及可加工固体浮力材料的脐带缆浮体。

背景技术

在深海油气开采中，连接水面浮式装置和海底设备的深海脐带缆安全性至关重要。脐带缆主要起着输送化学制剂、液压流体、电及信号的作用，是海洋油气生产系统的生命线。脐带缆是电缆(动力缆或信号缆)、光缆(单模或多模光缆)、液压或化学药剂管(钢管或软管)的组合。为保证海底设备与水面浮式装置的平稳连通，脐带缆要求是零浮力的。

以往脐带缆的零浮力是通过捆绑浮体实现。而用于捆绑的浮体由多个浮体单元构成，经过单独加工的浮力材料浮体，利用捆索将浮体捆绑在脐带缆上，为了保证浮体不脱离脐带缆，捆绑由捆索施以连续围绕捆绑而成。在水下脐带缆承重的情况下，该提供脐带缆零浮力的方式存在的问题是：

1.操作不方便，浮体的安装检修和脐带缆的安装检修都非常麻烦；

2.脐带缆浮体结构平衡性差，浮体和脐带缆结合后的外形由捆绑的情况决定，不能保证浮线通过重心；

3.容易产生单体漂浮，由于捆绑浮体由多个浮体单元构成，在海水的腐蚀和冲击或者其他外力作用下会造成捆索意外失效。在多浮体情况下，大大提高了这种意外的概率；

4.多浮体单元的结构在水下由于局部受力震荡现象加剧，容易造成脐带缆的折断。

不采用多浮体单元的结构，采用可开合的浮体结构将会大大提高安装的操作方便性，提高浮标体的使用稳定性与可靠性。现在的浮力材料已经具备了可加工性能，并且具有相当大的耐压和耐摩擦的性能，同时浮力材料外面可以喷涂阻水涂层提高防水性能。因此，设计一种可方便开合的浮体的结构会大大提高脐带缆的工作性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述的已有的脐带缆零浮力的实现方案造成的操作困难、平衡性差、可靠性低的缺陷；提供一种操作方便、浮体结构性能优异、减少对脐带缆损伤的脐带缆浮体。在浮体内部采用开槽结构，并通过橡胶体进行紧固配合，使得脐带缆和浮体不容易产生相对滑动；浮体外形机加工成为椭圆体，使得脐带缆在水里的阻力减小，提高动力学性能；浮体采用两个半椭圆体通过铰链连接，可以实现在保证外形需要的前提下，完成它的功能需要，实现脐带缆的安置；脐带缆浮体的开合由带自锁性能的卡扣实现，省去了捆索的繁重工作，并且利用机械装置实现了两个浮体半椭圆体的结合能够提高系统的可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种脐带缆浮体，其特征在于：由两个轻质耐压浮力材料浮体本体（1），橡胶体（2），搭扣（3）和铰链（4）组成，在所述的浮体上根据开合要求设置铰链和搭扣，设置铰链的部位采用60度的斜面槽结构，设置搭扣的部位采用直角切槽，浮体本体表面喷涂阻水涂层（5），浮体内部采用开槽结构。

在上述的技术方案中，所述的轻质耐固定压浮力材料为环氧树脂基微珠填充结构。

在上述方案中，浮体本体(1)内部的开槽结构采用中部直孔以及两端阶梯孔的结构。

在上述方案中，橡胶体（2）为V型结构，安装于浮体本体（1）内部的开槽结构，将浮体通过搭扣（3）扣合于脐带缆上时，两个浮体本体的橡胶体（2）的V型结构对脐带缆施加作用力，防止沿脐带缆的轴向滑动。

在上述的技术方案中，所述的阻水涂层（5）为聚脲弹性体涂层。聚脲弹性体涂层对浮体本体材料起保护作用，同时减小表面张力降低阻力。

在上述的方案中，所述的铰链（4）为定制304钢长铰链，将两块浮体本体（1）固定连接。

在上述方案中，所述的搭扣（3）为成对的自锁搭扣。

本发明在国内首先将轻质耐压浮力材料用于脐带缆提供零浮力，该可加工固体浮力材料脐带缆浮体外形结构具有以下优点：

1、本发明设计的浮体本体采用的是一种低密度、高强度的可加工固体浮力材料，材料本身具有密度小、力学性能优异、吸水率低且稳定的特点。

2、本发明设计的浮体椭圆外形使脐带缆在水中移动时，水流在物体的前缘也就是迎水被分流，由于水流没有及时到达物体后缘，在浮体背风面附近诞生一个低压区，因此物体前面的压力大于物体后面的压力，这个压差诞生的力作用在物体上，方向和物体运动方向相反，这就是所谓的压差阻力。以理推想，迎风面积同样大小的一个正方体、一个球体、一个椭圆体相比，因为椭圆体后半部的逆压梯度明显小于球体更小于正方体，因而椭圆体诞生的压差阻力小于球体，更小于正方体，可大大减少浮体在收放过程中产生的阻力。

3、本发明设计采用带自锁性能的搭扣实现脐带缆浮体的开合，省去了捆索的繁重工作，并且利用机械装置实现了两个浮体半椭圆体的结合，消除了因捆索意外失效造成浮体丢失的概率。

4、采用可开合的浮体结构将会大大提高系统的操作方便性，提高脐带缆的稳定性。

5、本发明设计的浮体本体外表面喷涂的是一种不受潮气、温度影响的100%固含量聚脲弹性体涂层，聚脲弹性体涂层对浮体本体起到阻水、保护作用。

附图说明

图1 是本发明的浮体本体结构简图。

图面说明如下：

1—浮体本体；2—橡胶体；3—搭扣；4—铰链；5—聚脲弹性体涂层；6-脐带缆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的脐带缆浮体的结构进行详细地说明

实施例1

本体采用密度为0.42g/cm³的轻质耐压浮力材料制备脐带缆浮体本体，材料性能见表一

表一

项目	单位	性能
			密度	g/cm³	0.42
单轴压缩强度	MPa	15
			体积弹性模量	MPa	1050
耐静水压	MPa	6
			吸水率（6 MPa24小时）	%	0.8

参考图1，浮体本体采用机加工方式成为椭圆体，椭圆体长轴长为600mm，短轴长为340mm，浮体外部倒角为R8，内部倒角为R3，内部开槽，采用中部直孔以及两端阶梯孔的结构，直径9-13mm的脐带缆可从中穿过，槽两端根据脐带缆尺寸固定V型橡胶体。在所述的浮体本体部位根据开合要求设置铰链和搭扣，安装铰链的部位采用60度的斜面槽结构，安装搭扣的部位采用直角切槽。将浮体通过搭扣扣合于脐带缆上时，两个浮体本体的橡胶体的V型结构对脐带缆施加作用力，防止沿脐带缆的轴向滑动。浮体本体表面喷涂聚脲弹性体阻水涂层，对浮体本体起到阻水、保护作用。本脐带缆浮体可用于0～600水深。

实施例2

本体采用密度为0.54g/cm³的轻质耐压浮力材料制备脐带缆浮体本体，材料性能见表二

表二

项目	单位	性能
			密度	g/cm³	0.54
单轴压缩强度	MPa	45
			体积弹性模量	MPa	1800
耐静水压	MPa	45
			吸水率（45 MPa24小时）	%	0.6

参考图1，浮体本体采用机加工方式成为椭圆体，椭圆体长轴长为600mm，短轴长为340mm，浮体外部倒角为R8，内部倒角为R3，内部开槽，采用中部直孔以及两端阶梯孔的结构，直径9-13mm的脐带缆可从中穿过，槽两端根据脐带缆尺寸固定V型橡胶体。在所述的浮体本体部位根据开合要求设置铰链和搭扣，安装铰链的部位采用60度的斜面槽结构，安装搭扣的部位采用直角切槽。将浮体通过搭扣扣合于脐带缆上时，两个浮体本体的橡胶体的V型结构对脐带缆施加作用力，防止沿脐带缆的轴向滑动。浮体本体表面喷涂聚脲弹性体阻水涂层，对浮体本体起到阻水、保护作用。本脐带缆浮体可用于0～4000水深。

本发明的脐带缆浮体进行海上试验，脐带缆的悬浮状态良好，脐带缆与脐带缆浮体的配合良好，没有出现滑动或者脱离现象。而且由于浮体的存在对脐带缆有较好的保护作用。

本实施的脐带缆浮体的主要技术参数如下：

1.本发明使用的轻质耐压浮力材料密度可以达到0.42～0.53g/cm³，

2.本发明使用的轻质耐压浮力材料可以耐0～45MPa静水压，可以在0～4000米深海工作。

3.本发明使用的轻质耐压浮力材料在静水压24小时的情况下吸水率不超过1%。

Claims

1.一种脐带缆浮体，其特征在于：由两个轻质耐压浮力材料浮体本体（1），橡胶体（2），搭扣（3）和铰链（4）组成，在所述的浮体上根据开合要求设置铰链和搭扣，设置铰链的部位采用60度的斜面槽结构，设置搭扣的部位采用直角切槽，浮体本体表面喷涂阻水涂层（5），浮体内部采用开槽结构，

所述的轻质耐压浮力材料为环氧树脂基空心玻璃微珠填充结构；

所述的搭扣（3）为自锁搭扣；

所述的铰链（4）为定制304钢长铰链，将两块浮体本体（1）固定连接；

所述的阻水涂层（5）为聚脲弹性体涂层。

2.根据权利要求1所述的脐带缆浮体，特征在于，所述的浮体本体（1）内部的开槽结构采用中部直孔以及两端阶梯孔的结构。

3.根据权利要求1所述的脐带缆浮体，特征在于，所述的橡胶体（2）为V型结构，固定安装于浮体本体（1）内部开槽结构。