CN110190573A - 一种海缆保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海缆保护装置，其套设在海缆的外部，以保护所述海缆，包括夹具体和限弯器，所述夹具体能够穿设进风机塔筒内，以固定所述海缆；所述夹具体包括主体和若干卡爪，所述主体沿其周向开设有若干凹槽，且所述卡爪能够嵌设在所述凹槽内；所述卡爪包括本体和与所述本体固定的弹性件，所述本体和所述主体转动连接，且所述弹性件能够和所述凹槽的底壁接触，以利用所述弹性件的形变实现所述夹具体和所述风机塔筒的装配；所述限弯器包括直段部和与所述直段部连接的弯端部，所述直段部和所述夹具体连接。本发明能够增强海缆的固定效果。

Description

一种海缆保护装置

技术领域

本发明涉及海洋电缆技术领域，具体涉及一种海缆保护装置。

背景技术

海洋电缆是用绝缘材料包裹的导线，铺设在海底用以建立国家与国家之间、岛屿与内陆之间、石油平台与内陆之间、跨海军事设施等场所的重要通信设备。随着我国对能源需求日益增加，海洋油气、海上风电开发的力度也迅猛加大。海缆作为电力传输的重要媒介，在使用过程中的安全可靠性至关重要。石油平台或者海上风电海中海缆是通过刚性J型护管从海底穿至平台上方，为穿管顺利，海缆护管内径一般是海缆外径的3倍左右，且在底部进入口部分呈喇叭口形状。由于护管和海缆尺寸特点，安装后海缆在护管内会自由摆动，特别是在护管下端出口处，该处海缆受洋流影响最为剧烈，在洋流作用下会不停摆动，同时不断碰撞护管，长时间作用下会造成电缆的疲劳破损，造成电缆无法输电，最终导致整个电力系统瘫痪，从而造成巨大的经济损失。

目前常用的保护方法是在J型管尾部海缆上安装中心定位保护装置，中心定位保护装置抱紧海缆，并卡于J型管直管段内，使海缆处于J型管中心位置。在定位保护装置尾部还连接有弯曲保护装置，如聚氨酯或者金属的弯曲限制器保护海缆不会过度弯曲造成损坏。由于海流的冲蚀能力强，一般弯曲限制器的长度都超过8m，整套中心定位保护装置长度接近或超过10m，在水中保护装置和电缆随着流和涌的作用一起如长蛇状摆动。

整套保护装置依靠卡于J型管直管段内的聚氨酯密封环和夹紧电缆的摩擦力固定于电缆上，经过一段时间聚氨酯密封环老化将使得摩擦力减小，整套装置与J型管的固定能力减弱，同时受制于安装的要求，电缆在护管内部并不是紧绷的，由于固定的密封环摩擦力减小，整套保护装置将从安装位置向后退出。由于密封装置安装位置距离J型管的端部并不远，如果电缆松弛较多特别是水深的区域，整套保护装置将脱出J型管的端部喇叭口。一旦装置脱出将失去对电缆的保护功能，且造成喇叭口外部电缆的弯曲载荷加大，不能及时修理将使得电缆过早损坏，造成严重的损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种海缆保护装置，其能够增强海缆的固定效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种海缆保护装置，其套设在海缆的外部，以保护所述海缆，包括夹具体和限弯器，所述夹具体能够穿设进风机塔筒内，以固定所述海缆；所述夹具体包括主体和若干卡爪，所述主体沿其周向开设有若干凹槽，且所述卡爪能够嵌设在所述凹槽内；所述卡爪包括本体和与所述本体固定的弹性件，所述本体和所述主体转动连接，且所述弹性件能够和所述凹槽的底壁接触，以利用所述弹性件的形变实现所述夹具体和所述风机塔筒的装配；所述限弯器包括直段部和与所述直段部连接的弯端部，所述直段部和所述夹具体连接。

进一步的，所述夹具体包括第一主体和与所述第一主体拼接的第二主体，所述第一主体和所述第二主体均呈弧形设置；所述第一主体和所述第二主体上均开设有所述凹槽，且所述凹槽错位设置。

进一步的，所述海缆保护装置还包括套设在所述海缆外部的防弯器，所述防弯器和所述夹具体的游离端连接；所述防弯器的游离端设置有钢丝绳，所述钢丝绳的部分包胶在所述防弯器内。

进一步的，所述直段部由若干第一弯曲限制器依次拼接，所述第一弯曲限制器包括第一半瓦和与所述第一半瓦拼接的第二半瓦；所述第一弯曲限制器包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部能够嵌设在所述第二连接部内，以连接相邻的所述第一弯曲限制器，且所述第一连接部的端面为平面。

进一步的，所述弯端部由若干第二弯曲限制器依次拼接，所述第二弯曲限制器包括第三半瓦和与所述第三半瓦拼接的第四半瓦；所述第二弯曲限制器包括第三连接部和第四连接部，所述第三连接部能够嵌设在所述第四连接部内，以连接相邻的所述第二弯曲限制器，且所述第三连接部的端面为弧面，以适配所述弯段部的弯曲半径。

进一步的，所述夹具体通过连接件和所述限弯器连接，所述连接件与所述夹具体连接的端部呈锥形设置。

进一步的，所述本体的上表面包括位于两侧且呈弧形设置的弧部，所述弧部的直径小于或等于所述夹具体的外径。

进一步的，所述弹性件为弹性圈或弧形的弹性片。

进一步的，所述海缆保护装置的材质为耐腐蚀材料。

进一步的，所述防弯器的外壁和内壁均呈锥度设置。

本发明的有益效果：

海缆穿设进夹具体和限弯器内部，然后将夹具体穿设进风机塔筒的内部，从而固定海缆；因为嵌设在凹槽内的卡爪和主体转动连接，且弹性件能够和凹槽的底壁接触，在穿设时风机塔筒会施加给卡爪推力，使得本体在推力的作用下压设弹性件，弹性件发生弹性形变使得卡爪被压设进凹槽内，以便于穿设夹具体；同时嵌设在凹槽内的卡爪回弹后也能够防止夹具体和风机塔筒脱离；

限弯器包括直段部和弯段部，直段部和风机塔筒开孔位置和实际预埋深度匹配，而利用弯段部使得限弯器在负载的作用下形成预设的弯曲半径，从而限制海缆的过度弯曲，以保护海缆。

附图说明

图1是本发明的整体示意图；

图2是本发明的防弯器的剖视图；

图3是本发明的夹具体的整体示意图；

图4是本发明的卡爪的整体示意图；

图5是第一弯曲限制器的结构示意图；

图6是第二弯曲限制器的结构示意图。

图中标号说明：1、防弯器；11、钢丝绳；2、主体；21、第一主体；22、第二主体；23、凹槽；3、卡爪；31、本体；311、弧部；32、弹性件；4、限弯器；41、直段部；42、弯段部；5、第一弯曲限制器；51、第一连接部；511、平面；52、第二连接部；53、第一半瓦；54、第二半瓦；6、第二弯曲限制器；61、第三连接部；611、弧面；62、第四连接部；63、第三半瓦；64、第四半瓦；7、连接器；8、风机塔筒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的一种海缆保护装置的一实施例，包括夹具体和与夹具体连接的限弯器4，夹具体和限弯器4均套设在海缆的外部，夹具体穿设进风机塔筒8的内部，从而固定海缆；限弯器4能够在负载的作用下弯曲形成海缆预设的弯曲半径，同时能够限制海缆的过度弯曲，以保护海缆。

参照图1和图3，夹具体包括主体2和若干卡爪3，主体2上开设有若干凹槽23且上述卡爪3均能够对应的嵌设在凹槽23内部。为了便于夹具体和限弯器4的装配，夹具体包括第一主体21和用于与第一主体21拼接的第二主体22，第一主体21和第二主体22通过紧固螺栓连接形成上述的夹具体，为了便于加工，第一主体21和第二主体22设置成对称的半圆形，当然第一主体21和第二主体22也可以不对称设置。

参照图3，第一主体21和第二主体22上均开设有上述的凹槽23。当将夹具体插设进风机塔筒8内部时，为了使得夹具体和风机塔筒8之间的嵌设力分布的较为均匀，开设在第一主体21和第二主体22上的凹槽23均错位设置。

参照图3和图4，卡爪3包括本体31和与本体31固定的弹性件32，卡爪3嵌设在凹槽23内，本体31和主体2转动连接，并且弹性件32能够和凹槽23的底壁接触。本体31的上表面包括位于其两侧并且呈弧形设置的弧部311，弧部311的直径小于或者等于夹具体的外径，以便在嵌设夹具体的过程中，卡爪3嵌设在凹槽23的内部时能够减小穿设时的阻力。同时本体31的两侧边呈弧形设置，便于卡爪3在凹槽23内运动。本体31的前端和后端均呈斜面设置，以保证本体31能够在凹槽23内转动；同时，斜面的下方呈倒角设置。

参照图4，弹性件32通过紧固螺钉和本体31固定连接，弹性件32选用的是呈弧形设置的弹性片和弹性圈，以保持弹性件32具有较好的弹性恢复了。

参照图1，夹具体通过连接器7和限弯器4连接，为了便于安装和拆卸连接器7拼接设置。连接器7包括第一连接器7和与第一连接器7能够拼接的第二连接器7，利用紧固螺栓实现第一连接器7和第二连接器7的拼接。连接器7和夹具体连接的端部呈锥形设置，以便于将夹具体嵌设在风机塔筒8内部。

参照图1、图5和图6，限弯器4包括直段部41和与直段部41连接的弯段部42，直段部41包括若干依次拼接的第一弯曲限制器5。第一弯曲限制器5包括第一连接部51和第二连接部52，且第一连接部51能够嵌设进下一个与其拼接的第一弯曲限制器5的第二连接部52中，利用第一连接部51和另一第一弯曲限制器5的第二连接部52的嵌设，从而能够实现相邻的第一弯曲限制器5的拼接。第一连接部51的端面呈平面511设置，第二连接部52包括能够用于嵌设第一连接部51的第一内腔槽，另一呈平面511设置的第一连接部51和第一内腔槽的卡嵌力能够实现第一弯曲限制器5沿直线的拼接。为了便于相邻的第一弯曲限制器5的拼接，第一弯曲限制器5包括第一半瓦53和第二半瓦54，第一半瓦53和第二半瓦54通过紧固螺栓拼接固定。为了便于加工，并且降低加工时的模具成本，第一半瓦53和第二半瓦54可以对称设置。

参照图5和图6，弯段部42包括若干依次拼接的第二弯曲限制器6，第二弯曲限制器6包括第三连接部61和第四连接部62，且第三连接部61能够嵌设进下一个与其拼接的第二弯曲限制器6的第四连接部62中，利用第三连接部61和另一第二弯曲限制器6的第四连接部62的嵌设，从而能够实现相邻的第二弯曲限制器6的拼接。第三连接部61的端面呈弧面611设置，第四连接部62包括能够用于嵌设第三连接部61的第二内腔槽，另一呈弧面611设置的第三连接部61和第二内腔槽的卡嵌力能够实现第二弯曲限制器6的拼接，使得弯段部42能够在负载的作用下符合预设的弯曲半径，从而限制海缆的过度弯曲以保护海缆。为了便于相邻的第二弯曲限制器6的拼接，第二弯曲限制器6包括第三半瓦63和第四半瓦64，第三半瓦63和第四半瓦64通过紧固螺栓拼接固定。为了便于加工，并且降低加工时的模具成本，第三半瓦63和第四半瓦64可以对称设置。

参照图5和图6，利用若干第一弯曲限制器5拼接形成的直段部41在载荷的作用下不会发生弯曲形变，同时根据风机塔筒8上开孔位置和实际预埋深度测算出所需直段部41的长度。利用若干第二弯曲限制器6拼接形成的弯段部42在载荷的作用下发生弯曲，因为第三连接部61的弧面611的角度是根据弯曲半径预先设定的，因而在载荷的作用下弯段部42的弯曲半径能够符合预设的弯曲半径。

参照图1和图2，海缆保护装置还包括套设在海缆外部的防弯器1，防弯器1和夹具体的游离端通过法兰结构连接。防弯器1的内壁呈锥度设置，以便于海缆的穿设，同时防弯器1的外壁呈锥度设置，以便于将防弯器1插设进风机塔筒8内部。防弯器1的游离端设置有钢丝绳11，钢丝绳11的部分包胶固定在防弯器1的内部，从而实现钢丝绳11和防弯器1的固定连接。

参照图1，海缆保护装置的材料均选用的是耐腐蚀的材料，以减小海水对其腐蚀，以延长使用寿命。

运动过程：

依次拼装防弯器1、夹具体和限弯器4，敷缆船就位(锚泊或动力定位)在桩筒附近区域，下放引导绳由潜水员完成与桩筒内部预留的牵拉绳连接，桩筒内部顶端操作人员在引导绳连接好之后在桩筒顶部操作平台回收牵引绳，此时牵引绳带着后端的钢丝绳11由底部孔穿出进入操作平台。在操作平台连接牵引钢丝绳11和固定的绞车，完成全部准备工作。之后平台绞车不断回收将牵引钢丝绳11收到卷筒上，钢丝绳11的回收带动海缆保护装置和其后端连接的电缆拖拉头以及电缆进入水中。拖拉头通过敷缆船尾部托架之后，此时敷缆船电缆牵引机开始夹紧，与平台绞车配合开始电缆下放。牵引头带动海缆保护装置整体向风机塔筒8壁开孔位置穿出，防弯器1首先进入开孔位置并能够导向，随着平台绞车的收紧，夹具体开始进入开孔位置。风机塔筒8施加给卡爪3推力，压缩弹性体进入凹槽23内，使夹具体顺利穿出，随后弹性在其自身弹性力的作用下回弹，使得卡爪3弹起。随着牵引过程，各卡爪3依次下压、回弹；直至连接件干涉法兰锥面进入桩基筒开孔孔内，形成干涉并限位，回弹后的卡爪3与风机塔筒8内壁干涉以防止滑脱，形成中心定位。第一弯曲限制器5依次锁紧以及第二弯曲限制器6依次锁紧在一起，形成一个平滑的极大尺寸的弯曲半径，防止海缆过度弯曲并利于安装时夹具穿出。第二弯曲限制器6安装在最后端，当外部载荷作用于限弯器4时，直段部41和弯段部42的拼接能够形成一个平滑的超过海缆最小弯曲半径的弯曲半径，防止海缆过度弯曲，最终完成在无J管条件下中心定位和限弯保护。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种海缆保护装置，其套设在海缆的外部，以保护所述海缆，其特征在于，包括夹具体和限弯器，所述夹具体能够穿设进风机塔筒内，以固定所述海缆；所述夹具体包括主体和若干卡爪，所述主体沿其周向开设有若干凹槽，且所述卡爪能够嵌设在所述凹槽内；所述卡爪包括本体和与所述本体固定的弹性件，所述本体和所述主体转动连接，且所述弹性件能够和所述凹槽的底壁接触，以利用所述弹性件的形变实现所述夹具体和所述风机塔筒的装配；所述限弯器包括直段部和与所述直段部连接的弯段部，所述直段部和所述夹具体连接。

2.如权利要求1所述的海缆保护装置，其特征在于，所述夹具体包括第一主体和与所述第一主体拼接的第二主体，所述第一主体和所述第二主体均呈弧形设置；所述第一主体和所述第二主体上均开设有所述凹槽，且所述凹槽错位设置。

3.如权利要求1所述的海缆保护装置，其特征在于，所述海缆保护装置还包括套设在所述海缆外部的防弯器，所述防弯器和所述夹具体的游离端连接；所述防弯器的游离端设置有钢丝绳，所述钢丝绳的部分包胶在所述防弯器内。

4.如权利要求1所述的海缆保护装置，其特征在于，所述直段部由若干第一弯曲限制器依次拼接，所述第一弯曲限制器包括第一半瓦和与所述第一半瓦拼接的第二半瓦；所述第一弯曲限制器包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部能够嵌设在所述第二连接部内，以连接相邻的所述第一弯曲限制器，且所述第一连接部的端面为平面。

5.如权利要求1所述的海缆保护装置，其特征在于，所述弯段部由若干第二弯曲限制器依次拼接，所述第二弯曲限制器包括第三半瓦和与所述第三半瓦拼接的第四半瓦；所述第二弯曲限制器包括第三连接部和第四连接部，所述第三连接部能够嵌设在所述第四连接部内，以连接相邻的所述第二弯曲限制器，且所述第三连接部的端面为弧面，以适配所述弯段部的弯曲半径。

6.如权利要求1所述的海缆保护装置，其特征在于，所述夹具体通过连接件和所述限弯器连接，所述连接件与所述夹具体连接的端部呈锥形设置。

7.如权利要求1所述的海缆保护装置，其特征在于，所述本体的上表面包括位于两侧且呈弧形设置的弧部，所述弧部的直径小于或等于所述夹具体的外径。

8.如权利要求1所述的海缆保护装置，其特征在于，所述弹性件为弹性圈或弧形的弹性片。

9.如权利要求1所述的海缆保护装置，其特征在于，所述海缆保护装置的材质为耐腐蚀材料。

10.如权利要求3所述的海缆保护装置，其特征在于，所述防弯器的外壁和内壁均呈锥度设置。