CN110763564A - 一种海缆拉伸试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海缆试验技术领域，公开了一种海缆拉伸试验装置，包括卧式拉力试验机，卧式拉力试验机的施力端和受力端均设有拉伸夹具，两个拉伸夹具用于固定被测试海缆的两端，卧式拉力试验机上安装有两个光纤固定装置，两个光纤固定装置分别靠近卧式拉力试验机的施力端和受力端，光纤固定装置为单向转动轮，卧式拉力试验机上固定有光纤应力应变测试仪。还公开了一种海缆拉伸试验方法，在本装置上使用本海缆拉伸试验方法，就可以在检测室内，对海缆进行拉伸试验，检测海缆的拉伸性能。且装置中的光纤固定装置设计为单向转动，可防止拉伸过程中光纤纵向滑移，保证拉伸过程中光纤是沿拉伸方向是受力的，避免测试结果的失真，增加拉伸结果准确性。
Description
技术领域
本发明涉及海缆试验技术领域，尤其涉及一种海缆拉伸试验装置，以及一种海缆拉伸试验方法。
背景技术
海缆的结构从外到内依次包括最外层的铠装层、至少一层钢丝层、绝缘层和屏蔽层以及最内层的光纤。在施工过程中受到拉伸的海缆包括海底通信光缆、海底光电复合缆在内的各种海缆、带有软硬接头及其接头盒的海缆、带有中继器海缆、带有软硬接头及其接头盒及其相关的各类水下设施的海底光电复合缆。海缆施工过程中受到礁石或者船锚等的阻挡作用都会受到张力作用，使得海缆承受一定的拉伸载荷，对海缆的光纤有重要影响，因此研究海缆拉伸试验，海缆光纤的各项性能参数变化具有重要意义。对海缆或带有各种水下设施的海缆拉伸性能的验证，是海缆及其水下设施工作保证的重要环节。由于海缆在施工过程中比较复杂，受到各种原因影响，因此如何较为准确的测试海缆或带有各种水下设施的海缆拉伸试验相关性能参数指标，具有重要研究意义，而国内外相关标准并未详细提及。海缆或带有各种水下设施的海缆拉伸性能对海缆的施工要求、使用寿命、光电性能参数的稳定性有重要影响，如果能准确科学的得到海缆或带有各种水下设施的海缆拉伸试验的所有相关参数，对于海缆和其相应的各种水下设施的设计研发、生产应用和维护修复有重大价值。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种海缆拉伸试验装置及方法，其能准确地对海缆或带有各种水下设施的海缆进行拉伸试验测试，获得海缆拉伸测试数据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种海缆拉伸试验装置，包括卧式拉力试验机，所述卧式拉力试验机的施力端和受力端均设有拉伸夹具，两个拉伸夹具用于固定被测试海缆的两端，所述卧式拉力试验机上安装有两个光纤固定装置，两个光纤固定装置分别靠近卧式拉力试验机的施力端和受力端，所述光纤固定装置为单向转动轮，所述卧式拉力试验机上固定有光纤应力应变测试仪。
作为上述技术方案的改进，所述光纤固定装置包括设于卧式拉力试验机的支架、轮轴和导轮，所述轮轴固定地穿设于支架上，所述导轮活动地套设在轮轴上。
作为上述技术方案的改进，所述轮轴和导轮之间设有单向轴承，所述轮轴和导轮均与单向轴承固定连接。
作为上述技术方案的改进，所述导轮包括设于轮轴上的环体以及设于环体两端的挡片。
作为上述技术方案的改进，所述环体的外径为60mm-200mm。
作为上述技术方案的改进，所述拉伸夹具从外到内依次包括外锥套、至少一个定位槽锥和芯棒，所述定位槽锥沿外圆周设有多个定位槽，所述芯棒的中央沿轴向设有芯孔。
作为上述技术方案的改进，所述外锥套为圆台形，所述外锥套沿轴向设有第一通孔，所述第一通孔为圆台形。
作为上述技术方案的改进，所述定位槽锥为圆台形，所述定位槽锥沿轴向设有第二通孔，所述第二通孔为圆台形。
一种海缆拉伸试验方法，包括以下步骤：S01.将被测试海缆两端的光纤剥出，再剥掉一段长度的铠装层；S02.将被测试海缆两端剥掉铠装层的部分分别固定在卧式拉力试验机的施力端和受力端的拉伸夹具上；S03.将被测试海缆一端的光纤缠绕在其中一个光纤固定装置的导轮上，并将被测试海缆一端的光纤进行串接；S04.将被测试海缆另一端的光纤缠绕在另一个光纤固定装置的导轮上，将被测试海缆另一端的光纤与光纤应力应变测试仪的输入端光纤进行串接；S05.启动卧式拉力试验机和光纤应力应变测试仪；S06.在卧式拉力试验机对海缆施加拉伸加载负荷过程中、卸载负荷过程中、卸载负荷过程后，通过光纤应力应变测试仪对被试验海缆的各项拉伸性能参数指标进行监控和测试。
作为上述技术方案的改进，光纤缠绕在导轮上的圈数为1-100圈。
本发明的有益效果有：
本海缆拉伸试验装置中的光纤固定装置设计为单向转动，可防止拉伸过程中光纤纵向滑移，保证拉伸过程中光纤是沿拉伸方向是受力的，由于光纤受力的状态是影响最终的试验结果的，光纤固定装置的存在能够避免引起测试结果的失真，可增加拉伸结果准确性。在本装置上使用本海缆拉伸试验方法，就可以在检测室内，对海缆进行拉伸试验，此装置和方法模拟在施工过程中海缆及与海缆相连接的水下设施受到的张力作用，来检测海缆拉伸性能的变化，为海缆及各种水下设施的设计研发、生产应用和维护修复提供较为准确的测试数据及其后期改进优化的科学依据。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中：
图1是本发明实施例中光纤固定装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中导轮的结构示意图；
图3是本发明实施例中海缆单独被测试的结构示意图；
图4是本发明实施例中带有水下设施的海缆被测试的结构示意图；
图5是本发明实施例中拉伸夹具的端面结构示意图；
图6是图5中A-A处的剖面示意图；
图7是本发明实施例中拉伸夹具与卧式拉力试验机连接部分的结构示意图。
具体实施方式
参见图1-图4，本发明公开了一种海缆拉伸试验装置，包括卧式拉力试验机1，所述卧式拉力试验机1的施力端和受力端均设有拉伸夹具5，两个拉伸夹具5用于固定被测试海缆4的两端，所述卧式拉力试验机1上安装有两个光纤固定装置2，两个光纤固定装置2分别靠近卧式拉力试验机1的施力端和受力端，所述光纤固定装置为单向转动轮，所述卧式拉力试验机1上固定有光纤应力应变测试仪3。
其中，被测试海缆两端剥掉铠装层的部分安装在拉伸夹具5上，被测试海缆两端剥出的光纤一部分绕在光纤固定装置2上，余下的光纤处于自由状态。光纤固定装置2是为了增加拉伸结果准确性而设计的，其设计为单向转动，是为了防止拉伸过程中光纤纵向滑移，保证拉伸过程中光纤是沿拉伸方向是受力的，由于光纤受力的状态是影响最终的试验结果的，光纤固定装置2的存在能够避免引起测试结果的失真。如果设计成双向，那么光纤无法被有效固定，会引起数据失真。
具体的，所述光纤固定装置2包括设于卧式拉力试验机1的支架21、轮轴22和导轮23，所述轮轴22固定地穿设于支架21上，所述导轮23活动地套设在轮轴22上。所述轮轴22和导轮23之间设有单向轴承24，所述轮轴22和导轮23均与单向轴承24固定连接。其中，单向轴承24的外圈与导轮23过盈配合，单向轴承24的内圈与轮轴22沿轴向均设有键槽25，所述单向轴承24的内圈与轮轴22通过平键26连接。所述导轮23包括设于轮轴22上的环体231以及设于环体231两端的挡片232。环体231的外表面用于缠绕光纤。
进一步的，所述环体231的外径为60mm-200mm。环体231的外径过大，会造成使用不便，也会造成试样的浪费，因为直径越大，上面需缠绕的光纤越多；环体231的外径过小，就会造成光纤弯曲半径小，缠绕于该固定装置上的光纤容易对最终的试验结果产生不利的影响。
参见图5-图6，所述拉伸夹具5从外到内依次包括外锥套51、至少一个定位槽锥52和芯棒53，所述定位槽锥52沿外圆周设有多个定位槽521，海缆中的钢丝能够卡在定位槽521中，所述芯棒53的中央沿轴向设有芯孔531，海缆的光纤能够穿过芯孔531，芯孔531可保护光纤。
进一步的，所述外锥套51为圆台形，所述外锥套51沿轴向设有第一通孔，所述第一通孔为圆台形，外锥套51的外侧面和内侧面的倾斜方向相同。所述定位槽锥52为圆台形，所述定位槽锥52沿轴向设有第二通孔，所述第二通孔为圆台形，定位槽锥52的外侧面和内侧面的倾斜方向相同。定位槽521的横截面为圆形的一部分，定位槽521在轴向贯穿定位槽锥52。定位槽锥52的圆锥角与第一通孔的圆锥角相等，且第一通孔的最小直径小于定位槽锥52的最大外径。芯棒53为圆台形。
其中，若定位槽锥52只有一个，则第二通孔的圆锥角与芯棒53的圆锥角相等，且第二通孔的最小直径小于芯棒53的最大外径。若定位槽锥52大于等于两个，则靠外的定位槽锥52上第二通孔的最小直径小于靠内的定位槽锥52的最大外径，最内的定位槽锥52上第二通孔的圆锥角与芯棒53的圆锥角相等，且最内的定位槽锥52上第二通孔的最小直径小于芯棒53的最大外径。
具体的，海缆的光纤从芯棒53的小端穿入芯孔531，并从芯棒53的大端穿出，将定位槽锥52上第二通孔的大端从芯棒53的小端向芯棒53的大端移动并套紧。类似的，海缆的钢丝从定位槽锥52的小端穿入定位槽521，并从定位槽锥52的大端穿出，外锥套51上第一通孔的大端从定位槽锥52的小端向定位槽锥52的大端移动并套紧，或者靠外的定位槽锥52上第二通孔的大端从靠内的定位槽锥52的小端向定位槽锥52的大端移动并套紧。
而且参见图7，卧式拉力试验机1的施力端和受力端均设有销板11，销板11与卧式拉力试验机1通过螺栓12连接，所述销板11上设有第三通孔，第三通孔为圆台形，拉伸夹具5的外锥套51的圆锥角与第三通孔的圆锥角相等，且第三通孔的最小直径小于外锥套51的最大外径。使用时，销板11套在拉伸夹具5上，具体为，第三通孔的大端从外锥套51的小端向外锥套51的大端移动并套紧，且卧式拉力试验机1对销板11的施力方向为沿着第三通孔的小端向大端的方向，这样卧式拉力试验机1通过销板11向拉伸夹具5施加拉力时，外锥套51和定位槽锥52对海缆的钢丝的压力越来越大，也就是拉伸夹具5受力后对海缆会越拉越紧。
本发明还公开了一种海缆拉伸试验方法，包括以下步骤：
S01.将被测试海缆4两端的光纤41剥出，再剥掉一段长度的铠装层；剥出的光纤41的长度为0.9m-1.1m，剥掉的铠装层的长度为70cm-90cm。
S02.将被测试海缆4两端剥掉铠装层的部分分别固定在卧式拉力试验机1的施力端和受力端的拉伸夹具5上；根据拉伸夹具5的结构将海缆的两端装配上拉伸夹具5。
S03.将被测试海缆4一端的光纤41缠绕在其中一个光纤固定装置2的导轮23上，并将被测试海缆4一端的光纤41进行串接；
S04.将被测试海缆4另一端的光纤41缠绕在另一个光纤固定装置2的导轮23上，将被测试海缆4另一端的光纤41与光纤应力应变测试仪3的输入端光纤进行串接；
S05.启动卧式拉力试验机1和光纤应力应变测试仪3；
S06.在卧式拉力试验机1对海缆施加拉伸加载负荷过程中、卸载负荷过程中、卸载负荷过程后，通过光纤应力应变测试仪3对被试验海缆的各项拉伸性能参数指标进行监控和测试。光纤应力应变测试仪3是现有技术，主要用于监测被测试海缆4在拉伸过程中，光纤性能指标变化，这些数据可通过该设备的显示屏图示出来。通过光纤应力应变测试仪将光纤连接成回路，再利用该仪表内的软件，设置好后即可监控各项参数。
其中，被测试海缆包括海底通信光缆、海底光电复合缆在内的各种海缆，还包括带有软硬接头及接头盒的海缆、带有中继器的海缆、带有软硬接头、接头盒及其它相关的各类设施的海底光电复合缆。所述被测试海缆的长度为45m-55m，在本实施例中，被测试海缆的长度为50m。
进一步，在步骤S03和步骤S04中，光纤缠绕在导轮23上的圈数为1-100圈。具体的，当环体231的外径为60mm-100mm，光纤以1-25圈缠绕在导轮23上，进行海缆拉伸试验；当环体231的外径为100mm-150mm，光纤以25-50圈缠绕在导轮23上，进行海缆拉伸试验；当环体231的外径为150mm-200mm，光纤以50-100圈缠绕在导轮23上，进行海缆拉伸试验。该缠绕圈数覆盖了正常使用的圈数，光纤缠绕在导轮23上的主要目的是固定光纤，防止光纤在拉伸时发生滑移，缠绕圈数超过100圈，理论上可行，但会引起光纤浪费。
而且，根据相应标准，可在光纤应力应变测试仪3上观察试验过程中，在不同拉伸阶段，光纤是否符合以下拉伸指标：1不同拉伸阶段光纤附加衰减应在规定范围内；2光纤应变应在规定范围内。可以根据这两个指标判断光纤是否合格。
以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种海缆拉伸试验装置，其特征在于：包括卧式拉力试验机(1)，所述卧式拉力试验机(1)的施力端和受力端均设有拉伸夹具(5)，两个拉伸夹具(5)用于固定被测试海缆(4)的两端，所述卧式拉力试验机(1)上安装有两个光纤固定装置(2)，两个光纤固定装置(2)分别靠近卧式拉力试验机(1)的施力端和受力端，所述光纤固定装置为单向转动轮，所述卧式拉力试验机(1)上固定有光纤应力应变测试仪(3)。
2.根据权利要求1所述的一种海缆拉伸试验装置，其特征在于：所述光纤固定装置(2)包括设于卧式拉力试验机(1)的支架(21)、轮轴(22)和导轮(23)，所述轮轴(22)固定地穿设于支架(21)上，所述导轮(23)活动地套设在轮轴(22)上。
3.根据权利要求2所述的一种海缆拉伸试验装置，其特征在于：所述轮轴(22)和导轮(23)之间设有单向轴承(24)，所述轮轴(22)和导轮(23)均与单向轴承(24)固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种海缆拉伸试验装置，其特征在于：所述导轮(23)包括设于轮轴(22)上的环体(231)以及设于环体(231)两端的挡片(232)。
5.根据权利要求4所述的一种海缆拉伸试验装置，其特征在于：所述环体(231)的外径为60mm-200mm。
6.根据权利要求1所述的一种海缆拉伸试验装置，其特征在于：所述拉伸夹具(5)从外到内依次包括外锥套(51)、至少一个定位槽锥(52)和芯棒(53)，所述定位槽锥(52)沿外圆周设有多个定位槽(521)，所述芯棒(53)的中央沿轴向设有芯孔(531)。
7.根据权利要求6所述的一种海缆拉伸试验装置，其特征在于：所述外锥套(51)为圆台形，所述外锥套(51)沿轴向设有第一通孔，所述第一通孔为圆台形。
8.根据权利要求6或7所述的一种海缆拉伸试验装置，其特征在于：所述定位槽锥(52)为圆台形，所述定位槽锥(52)沿轴向设有第二通孔，所述第二通孔为圆台形。
9.一种海缆拉伸试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01.将被测试海缆(4)两端的光纤(41)剥出，再剥掉一段长度的铠装层；
S02.将被测试海缆(4)两端剥掉铠装层的部分分别固定在卧式拉力试验机(1)的施力端和受力端的拉伸夹具(5)上；
S03.将被测试海缆(4)一端的光纤缠绕在其中一个光纤固定装置(2)的导轮(23)上，并将被测试海缆(4)一端的光纤进行串接；
S04.将被测试海缆(4)另一端的光纤缠绕在另一个光纤固定装置(2)的导轮(23)上，将被测试海缆(4)另一端的光纤与光纤应力应变测试仪(3)的输入端光纤进行串接；
S05.启动卧式拉力试验机(1)和光纤应力应变测试仪(3)；
S06.在卧式拉力试验机(1)对海缆施加拉伸加载负荷过程中、卸载负荷过程中、卸载负荷过程后，通过光纤应力应变测试仪(3)对被试验海缆的各项拉伸性能参数指标进行监控和测试。
10.根据权利要求9所述的一种海缆拉伸试验方法，其特征在于：光纤缠绕在导轮(23)上的圈数为1-100圈。
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|---|---|---|---|---|
| CN117367961A (zh) * | 2023-10-19 | 2024-01-09 | 江苏亨通高压海缆有限公司 | 一种可重复利用灌胶式拉头及使用在立式检测机方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020078763A (ko) * | 2001-04-10 | 2002-10-19 | 엘지전선 주식회사 | 광섬유 기계적 특성 시험을 위한 광섬유 악력장치 |
| CN107505199A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-12-22 | 国网浙江省电力公司舟山供电公司 | 一种获取光纤和海底电缆应变关系的试验装置及试验方法 |
| CN211148284U (zh) * | 2019-11-12 | 2020-07-31 | 烽火海洋网络设备有限公司 | 一种海缆拉伸试验装置 |
-
2019
- 2019-11-12 CN CN201911101101.7A patent/CN110763564A/zh active Pending
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