CN114430154A - 一种深海线缆抗弯抱夹装置及调节方法 - Google Patents

一种深海线缆抗弯抱夹装置及调节方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114430154A
CN114430154A CN202210147663.0A CN202210147663A CN114430154A CN 114430154 A CN114430154 A CN 114430154A CN 202210147663 A CN202210147663 A CN 202210147663A CN 114430154 A CN114430154 A CN 114430154A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cable
sliding
rotating roller
rotating
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210147663.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114430154B (zh
Inventor
张昊宇
胡睿芬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Daao Ocean Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Daao Ocean Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Daao Ocean Technology Co ltd filed Critical Beijing Daao Ocean Technology Co ltd
Priority to CN202210147663.0A priority Critical patent/CN114430154B/zh
Publication of CN114430154A publication Critical patent/CN114430154A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114430154B publication Critical patent/CN114430154B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G3/00—Installations of electric cables or lines or protective tubing therefor in or on buildings, equivalent structures or vehicles
    • H02G3/02—Details
    • H02G3/04—Protective tubing or conduits, e.g. cable ladders or cable troughs
    • H02G3/0462—Tubings, i.e. having a closed section
    • H02G3/0481—Tubings, i.e. having a closed section with a circular cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/06—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs
    • F16F15/067—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs using only wound springs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G3/00—Installations of electric cables or lines or protective tubing therefor in or on buildings, equivalent structures or vehicles
    • H02G3/02—Details
    • H02G3/04—Protective tubing or conduits, e.g. cable ladders or cable troughs
    • H02G3/0406—Details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G9/00—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water
    • H02G9/02—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water laid directly in or on the ground, river-bed or sea-bottom; Coverings therefor, e.g. tile
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/04—Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables
    • H01B7/045—Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables attached to marine objects, e.g. buoys, diving equipment, aquatic probes, marine towline
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/14—Submarine cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
  • Electric Cable Installation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种深海线缆抗弯抱夹装置及调节方法；所述深海线缆抗弯抱夹装置由转动辊夹持机构、抱夹伸缩机构、抗弯曲保护管组成；转动辊夹持机构呈圆管状，内部包括两组垂直布置的弹性转动辊，在一定程度上限制线缆两个不同方向的位移；夹持机构底座包括液压伸缩装置、晃动缓冲装置与抱夹装置，通过抱夹装置固定转动辊夹持机构；抗弯曲保护管由弹性弯管与连接装置组成，二者在对线缆的晃动进行缓冲的同时，也具有最大位移角度限制。本发明通过转动辊夹持机构和抗弯曲保护管的组合，对线缆的晃动起到到一定的缓冲作用。同时，利用传感器检测线缆晃动幅度，当幅度较大时增加液压伸缩装置高度，形成一个临时支点以降低线缆横向位移大小。

Description

一种深海线缆抗弯抱夹装置及调节方法
技术领域
本发明涉及海底电缆固定保护领域，具体地说是一种海底电缆从海缆沟出沟后沿一定角度登录海洋平台或海岸时固定保护海底电缆的装置。
背景技术
深海电缆主要承担信号传输的功能，在深海探测、资源勘察和评估中必不可缺。随着海洋研究和海洋开发事业的日益发展，我国电线电缆行业得到了快速发展，电线电缆已经从单纯的电力传输向多功能化发展。海底线缆的绝大多数部分敷设在海底的电缆沟中，但两端入沟或出沟处存在一段悬空线缆，此段海缆完全裸露在海水中并且部分悬空无支撑，当遭遇深海极端工况时，极易对线缆造成损坏，形成不可逆的损失。
相关技术中，中国专利申请号CN102865198B，公开了本发明公开了一种海底电缆出海沟后固定保护装置。由自沉式仿锚构件、连接法兰与防腐蚀金属软管,前端法兰的螺栓孔为弧形孔,在90°范围内连接紧固自沉式仿锚构件与防腐蚀金属软管,后端法兰的螺栓孔为弧形孔,在90°范围内连接防腐蚀金属软管与金属海缆防护管,将出海缆沟后与平台桩腿金属海缆防护管固定卡子之间的裸露海底电缆全密封保护起来,使海底电缆的使用寿命得到了很大的提升,确保了近海石油勘探开发中动力用电的可靠性与安全性。相关技术的不足在于，只加固了线缆刚出海缆沟的部位及海缆与桩腿连接夹角处，未加强悬空线缆的悬空部分，这部分正是线缆摆动最大的部位。
因此，有必要提供一种新的深海线缆抗弯抱夹装置解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种深海线缆抗弯抱夹装置及调节方法，对深海刚出海缆沟的悬空线缆进行加强，减小其晃动幅度并增加其深海极端工况下的安全性能。
为了达到上述目的，本发明提供了一种深海线缆抗弯抱夹装置极其控制方法。通过转动辊夹持机构和抗弯曲保护管的组合，对线缆的晃动起到到一定的缓冲作用。同时，利用传感器检测线缆晃动幅度，当幅度较大时增加液压伸缩装置高度，形成一个临时支点以降低线缆横向位移大小。该装置通过多重弹性装置的作用，极大程度上降低了线缆在常规工况下的损耗，其伸缩抱夹机构可利用传感器监测线缆状态以调整高度形成临时支点，从而增加线缆在极端工况下的安全性。
本发明提供的一种深海线缆抗弯抱夹装置包含位于线缆中部的转动辊夹持机构，上端将转动辊夹持机构固定、底部固定于海底的抱夹伸缩机构、安装于线缆上、下部分的抗弯曲保护管；设置于海底电缆沟槽末端，包括一端与海底电缆沟槽固定的抗弯曲保护管，所述抗弯曲保护管套设于从海底电缆沟槽中伸出的海底电缆的外侧；还包括底部固定于海底的抱夹伸缩机构，所述抱夹伸缩机构的上端设置有转动辊夹持机构，所述海底电缆穿过所述抗弯曲保护管后穿设于所述转动辊夹持机构，所述抱夹伸缩机构能够调节所述转动辊夹持机构距离海底的高度；所述转动辊夹持机构通过抱夹与所述抱夹伸缩机构上端的连接滑块连接，所述抱夹伸缩机构的伸缩杆的顶端可转动的连接有横向滑轨，所述连接滑块能够在所述横向滑轨内滑动，所述连接滑块与所述横向滑轨之间还设置有弹簧二，所述弹簧二在海底电缆进行大幅横向摆动时提供缓冲力。
所述的转动辊夹持机构包括环于线缆的主撑管，安装于主撑管一侧开口处的母叶片一与子叶片一，两对呈垂直布置的转动辊，穿过转动辊的转轴，位于转轴垂于主撑管内壁方向的转动辊底，设置于转动辊底座底部的滑柱，嵌于主撑管侧壁的滑轨底座，环于滑柱、位于转动辊底座于滑轨底座之间的弹簧一，安装于滑柱底部的防脱底座，安装于另一侧开口处的卡扣一。所述的抱夹伸缩机构包括固定于海床的底板，通过螺母与底板连接的固定法兰，通过固定法兰安装于底板的液压桩腿，安装于液压桩腿的伸缩杆，安装于液压桩腿的控制阀。安装于伸缩杆顶部的垫片，位于垫片上方的连接件一，通过固定转轴与连接件一铰接的连接件二，通过连接件安装于伸缩杆的横向滑轨，位于横向滑轨上方的T形滑槽，安装于T形滑槽的连接滑块，安装于T形滑槽的滑杆，环于滑杆的弹簧二，位于弹簧二外侧的压力传感器，安装于连接滑块的抱夹，安装于抱夹闭合处的卡扣二。所述的抗弯曲保护管包括环于线缆的保护管，夹于保护管与线缆之间的橡胶软管，安装于保护管上方的上转动端，安装于保护管下方的下转动端，安装于保护管一侧开口处的子叶片二与母叶片二，安装于保护管另一侧开口处的卡扣三，安装于下转动端的滑动节点一，与滑动节点一连接的活塞滑杆，安装于活塞滑杆的活塞滑轨，安装于活塞滑轨内部的弹簧三，固定于活塞滑轨的滑动节点二。
所述的主撑管沿管长方向设有两道开口，将管体分为两个完全相同的部分，其中一侧安装由子叶片一与母叶片一组成的合页，另一侧在与合页对应位置安装卡扣。
所述的母叶片一与子叶片一外形相似，母叶片一在靠近开口侧设置轴槽，子叶片一于对于位置设置转轴。子叶片一的转轴安装至轴槽，与母叶片一组成合页。
所述的转动辊呈中间低、两边高的柱状，其柱体中央有用于安装转轴的圆柱形开孔。第一方向转动辊布置于线缆两侧，二者位置相对应，将线缆抱夹于中间。第二方向转动辊与第一方向转动辊相互垂直。
所述的滑轨底座具有一定的高度，位于主撑管内侧的一段大于另一端，与相邻的滑轨底座相互垂直。
所述的活塞滑杆总体呈圆柱状，一端设置活塞，自该端开孔并设有同直径的圆柱状滑轨，另一端安装滑动节点一。活塞滑轨为圆柱状，一端设有用于安装活塞滑杆的开孔，另一端伸出一段用于安装滑动节点二的圆台。活塞滑轨内部中空，设置有一根伸入活塞滑杆内部滑轨的滑杆，弹簧三安装于该滑杆。
所述的液压桩腿包括两个电液入口p 0 、一个电液出口p s 、一个伸缩杆液腔及一个控制阀的液腔，伸缩杆液腔与控制阀液腔有两个联通管路q 1 与q 2 ，上方有用于安装伸缩杆与控制阀的两个圆形开口。
一种深海线缆抗弯抱夹装置的调节方法，控制上述的深海线缆抗弯抱夹装置对海底线缆进行缓冲，包括以下步骤，
步骤a，在海底电缆沟槽末端固定第一节外保护管，使所述外保护管夹紧海底电缆后固定所述卡扣三，之后通过滑动节点一和滑动节点二逐节安装所述第一节外保护管，直至达到需要的长度；
步骤b，打开所述主撑管，通过第一方向转动辊和第二方向转动辊夹紧海底线缆后，固定所述卡扣一，打开所述抱夹夹紧所述主撑管的外围后，固定所述卡扣二，使所述转动辊夹持机构可移动的支撑于所述抱夹伸缩机构上；
步骤c，海底线缆随着海水摆动时，通过所述压力传感器的检测信号判断海底线缆摆动幅度，根据所述海底线缆摆动幅度的信息控制所述控制阀，进而调节所述伸缩杆的伸出长度，改变所述转动辊夹持机构在海底线缆上的夹持位置，在远离所述抗弯曲保护管的位置减缓所述海底线缆的变动幅度。
进一步的，控制阀顶部具有一个防脱块，中部具有两个控制电液流速的端口，端口的面积梯度比为S 2 / S 1 = S 3 / S 4 = m 0 ，伸缩杆中部具有一个将伸缩杆液腔划分为上杆室与下杆室的不对称活塞，V 1 为下杆室的容积、p 1 为下杆室的室压力、A 1 为下杆室的冲压面积，V 2 为上杆室的容积、p 2 为上杆室的室压力与A 2 为上杆室的冲压面积，不对称活塞的面积比为A 2 /A 1 = n 0 ，q 1 和q 2 分别为通过室端口的流量，载荷压力p L = p 1 -n0 p 2 。本发明的控制器设计采用PD控制，即比例加微分控制，故整个伸缩装置的动力学控制矩阵方程可写为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为载荷压力的导数，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，Q N 为伺服阀额定 流量，V N 为伺服阀额定电压，p s 为泵的供应压力，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为电液体积模量，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为等效泄漏系数，u 表示输入电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
是一个非线性函数矩阵，对角矩阵表示液压系统的非线性，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为伸缩杆 的加速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，V 10 表示下杆室的初始容积。
与相关技术相比，本发明有益效果如下：
（1）转动辊夹持机构通过在第一方向上设置相对的两个转动辊，加持海底出沟的线缆，每个转动辊上设置有缓冲装置，在相近的位置，与第一方向垂直的第二方向上，同样设置相对的两个转动辊，对海底线缆进行加持。结合转动辊的特殊结构与布置方式，在限制线缆摆动幅度的同时，又不影响抱夹伸缩机构伸缩而带来的线缆扭曲。
（2）两对转动辊底部的弹簧及活塞滑轨内部的弹簧对线缆6个自由度的摆动进行补偿，极大程度上减少了线缆摆动而引起的磨损，降低了线缆疲劳断裂的可能性。
（3）伸缩杆顶部的连接件为铰接，当抱夹伸缩机构伸缩时，可改变夹角。可以很好地契合不同状态下线缆的完全弧度。
（4）保护管为较硬的金属材质，可对线缆起到一定的支持作用，橡胶软管相对较软，可对运动的线缆起到一定的缓冲作用。橡胶软管长度略大于保护管，在给予线缆一定强度的同时，也保留了一定的弹性。
（5）两节抗弯曲保护管通过铰接的连接装置连接，该装置具有一定的弹性，同时设有极限伸缩距离以保障线缆的极限弯曲角度。
深海线缆抗弯抱夹装置极其控制方法的出现，丰富了现有深海线缆保护装置的类型，提出了控制线缆抗弯装置以保护深海线缆的新方法。具体优点包括：极大程度上增加了深海线缆的安全性与使用寿命，确保了深海电力输送的可靠性，适用于多种工况下刚出海缆沟的悬空部分线缆。
附图说明
图1为本发明的侧视图。
图2为本发明转动辊夹持机构的三维示意图。
图3为本发明转动辊夹持机构的三维详图。
图4为本发明抱夹伸缩机构的三维示意图。
图5为图4中A部分的放大示意图。
图6为本发明抱夹伸缩机构控制示意图。
图7为本发明抗弯曲保护管的三维示意图。
图8为本发明抗弯曲保护管连接装置的三维示意图。
图9为本发明抗弯曲保护管连接示意图。
图10为本发明抗弯曲保护管的另一种方案。
图11为图9中B部分的放大示意图。
图中标记如下：
100-转动辊夹持机构，101-主撑管，102-转动辊，102A-第一方向转动辊，102B-第二方向转动辊，103-母叶片一，104-子叶片一，105-转轴，106-转动辊底座，107-弹簧一，108-滑轨底座，109-卡扣一，110-滑柱，111-防脱底座；
200-抱夹伸缩机构，201-底板，202-螺母，203-固定法兰，204-液压桩腿，205-伸缩杆，206-控制阀，207-垫片，208-固定转轴，209-连接件一，210-连接件二，211-横向滑轨，212-T形滑槽，213-连接滑块，214-滑杆，215-弹簧二，216-压力传感器，217-抱夹，218-卡扣二；
300-抗弯曲保护管，301-外保护管，302-橡胶软管，303-子叶片二，304-母叶片二，305-上转动端，306-卡扣三，307-下转动端，308-滑动节点一，309-活塞滑杆，310-活塞滑轨，311-弹簧三，312-滑动节点二，313-抱夹底座，314-线缆抱夹，315-底座滑轨，316-弹簧四。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的深海线缆抗弯抱夹装置包含位于线缆中部的转动辊夹持机构100，上端将转动辊夹持机构100固定、底部固定于海底的抱夹伸缩机构200、安装于线缆上、下部分的抗弯曲保护管300; 设置于海底电缆沟槽末端，包括一端与海底电缆沟槽固定的抗弯曲保护管300，所述抗弯曲保护管300套设于从海底电缆沟槽中伸出的海底电缆的外侧；还包括底部固定于海底的抱夹伸缩机构200，所述抱夹伸缩机构200的上端设置有转动辊夹持机构100，所述海底电缆穿过所述抗弯曲保护管300后穿设于所述转动辊夹持机构100，所述抱夹伸缩机构200能够调节所述转动辊夹持机构100距离海底的高度；所述转动辊夹持机构100通过抱夹217与所述抱夹伸缩机构200上端的连接滑块213连接，所述抱夹伸缩机构200的伸缩杆205的顶端可转动的连接有横向滑轨211，所述连接滑块213能够在所述横向滑轨211内滑动，所述连接滑块213与所述横向滑轨211之间还设置有弹簧二215，所述弹簧二215在海底电缆进行大幅横向摆动时提供缓冲力。
如图2、图3所示，主撑管101由两个半圆撑管组成，二者环扣于线缆，母叶片一103与子叶片一104安装于主撑管101一侧开口处，卡扣一109安装于另一侧开口处。子叶片一104的转轴安装至轴槽，与母叶片一103组成合页。两对呈垂直布置的转动辊102安装于主撑管101内侧，转动辊102呈中间低、两边高的柱状，其柱体中央有用于安装转轴105的圆柱形开孔。第一方向转动辊102A布置于线缆两侧，二者位置相对应，将线缆抱夹于中间。第二方向转动辊102B与第一方向转动辊102A相互垂直。转轴105穿过转动辊102，安装于主撑管101内壁上的转动辊底座106。滑柱110布置于转动辊底座106底部，滑轨底座108嵌于主撑管101侧壁，弹簧一107环于滑柱110、位于转动辊底座106于滑轨底座108之间。滑柱110底部安装有防脱底座111，防止弹簧一107或滑柱110滑落。
如图4、图5、图6所示，底板201固定于海床的，固定法兰203通过螺母202安装于底板201，液压桩腿204通过固定法兰203与底板201相连接，液压桩腿204包括两个液压入口，一个液压出口，一个伸缩杆205液腔及一个控制阀206液腔。伸缩杆205液腔与控制阀206液腔有两个联通管路，上方均有用于安装伸缩杆205与控制阀206的开口。液压出口与入口位于控制阀206液腔外侧。伸缩杆205与控制阀206均安装于液压桩腿204。伸缩杆205顶部安装有垫片207，连接件一209安装于垫片207上方，连接件二210通过固定转轴208与连接件一209铰接。横向滑轨211通过连接件安装于伸缩杆205，T形滑槽212位于横向滑轨211的上方，T形滑槽212的内部安装有连接滑块213，连接滑块213通过安装于T形滑槽212的滑杆214滑动，弹簧二215环于滑杆214，弹簧二215外侧安装有压力传感器216，抱夹217安装于连接滑块213，卡扣二218安装于抱夹217闭合处。
如图7、图8、图9所示，外保护管301由两个半圆护管组成，二者环扣于线缆，橡胶软管302由两个半圆软管组成，夹于外保护管301与线缆之间。橡胶软管302两端伸出外保护管301，两节橡胶软管302之间留有一定距离。子叶片二303与母叶片二304安装于外保护管301一侧开口处，卡扣三306安装于外保护管301另一侧开口处。外保护管301上、下方分别设置上转动端305与下转动端307，滑动节点一308与滑动节点二312分别安装至下转动端307与上转动端305。滑动节点一308安装于活塞滑杆309上端，滑动节点二312安装于活塞滑轨310下端，活塞滑杆309安装于活塞滑轨310，活塞滑轨310内部设置起到缓冲作用的弹簧三311。活塞滑杆309总体呈圆柱状，一端设置活塞，自该端开孔并设有同直径的圆柱状滑轨，另一端安装滑动节点一308。活塞滑轨310为圆柱状，一端设有用于安装活塞滑杆309的开孔，另一端伸出一段用于安装滑动节点二312的圆台。活塞滑轨310内部中空，设置有一根伸入活塞滑杆309内部滑轨的滑杆，弹簧三311安装于该滑杆。
一种深海线缆抗弯抱夹装置的调节方法，控制上述的深海线缆抗弯抱夹装置对海底线缆进行缓冲，包括以下步骤，
步骤a，在海底电缆沟槽末端固定第一节外保护管301，使所述外保护管301夹紧海底电缆后固定所述卡扣三306，之后通过滑动节点一308和滑动节点二312逐节安装所述第一节外保护管301，直至达到需要的长度；
步骤b，打开所述主撑管101，通过第一方向转动辊102A和第二方向转动辊102B夹紧海底线缆后，固定所述卡扣一109，打开所述抱夹217夹紧所述主撑管101的外围后，固定所述卡扣二218，使所述转动辊夹持机构100可移动的支撑于所述抱夹伸缩机构200上；
步骤c，海底线缆随着海水摆动时，通过所述压力传感器216的检测信号判断海底线缆摆动幅度，根据所述海底线缆摆动幅度的信息控制所述控制阀206，进而调节所述伸缩杆205的伸出长度，改变所述转动辊夹持机构100在海底线缆上的夹持位置，在远离所述抗弯曲保护管300的位置减缓所述海底线缆的变动幅度。
本实施方式中，转动辊102呈中间低、两边高的柱状，可有效防止线缆滑脱转动辊。第一方向转动辊102A布置于线缆两侧，二者位置相对应，将线缆抱夹于中间，第二方向转动辊102B与第一方向转动辊102A相互垂直。从两个方向限制线缆摆动幅度，结合转动辊的特殊结构与布置方式，可较好的契合抱夹伸缩机构伸缩而引起的线缆扭曲。本发明采用电动液压执行器来控制液压桩腿的长度，从而达到控制线缆扭曲弧度的目的。液压桩腿具有两个控制电液流速的端口，端口的面积梯度比为S 2 / S 1 = S 3 / S 4 = m 0 ，伸缩杆205中部具有一个将伸缩杆205液腔划分为上杆室与下杆室的不对称活塞，V 1 , P 1 , A 1 分别为下杆室的容积、室压力与冲压面积，V 2 , P 2 , A 2 分别为上杆室的容积、室压力与冲压面积，不对称活塞的面积比为A 2 /A 1 = n 0 。q 1 和q 2 分别为通过室端口的流量，载荷压力p L = p 1 -n0 p 2 。本发明的控制器设计采用PD控制，即比例加微分控制，故整个伸缩装置的动力学控制矩阵方程可写为：
Figure 596783DEST_PATH_IMAGE001
其中
Figure 779503DEST_PATH_IMAGE002
为载荷压力的导数，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，Q N 为伺服阀额定 流量，V N 为伺服阀额定电压，p s 为泵的供应压力，
Figure 90398DEST_PATH_IMAGE004
为电液体积模量，
Figure 751187DEST_PATH_IMAGE005
为等效泄漏系数，u 表示输入电压，
Figure 565559DEST_PATH_IMAGE006
是一个非线性函数矩阵，对角矩阵表示液压系统的非线性，
Figure 902868DEST_PATH_IMAGE007
为伸缩 杆的加速度，
Figure 435481DEST_PATH_IMAGE008
，V 10 表示下杆室的初始容积。通过上述运动学方程，可对该抱夹伸 缩机构进行控制，从而实现危险工况的监测并进行响应。外保护管301由两个半圆护管组 成，二者环扣于线缆，橡胶软管302由两个半圆软管组成，夹于外保护管301与线缆之间。保 护管301为较硬的金属材质，可对线缆起到一定的支持作用，橡胶软管302相对较软，可对运 动的线缆起到一定的缓冲作用。橡胶软管长度略大于保护管，在给予线缆一定强度的同时， 也保留了一定的弹性。两节抗弯曲保护管通过铰接的连接装置连接，该装置具有一定的弹 性，同时设有极限伸缩距离以保障线缆的极限弯曲角度。
作为本发明的另一种实施方式，如图9、图10所示，外保护管301由两个半圆护管组成，二者环扣于线缆，其两端设置有外径等于外保护管301、内径略小于外保护管301的环形挡板。该挡板开口与外保护管301一致。
外保护管301两端的橡胶软管302分别由两个半圆软管组成，该橡胶软管302长度较短，外径等于外保护管301内径，内径略大于线缆直径，此处准确的说是一种橡胶垫片。外保护管301的空心设计可极大程度上降低抗弯曲保护管300的重量，同时为内部的线缆抱夹314留出足够的缓冲空间。其两端的挡板起到固定作用，防止橡胶软管302脱落。橡胶软管302起到一定的缓冲作用，同时可以防止一些小型海洋生物进入外保护管301内部，引起装置无法正常工作。子叶片二303与母叶片二304安装于外保护管301一侧开口处，卡扣三306安装于外保护管301另一侧开口处，外保护管301上、下方分别设置上转动端305与下转动端307。两组抱夹底座313安装于外保护管301内壁，其底部封闭，顶部开孔，内部中空，整体外形为圆柱状。抱夹底座313顶部开孔直径等于线缆抱夹314中部直径，中部内径等于线缆抱夹314底部活塞的外径，内底部设置有圆柱状的底座滑轨315，弹簧四316环于底座滑轨315，底座滑轨315外径等于线缆抱夹314底部开孔的外径。线缆抱夹314通过上述几组结构的配合而组装于抱夹底座313。两组抱夹装置内部安装有滑轨及弹簧，可对晃动的线缆起到很好的缓冲作用。滑轨具有一定的滑动距离限制，该距离限制即为对线缆的极限转角。通过数组抗弯曲保护管300的组合，不仅可对线缆的弯曲起到很好的保护作用，也可在极限工况下限制线缆的极限转角，最大程度上保障线缆的安全性。
本发明的原理如下：通过在第一方向上设置相对的两个转动辊，加持海底出沟的线缆，每个转动辊上设置有缓冲装置。在相近的位置，与第一方向垂直的第二方向上，同样设置相对的两个转动辊，对海底线缆进行加持。结合转动辊的特殊结构与布置方式，在限制线缆摆动幅度的同时，又不影响抱夹伸缩机构伸缩而带来的线缆扭曲。通过多组抗弯曲保护管的配合，在线缆的弯曲及晃动过程中进行缓冲保护，并设有一定的弯曲极限以防止弯曲角度过大。同时，利用传感器检测线缆晃动幅度，当幅度较大时增加液压伸缩装置高度，形成一个临时支点以降低线缆横向位移距离。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，上述说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种深海线缆抗弯抱夹装置，其特征在于：
设置于海底电缆沟槽末端，包括一端与海底电缆沟槽固定的抗弯曲保护管（300），所述抗弯曲保护管（300）套设于从海底电缆沟槽中伸出的海底电缆的外侧；
还包括底部固定于海底的抱夹伸缩机构（200），所述抱夹伸缩机构（200）的上端设置有转动辊夹持机构（100），所述海底电缆穿过所述抗弯曲保护管（300）后穿设于所述转动辊夹持机构（100），所述抱夹伸缩机构（200）能够调节所述转动辊夹持机构（100）距离海底的高度；
所述转动辊夹持机构（100）通过抱夹（217）与所述抱夹伸缩机构（200）上端的连接滑块（213）连接，所述抱夹伸缩机构（200）的伸缩杆（205）的顶端可转动的连接有横向滑轨（211），所述连接滑块（213）能够在所述横向滑轨（211）内滑动，所述连接滑块（213）与所述横向滑轨（211）之间还设置有弹簧二（215），所述弹簧二（215）在海底电缆进行大幅横向摆动时提供缓冲力。
2.如权利要求1所述的深海线缆抗弯抱夹装置，其特征在于：
所述的转动辊夹持机构（100）包括环于线缆的主撑管（101），安装于主撑管（101）一侧开口处的母叶片一（103）与子叶片一（104），两对呈垂直布置的转动辊（102），穿过转动辊（102）的转轴（105），位于转轴（105）垂于主撑管（101）内壁方向的转动辊底座（106），设置于转动辊底座（106）底部的滑柱（110），嵌于主撑管（101）侧壁的滑轨底座（108），位于转动辊底座（106）与滑轨底座（108）之间的弹簧一（107），安装于滑柱（110）底部的防脱底座（111），安装于另一侧开口处的卡扣一（109）。
3.如权利要求2所述的深海线缆抗弯抱夹装置，其特征在于：
转动辊（102）呈中间低、两边高的柱状，其柱体中央有用于安装转轴（105）的圆柱形开孔，第一方向转动辊（102A）具有两个且布置于线缆两侧，二者位置相对应，将线缆抱夹于中间，第二方向转动辊（102B）与第一方向转动辊（102A）的减震缓冲方向相互垂直，且所述第二方向转动辊（102B）具有两个且布置于线缆两侧；滑轨底座（108）具有一定的高度，位于主撑管（101）内侧的一段大于另一端，与相邻的滑轨底座（108）相互垂直。
4.如权利要求所述的深海线缆抗弯抱夹装置，其特征在于：
所述的抱夹伸缩机构（200）包括固定于海床的底板（201），通过螺母（202）与底板（201）连接的固定法兰（203），通过固定法兰（203）安装于底板（201）的液压桩腿（204），安装于液压桩腿（204）的伸缩杆（205），安装于液压桩腿（204）的控制阀（206），安装于伸缩杆（205）顶部的垫片（207），位于垫片（207）上方的连接件一（209），通过固定转轴（208）与连接件一（209）铰接的连接件二（210），通过连接件安装于伸缩杆（205）的横向滑轨（211），位于横向滑轨（211）上方的T形滑槽（212），安装于T形滑槽（212）的连接滑块（213），安装于T形滑槽（212）的滑杆（214），设置于滑杆（214）上的弹簧二（215），位于弹簧二（215）外侧的压力传感器（216），安装于连接滑块（213）的抱夹（217），安装于抱夹（217）闭合处的卡扣二（218）。
5.如权利要求4所述的深海线缆抗弯抱夹装置，其特征在于：
所述的抗弯曲保护管（300）包括环于线缆的外保护管（301），夹于外保护管（301）与线缆之间的橡胶软管（302），安装于外保护管（301）上方的上转动端（305），安装于外保护管（301）下方的下转动端（307），安装于外保护管（301）一侧开口处的子叶片二（303）与母叶片二（304），安装于外保护管（301）另一侧开口处的卡扣三（306），安装于下转动端（307）的滑动节点一（308），与滑动节点一（308）连接的活塞滑杆（309），安装于活塞滑杆（309）的活塞滑轨（310），安装于活塞滑轨（310）内部的弹簧三（311），固定于活塞滑轨（310）的滑动节点二（312），橡胶软管（302）两端伸出外保护管（301），两节橡胶软管（302）之间留有一定距离；
活塞滑杆（309）总体呈圆柱状，一端设置活塞，自该端开孔并设有同直径的圆柱状滑轨，另一端安装滑动节点一（308）；活塞滑轨（310）为圆柱状，一端设有用于安装活塞滑杆（309）的开孔，另一端伸出一段用于安装滑动节点二（312）的圆台；活塞滑轨（310）内部中空，设置有一根伸入活塞滑杆（309）内部滑轨的滑杆，弹簧三（311）安装于该滑杆。
6.如权利要求5所述的深海线缆抗弯抱夹装置，其特征在于：
外保护管（301）上、下方分别设置上转动端（305）与下转动端（307），滑动节点一（308）与滑动节点二（312）分别安装至下转动端（307）与上转动端（305）；滑动节点一（308）安装于活塞滑杆（309）上端，滑动节点二（312）安装于活塞滑轨（310）下端。
7.如权利要求6所述的深海线缆抗弯抱夹装置，其特征在于：
液压桩腿（204）包括两个电液入口p 0 、一个电液出口p s 、一个伸缩杆（205）液腔及一个控制阀（206）的液腔，伸缩杆（205）液腔与控制阀（206）液腔有两个联通管路q 1 与q 2 ，上方有用于安装伸缩杆（205）与控制阀（206）的两个圆形开口。
8.一种深海线缆抗弯抱夹装置的调节方法，控制权利要求1-7任意一项所述的深海线缆抗弯抱夹装置对海底线缆进行缓冲，其特征在于：包括以下步骤，
步骤a，在海底电缆沟槽末端固定第一节外保护管（301），使所述外保护管（301）夹紧海底电缆后固定所述卡扣三（306），之后通过滑动节点一（308）和滑动节点二（312）逐节安装所述第一节外保护管（301），直至达到需要的长度；
步骤b，打开所述主撑管（101），通过第一方向转动辊（102A）和第二方向转动辊（102B）夹紧海底线缆后，固定所述卡扣一（109），打开所述抱夹（217）夹紧所述主撑管（101）的外围后，固定所述卡扣二（218），使所述转动辊夹持机构（100）可移动的支撑于所述抱夹伸缩机构（200）上；
步骤c，海底线缆随着海水摆动时，通过所述压力传感器（216）的检测信号判断海底线缆摆动幅度，根据所述海底线缆摆动幅度的信息控制所述控制阀（206），进而调节所述伸缩杆（205）的伸出长度，改变所述转动辊夹持机构（100）在海底线缆上的夹持位置，在远离所述抗弯曲保护管（300）的位置减缓所述海底线缆的变动幅度。
9.如权利要求8所述的深海线缆抗弯抱夹装置的调节方法，其特征在于：
所述步骤c进一步的包括，以如下方式对所述控制阀（206）进行控制，所述控制阀（206）顶部具有一个防脱块，中部具有两个控制电液流速的端口，端口的面积梯度比为S2 / S1 =S3 / S4 = m0，伸缩杆（205）中部具有一个将伸缩杆（205）液腔划分为上杆室与下杆室的不对称活塞，V 1 为下杆室的容积、p 1 为下杆室的室压力、A 1 为下杆室的冲压面积，V 2 为上杆室的容积、p 2 为上杆室的室压力与A 2 为上杆室的冲压面积，不对称活塞的面积比为A 2 /A 1 = n 0 ，q 1 和q 2 分别为通过室端口的流量，载荷压力p L = p 1 -n0 p 2 ；所述的控制器设计采用PD控制，即比例加微分控制，故整个伸缩装置的动力学控制矩阵方程可写为：
Figure 902932DEST_PATH_IMAGE001
其中
Figure 298142DEST_PATH_IMAGE002
为载荷压力的导数，
Figure 112514DEST_PATH_IMAGE003
，Q N 为伺服阀额定流 量，V N 为伺服阀额定电压，p s 为泵的供应压力，
Figure 403818DEST_PATH_IMAGE004
为电液体积模量，
Figure 936431DEST_PATH_IMAGE005
为等效泄漏系数，u表 示输入电压，
Figure 338593DEST_PATH_IMAGE006
是一个非线性函数矩阵，对角矩阵表示液压系统的非线性，
Figure 741893DEST_PATH_IMAGE007
为伸缩杆的 加速度，
Figure 469677DEST_PATH_IMAGE008
，V 10 表示下杆室的初始容积。
CN202210147663.0A 2022-02-17 2022-02-17 一种深海线缆抗弯抱夹装置及调节方法 Active CN114430154B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210147663.0A CN114430154B (zh) 2022-02-17 2022-02-17 一种深海线缆抗弯抱夹装置及调节方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210147663.0A CN114430154B (zh) 2022-02-17 2022-02-17 一种深海线缆抗弯抱夹装置及调节方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114430154A true CN114430154A (zh) 2022-05-03
CN114430154B CN114430154B (zh) 2023-10-31

Family

ID=81313623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210147663.0A Active CN114430154B (zh) 2022-02-17 2022-02-17 一种深海线缆抗弯抱夹装置及调节方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114430154B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115723899A (zh) * 2022-12-12 2023-03-03 安徽天康特种钢管有限公司 基于弹簧吸能的船舶多芯管保护用支撑设备
CN116469608A (zh) * 2023-06-20 2023-07-21 万衡线缆有限公司 一种耐弯折的分支单芯低压电缆
CN116750579A (zh) * 2023-08-17 2023-09-15 河北强胜通信工程有限公司 通信管道施工用管线自动化施放装置
CN116799738A (zh) * 2023-08-17 2023-09-22 河北方科电缆有限公司 一种海底电缆
CN117080958A (zh) * 2023-10-13 2023-11-17 国网山东省电力公司无棣县供电公司 一种电缆弯曲保护加强件
CN117712979A (zh) * 2024-02-05 2024-03-15 山东泰开电力开关有限公司 一种便于检修的组合电器电缆的连接结构
CN117712979B (zh) * 2024-02-05 2024-05-31 山东泰开电力开关有限公司 一种便于检修的组合电器电缆的连接结构

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0103668A1 (de) * 1982-08-20 1984-03-28 Erich Kumpf Vorrichtung zum nachträglichen Verlegen von Kabeln in Schutzrohre
JPH11187527A (ja) * 1997-12-22 1999-07-09 Mitsubishi Cable Ind Ltd ケーブルの半割防護管装着装置
KR20110041350A (ko) * 2009-10-15 2011-04-21 금오공과대학교 산학협력단 해저 수중용 케이블카
US20130025252A1 (en) * 2011-07-25 2013-01-31 Tsubakimoto Chain Co. Cable protection and guide apparatus
CN211480797U (zh) * 2019-12-11 2020-09-11 韶关航佳信息咨询有限公司 一种电缆折弯防护用的保护管
CN213425750U (zh) * 2020-11-27 2021-06-11 谢纯欣 一种海底电缆用固定装置
CN113391416A (zh) * 2021-06-25 2021-09-14 上海联任信息科技有限公司 一种光纤通信线缆铺设施工设备
CN214255653U (zh) * 2021-01-22 2021-09-21 伟卓石油科技(北京)有限公司 一种海底电缆保护装置
US20210407703A1 (en) * 2020-06-29 2021-12-30 Panduit Corp. Thermal expansion slide with cable clamp

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0103668A1 (de) * 1982-08-20 1984-03-28 Erich Kumpf Vorrichtung zum nachträglichen Verlegen von Kabeln in Schutzrohre
JPH11187527A (ja) * 1997-12-22 1999-07-09 Mitsubishi Cable Ind Ltd ケーブルの半割防護管装着装置
KR20110041350A (ko) * 2009-10-15 2011-04-21 금오공과대학교 산학협력단 해저 수중용 케이블카
US20130025252A1 (en) * 2011-07-25 2013-01-31 Tsubakimoto Chain Co. Cable protection and guide apparatus
CN211480797U (zh) * 2019-12-11 2020-09-11 韶关航佳信息咨询有限公司 一种电缆折弯防护用的保护管
US20210407703A1 (en) * 2020-06-29 2021-12-30 Panduit Corp. Thermal expansion slide with cable clamp
CN213425750U (zh) * 2020-11-27 2021-06-11 谢纯欣 一种海底电缆用固定装置
CN214255653U (zh) * 2021-01-22 2021-09-21 伟卓石油科技(北京)有限公司 一种海底电缆保护装置
CN113391416A (zh) * 2021-06-25 2021-09-14 上海联任信息科技有限公司 一种光纤通信线缆铺设施工设备

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115723899A (zh) * 2022-12-12 2023-03-03 安徽天康特种钢管有限公司 基于弹簧吸能的船舶多芯管保护用支撑设备
CN116469608A (zh) * 2023-06-20 2023-07-21 万衡线缆有限公司 一种耐弯折的分支单芯低压电缆
CN116469608B (zh) * 2023-06-20 2023-08-22 万衡线缆有限公司 一种耐弯折的分支单芯低压电缆
CN116750579A (zh) * 2023-08-17 2023-09-15 河北强胜通信工程有限公司 通信管道施工用管线自动化施放装置
CN116799738A (zh) * 2023-08-17 2023-09-22 河北方科电缆有限公司 一种海底电缆
CN116799738B (zh) * 2023-08-17 2023-10-24 河北方科电缆有限公司 一种海底电缆
CN116750579B (zh) * 2023-08-17 2023-11-03 河北强胜通信工程有限公司 通信管道施工用管线自动化施放装置
CN117080958A (zh) * 2023-10-13 2023-11-17 国网山东省电力公司无棣县供电公司 一种电缆弯曲保护加强件
CN117080958B (zh) * 2023-10-13 2024-01-30 国网山东省电力公司无棣县供电公司 一种电缆弯曲保护加强件
CN117712979A (zh) * 2024-02-05 2024-03-15 山东泰开电力开关有限公司 一种便于检修的组合电器电缆的连接结构
CN117712979B (zh) * 2024-02-05 2024-05-31 山东泰开电力开关有限公司 一种便于检修的组合电器电缆的连接结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN114430154B (zh) 2023-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114430154A (zh) 一种深海线缆抗弯抱夹装置及调节方法
US7131496B2 (en) Portable drill string compensator
NO315173B1 (no) Caisson for boring, produksjon, testing og lagring av olje
CN204785096U (zh) 一种滑轮组吊架
GB2393980A (en) A riser and method of installing same
GB2065197A (en) Multiple bore marine risers
BRPI0906941B1 (pt) tensor marinho para manipular um artigo alongado
CN107381394A (zh) 一种绞车系统的水平张紧补偿滑轮系统
NO324759B1 (no) Strekkanordning med integrert hydraulisk fluidakkumulator
CN114775405A (zh) 一种主梁转角控制型桥梁阻尼减振装置
CN115588956A (zh) 一种海缆保护装置
US2477436A (en) Fluid-conducting and pressurecushioning device
US4388025A (en) Guard for offshore structure
CN114165647A (zh) 一种用于对多管道支撑的抗震支架
WO2004033848A1 (en) A riser and method of installing same
CN115497673A (zh) 一种海底通信电缆
NO328199B1 (no) Anordning for avstottelse av et stigeror
US8998534B2 (en) Marine tensioner
CN210263123U (zh) 一种市政管道支撑件
WO2014071795A1 (zh) 一种截流装置
CN215763927U (zh) 一种用于阀门的悬挂式抗震结构
CN112049084B (zh) 一种能起到相互支撑作用的组装活动坝
CN201484630U (zh) 新型深海铺管船用张紧器
CN218000824U (zh) 一种用于水利工程的水利管道支撑结构
CN220061012U (zh) 一种建筑机电用抗震装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant