CN115528638A - 一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，属于海缆架设技术领域，通过构建M形状的双峰结构动态缆，满足浮台偏移量，达到保护海缆的目的，保护海缆的防磨保护管外部加装可调式浮动箱，可调式浮动箱的内部通过水压膜感应外部水压的变化，从而判断海缆是否存在触底的风险，并通过顶柱向上带动下磁铁芯运动，缩短与上磁铁芯之间的距离，从而使上磁铁芯触发气瓶的放气，放出的气体使膨胀气囊，增大可调式浮动箱的浮力，从而有效带动海缆上浮运动，解除海缆触底的风险，有效避免海缆与海床发生干涉和碰撞，有效提高海缆的使用寿命。

Description

一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺

技术领域

本发明涉及海缆架设技术领域，更具体地说，涉及一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺。

背景技术

漂浮式风力发电机”将充满氦气，升到距离地面300米的空中捕捉强风，带动附在水平轴两端的发电机发电。“漂浮式风力发电机”停留在空中的动力由氦气装置提供，并且转子在风中旋转也可以提供一部分动力。发电机产生的电将通过连接在发电机上的电缆输送到地面。“漂浮式风力发电机”最初的市场目标为偏远的社区，我国海岸线长，大陆架广，有大片的浅水区域也可以适用漂浮式机组，并且浅水区域安装漂浮式风力发电机组在其他方面有天然的优势，可以作为向深水区域进驻的一个过渡。

对于动态海缆的构型设计要求越来越高，理论上来讲，漂浮式风机水深越深其动态海缆设计难度越小，在潮流和波浪的作用下，漂浮台将在一定范围内来回移动，大偏移量、浅水和平台可能出现的扭转为该项目的主要难点，浮台在水平向有一个自由移动，导致动态海缆在海底的线性构筑困难。

构建动态弯曲海缆，能够满足上下5米空间区域动态海缆垂向运动导致的海缆弯曲问题，在动态海缆进行垂向运动的过程中，海缆存在接触海底的问题，海缆存在与锚链、海床发生干涉和碰撞的情况，虽然海缆的外部存在耐磨保护功能，但是耐磨结构也存在极限，影响海缆的使用寿命。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，本方案通过构建M形状的双峰结构动态缆，满足浮台偏移量，达到保护海缆的目的，保护海缆的防磨保护管外部加装可调式浮动箱，可调式浮动箱的内部通过水压膜感应外部水压的变化，从而判断海缆是否存在触底的风险，并通过顶柱向上带动下磁铁芯运动，缩短与上磁铁芯之间的距离，从而使上磁铁芯触发气瓶的放气，放出的气体使膨胀气囊，增大可调式浮动箱的浮力，从而有效带动海缆上浮运动，解除海缆触底的风险，有效避免海缆与海床发生干涉和碰撞，有效提高海缆的使用寿命。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，包括以下步骤：

S1、将海缆分成动态海缆段与静态海缆段进行铺设，然后进行平台与浮台的海缆连接；

S2、采用两套海底固定装置锚定在海床上，进行限位动态海缆段，动态海缆段上安装浮力块以对应海底固定装置，从而构建M型态的动态缆线，并进行浮力块、浮台、海底固定装置的锚链做整体水动力分析，确定动态海缆段的上下浮动基础偏移量；

S3、按照M型态的缆线弯曲位置配上弯曲加强件、防磨保护管等，保护易损部位。

进一步的，S3步骤中防磨保护管的外部固定连接有可调式浮动箱，且可调式浮动箱的底部固定开设有压力仓，且压力仓的两侧均固定连接有膨胀气囊，压力仓的底部固定连接有水压膜，水压膜的内侧固定连接有支架筋，压力仓的顶部固定连接有气瓶仓，气瓶仓的内部可拆卸连接有气瓶，且气瓶的出气端与压力仓之间固定连接有通气管，气瓶仓与压力仓之间固定连接有感应管，感应管的顶部固定连接有弹性膜，且弹性膜的中部固定连接有上磁铁芯，气瓶选用按压式阀门并与上磁铁芯竖直对应，支架筋的中部固定连接有顶柱，且顶柱的顶端固定连接有下磁铁芯，上磁铁芯与下磁铁芯的磁极相斥，感应管的中部固定连接有分隔板，且分隔板处在上磁铁芯与下磁铁芯之间，压力仓的顶部两侧均固定连接有放气管，且放气管的内部固定套设有密封胶管支架筋的两侧均固定连接有放气针，且放气针与放气管插接。

进一步的，可调式浮动箱的底端面呈圆弧形设置，且可调式浮动箱由不锈钢材料制成，可调式浮动箱呈圆弧形的底面设计可以对应海缆的弯曲状态，便于可调式浮动箱的安装固定，同时不影响海缆的弯曲变化，不锈钢材料制成的可调式浮动箱具有一定的配重能力，同时提供很好的抗水压能力。

进一步的，可调式浮动箱的两端外部均固定连接有外包覆龙骨，外包覆龙骨包覆膨胀气囊，外包覆龙骨对膨胀气囊进行外部保护，同时限制膨胀气囊的最大膨胀幅度，避免膨胀气囊涨破。

进一步的，膨胀气囊的内部固定连接有内支撑龙骨，且膨胀气囊由聚氨酯橡胶材料制成，内支撑龙骨对膨胀气囊的内部进行支撑，避免膨胀气囊被水压挤扁，保证膨胀气囊的最小膨胀大小，聚氨酯橡胶材料制成的膨胀气囊具有很好的抗腐蚀能力。

进一步的，支架筋的两端与压力仓固定连接，且支架筋由弹性金属材料制成，水压膜由聚氨酯橡胶材料制成，支架筋提高水压膜的抗形变能力以及复原能力，实现只有在高水压的情况下使水压膜变形，聚氨酯橡胶材料制成的水压膜具有非常好的抗腐蚀能力，提高水压膜的使用寿命。

进一步的，顶柱的顶端与感应管套接，顶柱由金属材料制成，顶柱的顶端在感应管内上下运动，便于上磁铁芯与下磁铁芯的准确对应，金属材料制成的顶柱抗形变能力强，有效避免顶柱因压力而问去变形。

进一步的，气瓶仓的顶部伸出可调式浮动箱，气瓶仓的顶部和气瓶的外部均固定连接有法兰，且两组法兰对应连接，利用法兰连接的方式便于气瓶安装到气瓶仓内，进而便于气瓶的更换操作，便于设备的维护。

进一步的，放气针的外直径大于密封胶管的内直径，密封胶管由耐磨橡胶材料制成，利用放气针插入密封胶管中，挤压密封胶管变形，实现放气管的密封效果，有效避免漏气情况。

进一步的，放气针的顶端固定连接有引导针，引导针的外直径小于密封胶管的内直径，利用引导针对放气针的升降运动进行引导，便于放气针准确插入到放气管中。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)通过构建M形状的双峰结构动态缆，满足浮台偏移量，达到保护海缆的目的，保护海缆的防磨保护管外部加装可调式浮动箱，可调式浮动箱的内部通过水压膜感应外部水压的变化，从而判断海缆是否存在触底的风险，并通过顶柱向上带动下磁铁芯运动，缩短与上磁铁芯之间的距离，从而使上磁铁芯触发气瓶的放气，放出的气体使膨胀气囊，增大可调式浮动箱的浮力，从而有效带动海缆上浮运动，解除海缆触底的风险，有效避免海缆与海床发生干涉和碰撞，有效提高海缆的使用寿命。

(2)S3步骤中防磨保护管的外部固定连接有可调式浮动箱，且可调式浮动箱的底部固定开设有压力仓，且压力仓的两侧均固定连接有膨胀气囊，压力仓的底部固定连接有水压膜，水压膜的内侧固定连接有支架筋，压力仓的顶部固定连接有气瓶仓，气瓶仓的内部可拆卸连接有气瓶，且气瓶的出气端与压力仓之间固定连接有通气管，气瓶仓与压力仓之间固定连接有感应管，感应管的顶部固定连接有弹性膜，且弹性膜的中部固定连接有上磁铁芯，气瓶选用按压式阀门并与上磁铁芯竖直对应，支架筋的中部固定连接有顶柱，且顶柱的顶端固定连接有下磁铁芯，上磁铁芯与下磁铁芯的磁极相斥，感应管的中部固定连接有分隔板，且分隔板处在上磁铁芯与下磁铁芯之间，压力仓的顶部两侧均固定连接有放气管，且放气管的内部固定套设有密封胶管支架筋的两侧均固定连接有放气针，且放气针与放气管插接，可调式浮动箱的内部通过水压膜感应外部水压的变化，触发气瓶的放气，使膨胀气囊，增大可调式浮动箱的浮力，从而有效带动海缆上浮运动，解除海缆触底的风险，有效避免海缆与海床发生干涉和碰撞，有效提高海缆的使用寿命。

(3)可调式浮动箱的底端面呈圆弧形设置，且可调式浮动箱由不锈钢材料制成，可调式浮动箱呈圆弧形的底面设计可以对应海缆的弯曲状态，便于可调式浮动箱的安装固定，同时不影响海缆的弯曲变化，不锈钢材料制成的可调式浮动箱具有一定的配重能力，同时提供很好的抗水压能力。

(4)可调式浮动箱的两端外部均固定连接有外包覆龙骨，外包覆龙骨包覆膨胀气囊，外包覆龙骨对膨胀气囊进行外部保护，同时限制膨胀气囊的最大膨胀幅度，避免膨胀气囊涨破。

(5)膨胀气囊的内部固定连接有内支撑龙骨，且膨胀气囊由聚氨酯橡胶材料制成，内支撑龙骨对膨胀气囊的内部进行支撑，避免膨胀气囊被水压挤扁，保证膨胀气囊的最小膨胀大小，聚氨酯橡胶材料制成的膨胀气囊具有很好的抗腐蚀能力。

(6)支架筋的两端与压力仓固定连接，且支架筋由弹性金属材料制成，水压膜由聚氨酯橡胶材料制成，支架筋提高水压膜的抗形变能力以及复原能力，实现只有在高水压的情况下使水压膜变形，聚氨酯橡胶材料制成的水压膜具有非常好的抗腐蚀能力，提高水压膜的使用寿命。

(7)顶柱的顶端与感应管套接，顶柱由金属材料制成，顶柱的顶端在感应管内上下运动，便于上磁铁芯与下磁铁芯的准确对应，金属材料制成的顶柱抗形变能力强，有效避免顶柱因压力而问去变形。

(8)气瓶仓的顶部伸出可调式浮动箱，气瓶仓的顶部和气瓶的外部均固定连接有法兰，且两组法兰对应连接，利用法兰连接的方式便于气瓶安装到气瓶仓内，进而便于气瓶的更换操作，便于设备的维护。

(9)放气针的外直径大于密封胶管的内直径，密封胶管由耐磨橡胶材料制成，利用放气针插入密封胶管中，挤压密封胶管变形，实现放气管的密封效果，有效避免漏气情况。

(10)放气针的顶端固定连接有引导针，引导针的外直径小于密封胶管的内直径，利用引导针对放气针的升降运动进行引导，便于放气针准确插入到放气管中。

附图说明

图1为本发明双驼峰结构海缆的象形图；

图2为本发明可调式浮动箱的立体结构示意图；

图3为本发明的双驼峰结构海缆弯曲段下沉的形象图；

图4为本发明可调式浮动箱的剖视结构示意图；

图5为本发明中A处的结构示意图；

图6为本发明的顶柱上升辩护象形图；

图7为本发明膨胀气囊的剖视结构示意图；

图8为本发明的放气针在放气管内升降变化的象形图；

图9为本发明放气针的立体结构示意图。

图中附图标记说明：

1可调式浮动箱、2压力仓、3膨胀气囊、301外包覆龙骨、302内支撑龙骨、4水压膜、5支架筋、6气瓶仓、7气瓶、8通气管、9感应管、10弹性膜、11上磁铁芯、12顶柱、13下磁铁芯、14分隔板、15放气管、16密封胶管、17放气针、1701引导针。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1-9，一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，包括以下步骤：

S1、将海缆分成动态海缆段与静态海缆段进行铺设，然后进行平台与浮台的海缆连接；

S2、采用两套海底固定装置锚定在海床上，进行限位动态海缆段，动态海缆段上安装浮力块以对应海底固定装置，从而构建M型态的动态缆线，并进行浮力块、浮台、海底固定装置的锚链做整体水动力分析，确定动态海缆段的上下浮动基础偏移量；

S3、按照M型态的缆线弯曲位置配上弯曲加强件、防磨保护管等，保护易损部位。

请参阅附图2、3、4、5，S3步骤中防磨保护管的外部固定连接有可调式浮动箱1，且可调式浮动箱1的底部固定开设有压力仓2，可调式浮动箱1的底端面呈圆弧形设置，且可调式浮动箱1由不锈钢材料制成，且压力仓2的两侧均固定连接有膨胀气囊3，膨胀气囊3与压力仓2内部连通，向压力仓2内部注入气体，膨胀气囊3就会同步进行膨胀，可调式浮动箱1的两端外部均固定连接有外包覆龙骨301，外包覆龙骨301包覆膨胀气囊3，外包覆龙骨301对膨胀气囊3进行外部保护，同时限制膨胀气囊3的最大膨胀幅度，避免膨胀气囊3涨破，膨胀气囊3的内部固定连接有内支撑龙骨302，且膨胀气囊3由聚氨酯橡胶材料制成，聚氨酯橡胶材料制成的膨胀气囊3具有很好的抗腐蚀能力，支撑龙骨302对膨胀气囊3的内部进行支撑，避免膨胀气囊3被水压挤扁，保证膨胀气囊3的最小膨胀大小；

请参阅附图4、5、6，压力仓2的底部固定连接有水压膜4，水压膜4由聚氨酯橡胶材料制成，聚氨酯橡胶材料制成的水压膜4具有非常好的抗腐蚀能力，水压膜4的内侧固定连接有支架筋5，支架筋5的两端与压力仓2固定连接，且支架筋5由弹性金属材料制成(优先选用铍铜合金、Cu基高弹性合金、Fe基高弹性合金，本领域技术人员可根据实际需求选择其它弹性合金材料)，支架筋5提高水压膜4的抗形变能力以及复原能力，实现只有在高水压的情况下使水压膜4变形，提高水压膜4的使用寿命，压力仓2的顶部固定连接有气瓶仓6，气瓶仓6的内部可拆卸连接有气瓶7(为本领域公知技术，具体型号技术人员可根据实际需求自行选择，此处不再详细叙述)，且气瓶7的出气端与压力仓2之间固定连接有通气管8，气瓶仓6的顶部伸出可调式浮动箱1，气瓶仓6的顶部和气瓶7的外部均固定连接有法兰，且两组法兰对应连接，利用法兰连接的方式便于气瓶7安装到气瓶仓6内，进而便于气瓶7的更换操作，便于设备的维护；

请参阅附图6、7，气瓶仓6与压力仓2之间固定连接有感应管9，感应管9的顶部固定连接有弹性膜10，且弹性膜10的中部固定连接有上磁铁芯11，气瓶7选用按压式阀门并与上磁铁芯11竖直对应，支架筋5的中部固定连接有顶柱12，且顶柱12的顶端固定连接有下磁铁芯13，顶柱12的顶端在感应管9内上下运动，便于上磁铁芯11与下磁铁芯13的准确对应，金属材料制成的顶柱12抗形变能力强，有效避免顶柱12因压力而问去变形，上磁铁芯11与下磁铁芯13的磁极相斥，感应管9的中部固定连接有分隔板14，且分隔板14处在上磁铁芯11与下磁铁芯13之间；

请参阅附图6、8、9，压力仓2的顶部两侧均固定连接有放气管15，且放气管15的内部固定套设有密封胶管16支架筋5的两侧均固定连接有放气针17，且放气针17与放气管18插接，放气针17的外直径大于密封胶管16的内直径，密封胶管16由耐磨橡胶材料制成，利用放气针17插入密封胶管16中，挤压密封胶管16变形，实现放气管15的密封效果，有效避免漏气情况，放气针17的顶端固定连接有引导针1701，引导针1701的外直径小于密封胶管16的内直径，利用引导针1701对放气针17的升降运动进行引导，便于放气针17准确插入到放气管15中。

本方案通过构建M形状的双峰结构动态缆，满足浮台偏移量，达到保护海缆的目的，保护海缆的防磨保护管外部加装可调式浮动箱1，可调式浮动箱1的内部通过水压膜4感应外部水压的变化，从而判断海缆是否存在触底的风险，并通过顶柱12向上带动下磁铁芯13运动，缩短与上磁铁芯11之间的距离，从而使上磁铁芯11触发气瓶7的放气，放出的气体使膨胀气囊3，增大可调式浮动箱1的浮力，从而有效带动海缆上浮运动，解除海缆触底的风险，有效避免海缆与海床发生干涉和碰撞，有效提高海缆的使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将海缆分成动态海缆段与静态海缆段进行铺设，然后进行平台与浮台的海缆连接；

S2、采用两套海底固定装置锚定在海床上，进行限位动态海缆段，动态海缆段上安装浮力块以对应海底固定装置，从而构建M型态的动态缆线，并进行浮力块、浮台、海底固定装置的锚链做整体水动力分析，确定动态海缆段的上下浮动基础偏移量；

S3、按照M型态的缆线弯曲位置配上弯曲加强件、防磨保护管等，保护易损部位。

2.根据权利要求1所述的一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，其特征在于：所述S3步骤中防磨保护管的外部固定连接有可调式浮动箱(1)，且可调式浮动箱(1)的底部固定开设有压力仓(2)，且压力仓(2)的两侧均固定连接有膨胀气囊(3)，所述压力仓(2)的底部固定连接有水压膜(4)，所述水压膜(4)的内侧固定连接有支架筋(5)，所述压力仓(2)的顶部固定连接有气瓶仓(6)，所述气瓶仓(6)的内部可拆卸连接有气瓶(7)，且气瓶(7)的出气端与压力仓(2)之间固定连接有通气管(8)，所述气瓶仓(6)与压力仓(2)之间固定连接有感应管(9)，所述感应管(9)的顶部固定连接有弹性膜(10)，且弹性膜(10)的中部固定连接有上磁铁芯(11)，所述气瓶(7)选用按压式阀门并与上磁铁芯(11)竖直对应，所述支架筋(5)的中部固定连接有顶柱(12)，且顶柱(12)的顶端固定连接有下磁铁芯(13)，所述上磁铁芯(11)与下磁铁芯(13)的磁极相斥，所述感应管(9)的中部固定连接有分隔板(14)，且分隔板(14)处在上磁铁芯(11)与下磁铁芯(13)之间，所述压力仓(2)的顶部两侧均固定连接有放气管(15)，且放气管(15)的内部固定套设有密封胶管(16)所述支架筋(5)的两侧均固定连接有放气针(17)，且放气针(17)与放气管(18)插接。

3.根据权利要求2所述的一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，其特征在于：所述可调式浮动箱(1)的底端面呈圆弧形设置，且可调式浮动箱(1)由不锈钢材料制成。

4.根据权利要求2所述的一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，其特征在于：所述可调式浮动箱(1)的两端外部均固定连接有外包覆龙骨(301)，所述外包覆龙骨(301)包覆膨胀气囊(3)。

5.根据权利要求2所述的一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，其特征在于：所述膨胀气囊(3)的内部固定连接有内支撑龙骨(302)，且膨胀气囊(3)由聚氨酯橡胶材料制成。

6.根据权利要求2所述的一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，其特征在于：所述支架筋(5)的两端与压力仓(2)固定连接，且支架筋(5)由弹性金属材料制成，所述水压膜(4)由聚氨酯橡胶材料制成。

7.根据权利要求2所述的一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，其特征在于：所述顶柱(12)的顶端与感应管(9)套接，所述顶柱(12)由金属材料制成。

8.根据权利要求2所述的一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，其特征在于：所述气瓶仓(6)的顶部伸出可调式浮动箱(1)，所述气瓶仓(6)的顶部和气瓶(7)的外部均固定连接有法兰，且两组法兰对应连接。

9.根据权利要求2所述的一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，其特征在于：所述放气针(17)的外直径大于密封胶管(16)的内直径，所述密封胶管(16)由耐磨橡胶材料制成。

10.根据权利要求2所述的一种双驼峰结构设计的动态海缆施工工艺，其特征在于：所述放气针(17)的顶端固定连接有引导针(1701)，所述引导针(1701)的外直径小于密封胶管(16)的内直径。

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