CN115985569B - 脐带缆 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种脐带缆，包括缆芯结构、内护套、钢管单元、支撑单元、多个承载单元、非金属编织层以及外护套；所述缆芯结构设置在所述内护套的内侧，所述非金属编织层套设在所述内护套的外侧且与所述内护套之间具有间距，所述外护套套设在所述非金属编织层的外侧；所述钢管单元、所述支撑单元以及至少部分数量的所述承载单元绞合在所述内护套与所述非金属编织层之间。本申请提供的脐带缆，采用承载单元和非金属编织层取代原有金属铠装层，从而降低脐带缆整体重量以及减少脐带缆的整体水动力载荷，满足轻量化、耐腐蚀、高强度的深海环境使用要求，使其满足在超深水环境的适用性及长周期免维护。

Description

脐带缆

本申请是2017年6月13日提交中国专利局、申请号为201710441028.2、申请名称为“一种超深水强电复合脐带缆”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本申请实施例涉及脐带缆技术领域，尤其涉及一种脐带缆。

背景技术

陆地资源的不断减少，对海洋的开发和利用逐渐得到各国政府的重视。目前浅水领域已无法满足开采要求，因此随着深海油气田开发的日益兴盛，积极拓展深水领域，是我国未来海洋油气勘探开发的战略目标。

在相关技术中，常采用脐带缆为水下生产系统输送资源开发所需的电力、信号、数据和化学药剂。其中，脐带缆由电缆单元、光缆单元和钢管单元等绞合成缆，再加一层或多层铠装后挤一层外护套形成。

然而，上述脐带缆的自重较大，导致脐带缆的张力增加，影响脐带缆的使用。

发明内容

本申请实施例提供一种脐带缆，用以解决脐带缆的自重较大，导致脐带缆的张力增加，影响脐带缆的使用的问题。

为实现上述目的，本申请提供了如下技术方案：

本申请实施例的一个方面提供一种脐带缆，包括缆芯结构、内护套、钢管单元、支撑单元、多个承载单元、非金属编织层以及外护套；所述缆芯结构设置在所述内护套的内侧，所述非金属编织层套设在所述内护套的外侧且与所述内护套之间具有间距，所述外护套套设在所述非金属编织层的外侧；所述钢管单元、所述支撑单元以及至少部分数量的所述承载单元绞合在所述内护套与所述非金属编织层之间。

在其中一种可能的实现方式中，所述承载单元包括纤维棒与PE护套，所述PE护套包裹在所述纤维棒的外侧；所述钢管单元包括钢管；所述支撑单元采用工程塑料制成。

在其中一种可能的实现方式中，所述支撑单元沿所述内护套的外周方向具有相对设置的第一端与第二端，所述支撑单元的第一端与所述承载单元抵接，所述支撑单元的第二端与所述的钢管单元抵接。

在其中一种可能的实现方式中，所述支撑单元的第一端具有第一内凹弧面，所述承载单元具有与所述第一内凹弧面配合的第一外弧面；所述支撑单元的第二端具有第二内凹弧面，所述钢管单元具有与所述第二内凹弧面配合的第二外弧面。

在其中一种可能的实现方式中，位于所述内护套与所述非金属编织层之间的承载单元为多个，且多个所述承载单元包括多个第一型号的所述承载单元；所述支撑单元为多个；所述钢管单元为多个，多个所述钢管单元包括多个第二型号的所述支撑单元；多个第一型号的所述承载单元、多个所述支撑单元以及多个第二型号的所述钢管单元，按照第一型号的所述承载单元、所述支撑单元、第二型号的所述钢管单元、所述支撑单元、第一型号的所述承载单元的次序围绕所述内护套布置。

在其中一种可能的实现方式中，多个所述承载单元还包括多个第三型号的所述承载单元，第三型号的所述承载单元的尺寸小于第一型号的所述承载单元的尺寸；多个所述钢管单元还包括多个第四型号的所述钢管单元，所述第四型号的所述钢管单元的尺寸小于第二型号的所述钢管单元的尺寸；每个所述支撑单元的中部均具有凹槽，且所述支撑单元的凹槽具有朝向所述内护套的开口；第三型号的所述承载单元与第四型号的所述钢管单元交替内嵌在多个所述支撑单元的凹槽中。

在其中一种可能的实现方式中，所述支撑单元具有至少一个贯穿孔。

在其中一种可能的实现方式中，所述缆芯结构与至少部分数量的所述承载单元绞合在所述内护套的内侧；和/或，所述非金属编织层采用凯夫拉非金属编制，破断力≥1200KN。

在其中一种可能的实现方式中，所述缆芯结构包括通信控制信号电缆；所述通信控制信号电缆包括信号导体、绝缘、挤出PE内衬层、铜塑复合带以及HDPE外护套；所述绝缘包裹在所述信号导体的外侧并与所述信号导体构成导体结构，所述导体结构为多个，多个所述导体结构绞合在所述铜塑复合带的内侧，所述挤出PE内衬层填充在所述铜塑复合带与多个所述导体之间，所述HDPE外护套包裹在所述铜塑复合带的外侧。

在其中一种可能的实现方式中，所述缆芯结构包括集束单芯电缆，所述集束单芯电缆包括集束导体、导体屏蔽、绝缘层、绝缘屏蔽、阻水带、屏蔽层、PE外护套、HDPE填充以及挤出外护套；所述集束导体为多个，多个所述集束导体绞合在所述导体屏蔽的内侧；所述导体屏蔽、所述绝缘层、所述绝缘屏蔽、所述阻水带、所述屏蔽层、所述PE外护套由内到外依次包裹，并与多个所述集束导体构成导体结构；所述导体结构与HDPE填充均为多个，且多个所述导体结构与多个所述HDPE填充绞合在所述挤出外护套的内侧。

本申请实施例提供的脐带缆，采用承载单元和非金属编织层取代原有金属铠装层，从而降低脐带缆整体重量以及减少脐带缆的整体水动力载荷，满足轻量化、耐腐蚀、高强度的深海环境使用要求，使其满足在超深水环境的适用性及长周期免维护。通过对脐带缆结构性能影响较大的承载单元、支撑单元重新进行材料选型以及结构优化设计，保证其轻量化、耐腐蚀、高强度的深海环境使用要求，使其满足在超深水环境的适用性及长周期免维护。

除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请实施例所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中做出进一步详细的说明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的一种脐带缆的截面图；

图2为图1示出的脐带缆的通信控制信号电缆的截面图；

图3为图1示出的脐带缆的集束单芯电缆的截面图。

附图标记说明：

1-通信控制信号电缆；

2-集束单芯电缆；

3-填充单元；

4-内护套；

5-承载单元；

6-钢管单元；

7-支撑单元；

8-非金属编织层；

9-外护套；

10-信号导体；

11-绝缘；

12-挤出PE内衬层；

13-铜塑复合带；

14-HDPE外护套；

15-集束导体；

16-导体屏蔽；

17-绝缘层；

18-绝缘屏蔽；

19-阻水带；

20-屏蔽层；

21-PE外护套；

22-HDPE填充；

23-挤出外护套。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

正如背景技术所叙述，相关技术中的脐带缆存在脐带缆的自重较大，导致脐带缆的张力增加，影响脐带缆的使用的问题。

针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种脐带缆，采用承载单元和非金属编织层取代原有金属铠装层，从而降低脐带缆整体重量以及减少脐带缆的整体水动力载荷，满足轻量化、耐腐蚀、高强度的深海环境使用要求，使其满足在超深水环境的适用性及长周期免维护。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1为本申请实施例提供的一种脐带缆的截面图。参考图1，本申请实施例提供的脐带缆可包括缆芯结构、内护套4以及外护套9。缆芯结构可设置在内护套4的内侧，外护套9可套设在非金属编织层8的外侧，且可与内护套4之间具有间距。

其中，缆芯结构可由通信控制信号电缆1、集束单芯电缆2以及填充单元3绞合而成。图2为图1示出的脐带缆的通信控制信号电缆的截面图。参考图2，通信控制信号电缆1可包括信号导体10、绝缘11、挤出PE(Polyethylene，聚乙烯)内衬层12、铜塑复合带13以及HDPE(High Density Polyethylene，高密度聚乙烯)外护套14。其中，绝缘11可通过挤包的方式包裹在信号导体10的外侧，且该绝缘11可与信号导体10构成导体结构。导体结构可为多个，且这些导体结构可绞合在一起。图2中以四个导体结构绞合在一起为例示出。多个导体结构可绞合在铜塑复合带13的内侧，挤出PE内衬层12可通过挤包的方式填充在铜塑复合带13与多个导体之间。另外，HDPE外护套14可通过挤包的方式包裹在铜塑复合带13的外侧。另外，通信控制信号电缆1可为一个或多个，图1以通信控制信号电缆1为两个为例示出。

图3为图1示出的脐带缆的集束单芯电缆的截面图。继续参考图3，集束单芯电缆2可包括集束导体15、导体屏蔽16、绝缘层17、绝缘屏蔽18、阻水带19、屏蔽层20、PE外护套21、HDPE填充22以及挤出外护套23。其中，集束导体15可为多个，多个集束导体15可绞合在导体屏蔽16的内侧。导体屏蔽16、绝缘层17、绝缘屏蔽18、阻水带19、屏蔽层20、PE外护套21可由内到外依次包裹，并可与绞合设置的多个集束导体15构成导体结构。导体结构与HDPE填充22均可为多个，且多个导体结构与多个HDPE填充22可绞合在挤出外护套23的内侧。

可选地，屏蔽层20可采用铜丝疏绕、铜带绑扎作为屏蔽。信号导体10和集束导体15均可采用铜导体。另外，集束单芯电缆2可为一个或多个，图1以集束单芯电缆2为三个为例示出。

继续参考图1，填充单元3可绞合在集束单芯电缆2与内护套4之间，和/或，填充单元3可绞合在通信控制信号电缆1与内护套4之间。在集束单芯电缆2为多个时，至少部分数量的填充单元3可绞合在多个集束单芯电缆2之间。

参考图1，本申请实施例提供的脐带缆还可包括承载单元5、钢管单元6以及非金属编织层8。其中，非金属编织层8可套设在内护套4的外侧，并可与内护套4之间具有间距。承载单元5与钢管单元6可绞合在内护套4与非金属编织层8之间。

其中，在承载单元5(或钢管单元6)与缆芯结构之间设置内护套4，可将承载单元5(或钢管单元6)与缆芯结构隔开，并使得为线缆结构提供紧固力，避免构成线缆结构的通信控制信号电缆1、单芯电缆2以及填充单元3分离。

另外，承载单元5与钢管单元6可选用不同材料制成。具体地，承载单元5可支撑在内护套4与非金属编织层8之间，起锚固作用，增强抗拉承受。承载单元5可包括如FRP(FiberReinforced Plastics，纤维强化塑料)等材料制成的纤维棒与PE护套，PE护套可通过挤包的形式包裹在纤维棒的外侧。也就是说，承载单元5可通过在纤维棒上挤塑PE护套形成。采用纤维棒作为基材的承载单元5，可降低脐带缆的比重量及比刚度，降低运输和施工难度，又能增强整体结构的耐腐蚀性能，延长使用寿命。进一步地，纤维棒可为多个，多个纤维棒可绞合在PE护套的内侧。

另外，钢管单元6也可支撑在内护套4与非金属编织层8之间，且钢管单元6可选用钢管组成。采用钢管作为基材的钢管单元6可为脐带缆提供一定的轴向刚性和重量。

综上，由纤维棒作为基材的承载单元5与由钢管作为基材的钢管单元6相互配合，可为脐带缆提供均衡的性能和受力，以便脐带缆更好地应对复杂的深水环境。

然而，承载单元5与钢管单元6在直接绞合后，因接触面小、两者材料均较硬等原因，容易发生变形。为了避免变形，可在承载单元5与钢管单元6之间设置由工程塑料制成的相对较软的支撑单元7，以隔开承载单元5与钢管单元6。另外，采用工程塑料作为基材的支撑单元7可在动态弯曲过程中降低被动拉伸效应。

进一步地，支撑单元7可具有至少一个贯穿孔，该贯穿孔可沿支撑单元7的轴向贯穿支撑单元7，以使得支撑单元7形成中空结构，以便进一步降低自重和韧性，更好提供支撑。

值得说明的是，支撑单元7也可支撑在内护套4与非金属编织层8之间。但因采用工程塑料制成的支撑单元7，相比采用纤维棒制成的承载单元5与采用钢管制成的钢管单元6抗弯性能弱。由此，支撑单元7沿内护套4的径向的两端可具有相对设置的第一侧与第二侧。支撑单元7的第一侧可朝向内护套4设置，支撑单元7的第二侧可朝向非金属编织层8设置。承载单元5和/或钢管单元6可如图1所示抵紧在支撑单元7的第一侧与内护套4之间，和/或，承载单元5和/或钢管单元6可如图1所示抵紧在支撑单元7的第二侧与非金属编织层8之间。

示例性地，支撑单元7可为多个。位于内护套4与非金属编织层8之间的承载单元5可为多个。多个承载单元5可包括多个第一型号的承载单元5。钢管单元6为多个，且多个钢管单元6由多个第二型号的支撑单元7限制活动。多个第一型号的承载单元5、多个支撑单元7以及多个第二型号的钢管单元6，可按照第一型号的承载单元5、支撑单元7、第二型号的钢管单元6、支撑单元7的次序围绕内护套4布置。

如此，以保证支撑单元7始终在第一型号的承载单元5与第二型号的钢管单元6之间，且多个第一型号的承载单元5、多个支撑单元7以及多个第二型号的钢管单元6均布内护套4。

进一步地，多个第一型号的承载单元5可对称设置，多个第二型号的钢管单元6可对称设置，多个支撑单元7可对称设置，以便于进一步均衡脐带缆的性能。

进一步地，支撑单元7的第一端可具有第一内凹弧面。第一型号的承载单元5可具有与第一内凹弧面配合的第一外弧面，以便于增大第一型号的承载单元5与支撑单元7之间的接触面积降低两者之间应力，也便于限制第一型号的承载单元5相对于支撑单元7活动。

同理，支撑单元7的第二端可具有第二内凹弧面。第二型号的钢管单元6可具有与第二内凹弧面配合的第二外弧面，以便于增大第二型号的钢管单元6与支撑单元7之间的接触面积降低两者之间应力，也便于限制第二型号的钢管单元6相对于支撑单元7活动。

示例性地，多个承载单元5还可包括多个第三型号的承载单元5，第三型号的承载单元5的尺寸可小于第一型号的承载单元5的尺寸。多个钢管单元6还可包括多个第四型号的钢管单元6，第四型号的钢管单元6的尺寸可小于第二型号的钢管单元6的尺寸。

第三型号的承载单元5与第四型号的钢管单元6可如图1所示交替布置在支撑单元7的第一侧与内护套4之间。或，第三型号的承载单元5与第四型号的钢管单元6可如图1所示交替布置在支撑单元7的第二侧与内护套4之间。或，相邻两个支撑单元7中，其中一个支撑单元7的第一侧与内护套4之间可夹设有第三型号的承载单元5，且该支撑单元7的第二侧与内护套4之间可夹设有第三型号的承载单元5；另一个支撑单元7的第一侧与内护套4之间可夹设有第四型号的钢管单元6，且该支撑单元7的第二侧与内护套4之间可夹设有第四型号的钢管单元6。或，相邻两个支撑单元7中，其中一个支撑单元7的第一侧与内护套4之间可夹设有第三型号的承载单元5，且该支撑单元7的第二侧与内护套4之间可夹设有第四型号的钢管单元6；另一个支撑单元7的第一侧与内护套4之间可夹设有第四型号的钢管单元6，且该支撑单元7的第二侧与内护套4之间可夹设有第三型号的承载单元5。

进一步地，支撑单元7的第一侧和/或第二侧可具有供第三型号的承载单元5或第四型号的钢管单元6放置的凹槽。该凹槽可具有与第三型号的承载单元5或第四型号的钢管单元6面面接触的弧形槽底，以便增大接触面积减小应力，也便于限制第三型号的承载单元5或第四型号的钢管单元6相对于支撑单元7活动。

可选地，缆芯结构与至少部分数量的承载单元5绞合在内护套4的内侧，以便提高增强抗拉以及承受力。

可选地，非金属编织层8可采用凯夫拉非金属编制，破断力≥1200KN。

综上，本申请实施例提供的脐带缆采用承载单元5和非金属编织层8取代原有金属铠装层，从而降低脐带缆整体重量以及减少脐带缆的整体水动力载荷，满足轻量化、耐腐蚀、高强度的深海环境使用要求，使其满足在超深水环境的适用性及长周期免维护。本申请实施例提供的脐带缆是以集光纤通讯、电力传输、多通道高低压流体于一体的超深水强电复合脐带缆，相比于常规的脐带缆，保证了一根脐带缆供应多个电潜泵电力需求，这样可以减少脐带缆的使用根数，极大的降低了成本。通过对脐带缆结构性能影响较大的承载单元5、支撑单元7重新进行材料选型以及结构优化设计，保证其轻量化、耐腐蚀、高强度的深海环境使用要求，似其满足在超深水环境的适用性及长周期免维护。

其中，“上”、“下”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。

需要说明的是：在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种脐带缆，其特征在于，包括缆芯结构、内护套、钢管单元、支撑单元、多个承载单元、非金属编织层以及外护套；

所述缆芯结构设置在所述内护套的内侧，所述非金属编织层套设在所述内护套的外侧且与所述内护套之间具有间距，所述外护套套设在所述非金属编织层的外侧；

所述钢管单元、所述支撑单元以及至少部分数量的所述承载单元绞合在所述内护套与所述非金属编织层之间；

所述承载单元包括纤维棒与PE护套，所述PE护套包裹在所述纤维棒的外侧；

所述钢管单元包括钢管；

所述支撑单元采用工程塑料制成；

所述支撑单元沿所述内护套的外周方向具有相对设置的第一端与第二端，所述支撑单元的第一端与所述承载单元抵接，所述支撑单元的第二端与所述的钢管单元抵接。

2.根据权利要求1所述的脐带缆，其特征在于，所述支撑单元的第一端具有第一内凹弧面，所述承载单元具有与所述第一内凹弧面配合的第一外弧面；

所述支撑单元的第二端具有第二内凹弧面，所述钢管单元具有与所述第二内凹弧面配合的第二外弧面。

3.根据权利要求1所述的脐带缆，其特征在于，位于所述内护套与所述非金属编织层之间的承载单元为多个，且多个所述承载单元包括多个第一型号的所述承载单元；

所述支撑单元为多个；

所述钢管单元为多个，多个所述钢管单元由多个第二型号的所述支撑单元限制活动；

多个第一型号的所述承载单元、多个所述支撑单元以及多个第二型号的所述钢管单元，按照第一型号的所述承载单元、所述支撑单元、第二型号的所述钢管单元、所述支撑单元的次序围绕所述内护套布置。

4.根据权利要求3所述的脐带缆，其特征在于，

多个所述承载单元还包括多个第三型号的所述承载单元，第三型号的所述承载单元的尺寸小于第一型号的所述承载单元的尺寸；

多个所述钢管单元还包括多个第四型号的所述钢管单元，所述第四型号的所述钢管单元的尺寸小于第二型号的所述钢管单元的尺寸；

每个所述支撑单元的中部均具有凹槽，且所述支撑单元的凹槽具有朝向所述内护套的开口；第三型号的所述承载单元与第四型号的所述钢管单元交替内嵌在多个所述支撑单元的凹槽中。

5.根据权利要求1-4任一项所述的脐带缆，其特征在于，所述支撑单元具有至少一个贯穿孔。

6.根据权利要求1-4任一项所述的脐带缆，其特征在于，所述缆芯结构与至少部分数量的所述承载单元绞合在所述内护套的内侧；

和/或，所述非金属编织层采用凯夫拉非金属编制，破断力≥1200KN。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种脐带缆，其特征在于，所述缆芯结构包括通信控制信号电缆；所述通信控制信号电缆包括信号导体、绝缘、挤出PE内衬层、铜塑复合带以及HDPE外护套；所述绝缘包裹在所述信号导体的外侧并与所述信号导体构成导体结构，所述导体结构为多个，多个所述导体结构绞合在所述铜塑复合带的内侧，所述挤出PE内衬层填充在所述铜塑复合带与多个所述导体之间，所述HDPE外护套包裹在所述铜塑复合带的外侧。

8.根据权利要求1-4任一项所述的一种脐带缆，其特征在于，所述缆芯结构包括集束单芯电缆，所述集束单芯电缆包括集束导体、导体屏蔽、绝缘层、绝缘屏蔽、阻水带、屏蔽层、PE外护套、HDPE填充以及挤出外护套；

所述集束导体为多个，多个所述集束导体绞合在所述导体屏蔽的内侧；所述导体屏蔽、所述绝缘层、所述绝缘屏蔽、所述阻水带、所述屏蔽层、所述PE外护套由内到外依次包裹，并与多个所述集束导体构成导体结构；

所述导体结构与HDPE填充均为多个，且多个所述导体结构与多个所述HDPE填充绞合在所述挤出外护套的内侧。