CN201984870U - 悬浮式海底电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种悬浮式海底电缆，包括由内至外依次包覆设置的线缆、阻水带层、第二保护套层、碳纤维铠装层、聚酯带层以及外护层；所述线缆包括三等分设置的三根结构相同的绝缘线芯；所述线缆还包括三个结构相同的、设置在绝缘线芯与阻水带层之间的碳纤维填充条；所述每个碳纤维填充条包括位于中心的圆形的碳纤维芯棒和挤包在碳纤维芯棒外表面的聚乙烯层。本实用新型采用内置碳纤维填充条与外层分布式碳纤维铠装层的组合方式，可以提高碳纤维芯棒截面，并且是对称性的分布提高牵引力稳定性，外层承载单元协同达到受力均匀，成缆的节距大，提高了电缆的抗弯曲性，而且电缆受力均匀。

Description

悬浮式海底电缆

技术领域

本实用新型涉及一种电缆，特别涉及一种敷设在海底的悬浮式海底电缆。

背景技术

海底电缆主要用于岛屿或海上设施之间的信息传导和电力输送，随着海上风电的开发，海上石油钻井平台建设，在海上的设施越来越多，形成海上设施网络群，各设施间的距离远至3～5km，近的距离也就是几百米之间，采用传统的海底电缆连接方式传输电力和通讯，就显得不相宜了。传统的海底电缆采用圆心钢丝绞合做铠装保护层，这种钢丝铠装层可有效增加电缆的牵引力学性能，但有很大一部分消耗在电缆的自身重量上。敷设方式或采用在海底掘沟固定敷设，造成电缆的敷设费用昂贵；或采取电缆静止在海底，这样受潮涌的影响，电缆与海底的摩擦会严重损伤电缆，影响电缆的寿命。随着海洋能源开采技术的快速发展，对海底电缆种类的需求变化也越来越大。

中国专利ZL200710133261.0公开了一种《浮水电缆》，该电缆采用填充密度较小的材料来减轻电缆的重量，使电缆能浮在水面上，但存在两个缺陷：一、漂浮在水面上，电缆受到浪涌、潮汐的作用，在电缆上将会承载很大的拉力和扭转，作用力将由导体部分来承担，影响电缆的使用寿命；二、采用此种连接方式，对海上设施间的安全交通、运输带来很大的不便。

中国专利ZL200710156134.2公开了《一种大洋底大电缆架设》，这种架设采用牵引的钢丝绳与电缆的连接，来悬浮电缆，使电缆不受海底地质环境的影响，此种敷设方式，可以起到定位、将电缆的牵引力分解作用到钢丝绳上去，电缆下沉在水下，减少潮涌对电缆的影响。采用大洋底大电缆架设技术将电缆与牵引钢丝分离开，增大了电缆敷设、后期电缆维护、管理等难度，提高了敷设的费用，同样也存在堵塞海上交通运输等问题

中国专利ZL200920252349.9公开了《一种新型铠装海底电缆》，该电缆改进了传统海底电缆的铠装层，由原来的钢丝铠装改为由碳纤维丝绞合的铠装层以减轻电缆的重量，提高电缆的抗张强度，对于碳纤维丝绞合的芯棒而言，最大的特点是其抗张强度可以高达1800MPa左右，比重仅为1.83g/cm3，韧性好，但也存在抗弯曲性能差的缺陷，这种电缆很难保证选用的碳纤维丝绞合的芯棒做好牵引连接装置，能保证芯棒能均匀受力。

因此迫切需求一种轻便的、柔软性好的、能适合海洋环境的使用要求的电缆。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种牵引能力强、抗弯曲能力好的悬浮式海底电缆。

实现本实用新型目的的技术方案是一种悬浮式海底电缆，包括由内至外依次包覆设置的线缆、阻水带层、第二保护套层、碳纤维铠装层、聚酯带层以及外护层；所述线缆包括三等分设置的三根结构相同的绝缘线芯；所述线缆还包括三个结构相同的、设置在绝缘线芯与阻水带层之间的碳纤维填充条；所述每个碳纤维填充条包括位于中心的圆形的碳纤维芯棒和挤包在碳纤维芯棒外表面的聚乙烯层。

所述每根绝缘线芯均以铜线导体为芯，在铜线导体的外表面依次包覆有导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、半导体阻水层、屏蔽层和第一保护套层。

所述碳纤维铠装层包括碳纤维单元和填充层，所述碳纤维单元包括位于中心的方形的碳纤维条以及挤包在碳纤维条外表面的碳纤维保护层；各碳纤维单元之间的间隙填充有填充层。

所述碳纤维铠装层的碳纤维单元均匀设置。

所述碳纤维铠装层的碳纤维保护层为挤包的中密度聚乙烯，填充层为聚丙烯绳。

所述碳纤维铠装层与聚酯带层之间设置有沥青涂层。

所述第一保护套层和第二保护套层均由纵包铝塑带再挤包中密度聚乙烯而形成。

所述绝缘线芯的屏蔽层为缠绕的铜丝或绕包的铜带。

所述外护层为中密度聚乙烯保护层或者缠绕聚丙烯绳后再涂覆防腐沥青层构成。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下的有益效果：(1)碳纤维丝芯棒的抗拉强度大，但弯曲性能差，弹性模量大，不能像钢丝缠绕过程中容易屈服而形成稳定的结构，因此本实用新型采用内置碳纤维填充条与外层分布式碳纤维铠装层的组合方式，可以提高碳纤维芯棒截面，并且是对称性的分布提高牵引力稳定性，外层承载单元协同达到受力均匀，成缆的节距大，提高了电缆的抗弯曲性，而且电缆受力均匀，电缆除铜线导体外，选用的材料密度大部分都是小于1g/cm3，因此构成电缆的自身重量轻，可以充分利用水的浮力，减轻对电缆牵引力的要求。

(2)碳纤维芯棒抗张强度要比钢丝的抗张强度提高30～40％，芯棒的密度却只是钢丝的22％左右，因此本实用新型具有较高强度电缆牵引能力，不仅能承载电缆自身的重量，而且能按照电缆施工现场的需求，电缆悬浮沉在海中，沉入的深度可以达到20～200m，可以保证交通船只在水面上自由行走，电缆的承载能力能克服海洋中潮汐、浪涌产生的应力波动影响。

(3)本实用新型的碳纤维铠装层通过设置碳纤维保护层对碳纤维芯棒的保护，不仅能确保碳纤维芯棒不受海水腐蚀或机械力的损伤，提高电缆的使用寿命，而且可以降低碳纤维丝芯棒的弹性，保证电缆结构稳。

(4)本实用新型电缆的防水性能良好，能适用于长期工作在水中的环境中。

(5)本实用新型的电缆结构紧凑、电缆外径小、重量轻、生产成本低、抗拉强度高、耐腐蚀性强。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的结构示意图。

附图中标号为：

绝缘线芯1、铜线导体11、导体屏蔽层12、绝缘层13、绝缘屏蔽层14、半导体阻水层15、屏蔽层16、第一保护套层17；

碳纤维填充条2、碳纤维芯棒21、聚乙烯层22；

阻水带层3；

第二保护套层4；

碳纤维铠装层5、碳纤维单元51、碳纤维条511、碳纤维保护层512、填充层52；

聚酯带层6；

外护层7。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，本实施例的一种悬浮式海底电缆，包括由内至外依次包覆设置的线缆、阻水带层3、第二保护套层4、碳纤维铠装层5、聚酯带层6以及外护层7。

线缆包括三等分设置的三根结构相同的绝缘线芯1和三个结构相同的、设置在绝缘线芯1与阻水带层3之间的碳纤维填充条2。每根绝缘线芯1均以铜线导体11为芯，在铜线导体11的外表面依次包覆有导体屏蔽层12、绝缘层13、绝缘屏蔽层14、半导体阻水层15、屏蔽层16和第一保护套层17。屏蔽层16为缠绕的铜丝或绕包的铜带。每个碳纤维填充条2包括位于中心的圆形的碳纤维芯棒21和挤包在碳纤维芯棒21外表面的聚乙烯层22。

所述碳纤维铠装层5包括均匀设置的碳纤维单元51和填充层52，所述碳纤维单元 51包括位于中心的方形的碳纤维条511以及挤包在碳纤维条511外表面的碳纤维保护层512；各碳纤维单元511之间的间隙填充有填充层52。碳纤维保护层512为挤包的中密度聚乙烯，填充层52为聚丙烯绳。

碳纤维铠装层5与聚酯带层6之间设置有沥青涂层。

第一保护套层17和第二保护套层4均由纵包铝塑带再挤包中密度聚乙烯而形成。

外护层7为中密度聚乙烯保护层或者缠绕聚丙烯绳后再涂覆防腐沥青层构成。

生产方法为：先形成三根结构相同的绝缘线芯1和三个碳纤维填充条2，以三根绝缘线芯1与三根碳纤维填充条2绞合成线缆，在其外表面由内至外依次包覆阻水带层3、第二保护套层4和碳纤维铠装层5，再涂覆电缆沥青后绕包聚酯带层6将缆芯扎紧，最后采用中密度聚乙烯或者缠绕聚丙烯绳加防腐沥青构成外护层7即可。

本实施例的电缆缆可以按照敷设场地、环境的要求悬浮在水中。对于敷设长度超过1km以上的距离电缆敷设，可以利用电缆的自重采用悬链的方式悬浮在水中，对于小于800m距离的敷设，可以在电缆的两端合适处挂载重物，使电缆敷设成U型态，达到悬浮电缆的功能。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种悬浮式海底电缆，包括由内至外依次包覆设置的线缆、阻水带层(3)、第二保护套层(4)、碳纤维铠装层(5)、聚酯带层(6)以及外护层(7)；所述线缆包括三等分设置的三根结构相同的绝缘线芯(1)；其特征在于：所述线缆还包括三个结构相同的、设置在绝缘线芯(1)与阻水带层(3)之间的碳纤维填充条(2)；所述每个碳纤维填充条(2)包括位于中心的圆形的碳纤维芯棒(21)和挤包在碳纤维芯棒(21)外表面的聚乙烯层(22)。

2.根据权利要求1所述的悬浮式海底电缆，其特征在于：所述每根绝缘线芯(1)均以铜线导体(11)为芯，在铜线导体(11)的外表面依次包覆有导体屏蔽层(12)、绝缘层(13)、绝缘屏蔽层(14)、半导体阻水层(15)、屏蔽层(16)和第一保护套层(17)。

3.根据权利要求2所述的悬浮式海底电缆，其特征在于：所述碳纤维铠装层(5)包括碳纤维单元(51)和填充层(52)，所述碳纤维单元(51)包括位于中心的方形的碳纤维条(511)以及挤包在碳纤维条(511)外表面的碳纤维保护层(512)；各碳纤维单元(511)之间的间隙填充有填充层(52)。

4.根据权利要求3所述的悬浮式海底电缆，其特征在于：所述碳纤维铠装层(5)的碳纤维单元(51)均匀设置。

5.根据权利要求4所述的悬浮式海底电缆，其特征在于：所述碳纤维铠装层(5)的碳纤维保护层(512)为挤包的中密度聚乙烯，填充层(52)为聚丙烯绳。

6.根据权利要求5所述的悬浮式海底电缆，其特征在于：所述碳纤维铠装层(5)与聚酯带层(6)之间设置有沥青涂层。

7.根据权利要求6所述的悬浮式海底电缆，其特征在于：所述第一保护套层(17)和第二保护套层(4)均由纵包铝塑带再挤包中密度聚乙烯而形成。

8.根据权利要求7所述的悬浮式海底电缆，其特征在于：所述绝缘线芯(1)的屏蔽层(16)为缠绕的铜丝或绕包的铜带。

9.根据权利要求1至8之一所述的悬浮式海底电缆，其特征在于：所述外护层(7)为中密度聚乙烯保护层或者缠绕聚丙烯绳后再涂覆防腐沥青层构成。

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