申请/专利权人：中天科技海缆股份有限公司

申请日：2018-11-29

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN109545458B

主分类号：H01B7/14

分类号：H01B7/14;H01B7/18;H01B5/10;H01B7/24;H01B7/17;H01B11/22

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2020.12.15#著录事项变更;2019.04.23#实质审查的生效;2019.03.29#公开

摘要：本发明提供的一种脐带缆，包括保护层及位于保护层内部的功能单元，所述功能单元内设有承力单元，所述承力单元与所述功能单元绞合设置，所述功能单元包括环绕设置在所述承力单元外周的第一填充管及电单元，所述功能单元还包括位于所述第一填充管及电单元外周的第二填充管，所述功能单元与外侧的保护层内壁之间填充有填充单元。通过将功能单元内部的各个部件之间撑开并围绕承力单元与其相互绞合，使得脐带缆内部的结构能够更加紧凑。在大水深环境中，通过内侧的承力单元进行承载，保证了脐带缆在大水深施工和牵拉过程中安全可靠。且通过异形填充条来对侧向的压力来进行防护，并对功能单元排布后留下的空隙进行填充。

主权项：1.一种脐带缆，包括保护层及位于保护层内部的功能单元，其特征在于：所述功能单元内设有承力单元，所述承力单元与所述功能单元绞合设置，所述功能单元包括环绕设置在所述承力单元外周的第一填充管及电单元，所述功能单元还包括位于所述第一填充管及电单元外周的第二填充管，所述功能单元与外侧的保护层内壁之间填充有填充单元；所述电单元与所述第一填充管外径大体相同，且相邻所述电单元或相邻所述第一填充管或相邻设置的电单元与第一填充管之间相切设置；所述保护层包括铠装层及至少两层护套层，且其中两层所述护套层分别位于所述铠装层的内外两侧；所述铠装层至少包括两层，相邻所述铠装层反向绞合设置，且相邻两层所述铠装层之间还设有绕包层；所述护套层上设有若干钻孔，位于铠装层内侧的所述护套层与内侧的所述功能单元相切设置。

全文数据：脐带缆技术领域本发明涉及海洋工程技术领域，特别是指一种脐带缆。背景技术本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。水下生产系统用脐带缆主要用于传输电能、信号和液体，其结构功能和强度必须满足大水深施工要求和25年的动态疲劳环境载荷作用，脐带缆通常由多组功能单元组成，其包含电缆、光缆、不锈钢管或柔性软管。现有技术中，脐带缆为多功能单元之间的绞合结构，且各单元多为金属材质，单位重量较大，仅依靠外层铠装承受水中的重力，存在锁芯滑脱的风险。发明内容本发明的目的在于提供一种脐带缆，其具有能够确保脐带缆在大水深施工和牵拉过程中安全可靠。本发明是通过以下技术方案实现的：一种脐带缆，包括保护层及位于保护层内部的功能单元，所述功能单元内设有承力单元，所述承力单元与所述功能单元绞合设置，所述功能单元包括环绕设置在所述承力单元外周的第一填充管及电单元，所述功能单元还包括位于所述第一填充管及电单元外周的第二填充管，所述功能单元与外侧的保护层内壁之间填充有填充单元。优选的，所述电单元与所述第一填充管外径大体相同，且相邻所述电单元或相邻所述第一填充管或相邻设置的电单元与第一填充管之间相切设置。优选的，所述第二填充管分别与相邻第一填充管或电单元相切设置。优选的，所述功能单元还包括光单元，所述光单元位于所述电单元及第一填充管外周，所述光单元分别与相邻第一填充管或电单元相切设置，所述第二填充管与所述光单元的总和等于第一填充管与电单元的总和。优选的，所述填充单元包括第一填充件，所述第一填充件填充设置在：所述电单元、外侧保护层及相邻设置的两个第二填充管之间；或所述电单元、外侧保护层及相邻设置的两个光单元之间；或所述电单元、外侧保护层及相邻设置的第一填充管及光单元之间；或所述第一填充管与所述保护层及相邻两个第二填充管之间；或所述第一填充管与所述保护层及相邻两个光单元之间；或所述第一填充管与所述保护层及相邻设置的光单元及第二填充单元之间。优选的，所述第二填充管外径尺寸大于所述光单元外径，所述第二填充管与保护层内壁相切设置，所述光单元与保护层内壁之间设有第二填充件。优选的，所述第二填充管外径尺寸小于所述光单元外径，所述光单元保护层内壁相切设置，所述第二填充管与保护层内壁之间设有第二填充件。优选的，所述承力单元位于所述功能单元的中心位置，且所述承力单元包括绞线单元及位于所述绞线单元外周的保护套。优选的，所述电单元包括环绕设置在外周的护套，所述护套内设有与其内壁相互贴合设置的铜塑复合带，所述铜塑复合带为绕包形成的铜塑复合带。优选的，所述保护层包括铠装层及至少两层护套层，且其中两层所述护套层分别位于所述铠装层的内外两侧。优选的，所述铠装层至少包括两层，相邻所述铠装层反向绞合设置，且相邻两层所述铠装层之间还设有绕包层。优选的，所述护套层上设有若干钻孔，位于铠装层内侧的所述护套层与内侧的所述功能单元相切设置。与现有技术相比，本发明提供了一种脐带缆，包括保护层及位于保护层内部的功能单元，所述功能单元内设有承力单元，所述承力单元与所述功能单元绞合设置，所述功能单元包括环绕设置在所述承力单元外周的第一填充管及电单元，所述功能单元还包括位于所述第一填充管及电单元外周的第二填充管，所述功能单元与外侧的保护层内壁之间填充有填充单元。通过将功能单元内部的各个部件之间撑开并围绕承力单元与其相互绞合，从而使得脐带缆内部的结构能够更加紧凑。在大水深环境中，不仅依靠外层保护层对其进行保护，还通过内侧的承力单元进行承载，保证了脐带缆在大水深施工和牵拉过程中安全可靠。且通过异形填充条来对侧向的压力来进行防护，同时可以对功能单元排布后留下的空隙进行填充。通过位于功能单元与保护层之间的光单元，使用过程中，可用来监测施工过程中的过渡弯曲，以及在位运行时产生的涡激振动，并对其进行报警，来避免铺设在悬跨段时，涡激振动会加速缆的疲劳损伤。本发明中设置的功能单元及承力单元，通过合理分布在保护层内侧设置为三层，最内层为承力单元，这里，承力单元布置在脐带缆中心的位置；中间一层为四根第一钢管及电单元围绕承力单元绞合形；最外层为第二钢管或第二钢管及光单元的组合，最外层绞合时嵌入在第二层的缝隙中，且各部件均沿承力单元的中心线相互堆成设置。通过逐层设置的承力单元及功能单元，使得脐带缆从内向外均匀设置，保证了结构的稳定性；同时通过对称绞合设置，使得脐带缆各功能单元之间能够顺利绞合成缆，并且在各方位角施加侧向压力时，可以有效地预防绞合单元塌陷和整体畸变。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1是本发明中一实施方式中脐带缆的整体截面示意图。图2是本发明中脐带缆中承力单元截面示的放大示意图。图3是本发明中脐带缆中电单元截面的放大示意图。附图标记说明:如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明实施例。具体实施方式为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明实施例保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。本发明关于一种脐带缆100，如图1所示，包括保护层10及位于保护层内侧的功能单元30、承力单元40及填充单元50，本实施方式中，承力单元40与功能单元30之间绞合设置，所述功能单元30与外侧的保护层10内壁之间填充有填充单元50。在本实施方式中，通过与功能单元30绞合设置的承力单元40，将功能单元30内部的各个部件之间撑开并围绕承力单元40与其相互绞合，使得脐带缆100内部的结构能够更加紧凑，使得在深水环境中，不仅依靠外层保护层10对其进行保护，还通过内侧的承力单元40承载外界压力，保证了脐带缆100在大水深施工和牵拉过程中安全可靠。通过填充单元50来对侧向的压力来进行防护，同时可以对功能单元30排布后留下的空隙进行填充。本实施方式中，为了实现对脐带缆100的保护，如图1所示，所述保护层10包括护套层12及铠装层14，所述护套层12及铠装层14均设置为两层，两层护套层12分别位于铠装层14的内外两侧。这样，通过护套层12及铠装层14的设置进行机械防护，对保护层10内侧的功能单元30及承力单元40进行保护，避免内部各部件受到损伤。在其他实施方式中，护套层12及铠装层14还可以设置为多个，这样，通过护套层12及铠装层14数量的增加，使得外侧的结构层增厚，进一步避免了内部结构的损伤。在其他实施方式中，铠装层14未设置，可以减少脐带缆100的整体质量，避免使用过程中过弯导致的变形。大水深施工过程中，需要将脐带缆100从压强较小的空气中放入到压强较大的深水中，直接放入会导致外侧保护层10的变形，因此，本实施方式中，如图1所示，位于外层的护套层12上设有若干通孔121。这样，通过护套层12上的通孔121，方便了海水通过通孔121渗入到脐带缆100中，并沿着纵向流动，从而确保了内外压力的平衡。为了保证外侧保护层10结构的稳定性，本实施方式中，如图1所示，铠装层14设置为两层，且相邻两层铠装层14反向绞合设置，具体表现为，在脐带缆100径向方向的截面其中一层沿顺时针绞合设置，另外一层沿逆时针绞合设置，相邻两层铠装层14之间还设有绕包层16，本实施例中，铠装层14设置为两层，且两层铠装层14反向绞合设置，绕包层16设置在两层铠装层14之间。本实施方式中，为了保证了承力单元40的承载作用，如图1所示，承力单元40设置在功能单元30的中心位置，且这里，承力单元40包括位于中心的绞线单元41及位于绞线单元41外周的保护套42；所述绞线单元41可以设置为金属绞线；在一些实施方式中，保护套42为内侧绞线单元41挤出形成的聚乙烯的保护套42。通过设置在中心位置的承力单元40能够有效地对外周的功能单元30提供有效地支撑，且绞线单元41作为承力单元40中的承力结构，使得承力单元40能够提供较为有效地支撑，同时，通过挤出成型形成的保护套42，实现了对内侧的绞线单元41与承力单元40外周的功能单元30进行阻隔。本实施方式中，功能单元30包括电单元31与第一填充管32，电单元31与第一填充管32分别环绕设置在承力单元40的外周，且电单元31及第一填充管32分别与承力单元40相切设置，本实施方式中，电单元31既可以传递信号也可以传输电能；其中第一填充管32为金属材质，其中优选方案为所述第一填充管32的材料为钢材质，本实施方式中，第一填充管32的材质为双相不锈钢，且本实施方式中，第一填充管32为中空设置。在其他实施方式中，脐带缆100需要满足传输电能、信号及液体等主要功能，功能单元30还可以包括电缆、光缆、不锈填充管或柔性软管等。电单元31主要用于实现功能单元30中电能或信号的传输，而第一填充管32实现了功能单元30中液体传输。如图1所示，本实施方式中，电单元31设置为两个，第一填充管32设置为四个，两个电单元31及四个第一填充管32分别对称设置在承力单元40的外周，所述电单元31和第一填充管32的外径大体相同，本实施方式中，电单元31和第一填充管32及承力单元40三者的外径相等设置；本实施方式中，相邻设置的电单元31及第一填充管32或相邻设置的两个第一填充管32或相邻设置的电单元31之间相切设置，所述承力单元40分别与设置在其外周的电单元31及第一填充管32相切设置。通过对称设置的功能单元30，确保了脐带缆100各功能单元30之间能够顺利绞合成缆，并且在各方位角施加侧向压力时，可有效地预防绞合单元的塌陷和整体畸变。在其他实施方式中，电单元31及第一填充管32还可以设置为任意数量，但所述电单元31与第一填充管32总和至少为四个，电单元31与第一填充管32环绕设置在第一填充管32的外周，相邻所述电单元31及第一填充管32或相邻设置的两个第一填充管32或相邻设置的电单元31之间相切设置，所述承力单元40分别与设置在其外周的电单元31及第一填充管32相切设置。脐带缆100在大水深环境中，海水可能会渗人到缆芯间隙中，位于其中的功能单元30会浸泡在海水中，会造成功能单元30的结构传输功能受到影响，因此，本实实施方式中，如图3所示，电单元31包括外侧的护套311，护套311可以为聚乙烯材质的护套311，在护套311内还设有与其内壁相互贴合设置的铜塑复合带312，在本实施方式中，铜塑复合带312为绕包形成的铜塑复合带312。通过护套311作为外周的保护单元，避免海水的渗入，同时，设计绕包形成的铜塑复合带312层作为金属屏蔽层，将铜塑复合带312作为最终的防线，可以有效地组织水汽接触到内侧传输单位的绝缘层，从而使得其电气性能能够保持。如图1和2所示，功能单元30还包括位于电单元31及第一填充管32外周的若干第二填充管34，第二填充管34和与其相邻的电单元31或第一填充管32相切设置，本实施方式中，第二填充管34设置为5个。通过第二填充管34对内部的空隙进行填充，保证了内部结构的饱满。本实施方式中，功能单元30还包括光单元36，且本实施方式中，光单元36设置于第一填充管32及电单元31的外周设置，所述光单元36与电单元31及第一填充管32之间相切设置，本实施方式中，第二填充管34与光单元36的总和与第一填充管32与电单元31的总和相等。通过光单元36的设置，可以有效地对施工过程中的过度弯曲及在位运行过程时产生的涡激振动进行检测并报警，实现了对脐带缆100的保护作用，通过对第二填充管34及光单元36数量的限制，保证了电单元31及第一填充管32能够保持位于功能单元30的中心位置，避免了内层结构的塌陷。本实施方式中，如图1所示，填充单元50包括第一填充件52，所述第一填充件52嵌设在电单元31和保护层10内壁之间或第一填充管32与保护层10内壁之间，第一填充件52设置为异形的第一填充件52，本实施方式中，如图1所示，第一填充件52填充设置在第一填充管32、外侧保护层10内壁及相邻设置的两个第二填充管34之间或第一填充管32、外侧保护层10内壁及相邻设置的光单元36和第二填充管32之间或电单元31、外侧保护层10内壁及相邻设置的两个第二填充管34之间。在其他实施方式中，第一填充件52还可以设置在第一填充管32、外侧保护层10内壁及相邻设置的两个光单元36之间或电单元31、外侧保护层10内壁及相邻设置的两个光单元36之间或单元31、外侧保护层10内壁及相邻设置的光单元36与地位填充件34之间。通过第一填充件52实现了对脐带缆100内部空隙进行填充。本实施方式中，第二填充管34外径尺寸大于光单元36的外径尺寸，所述第二填充管34与保护层10的内壁相切，而光单元36与保护层10之间设有第二填充件54；在一些实施方式中，第二填充管34外径尺寸小于光单元36的外径尺寸，所述光单元36与保护层10的内壁相切，而第二填充管34与保护层10之间设有第二填充件54；在其他实施方式中，第二填充管34与光单元36外径尺寸一致。通过第二填充件54对第二填充管34与光单元36之间尺寸较小的单元与保护层10内壁之间进行填充，保证了内部结构的完整性。本实施例中，如图1所示，位于保护层10内的承力单元40及功能单元30分为三层设置，最内层为承力单元40，这里，承力单元40布置在脐带缆100中心的位置；中间一层为四根第一填充管32及电单元31围绕承力单元40绞合形；最外层为第二填充管34和光单元36的组合，本实施例中，最外层为第二填充管34及光单元36的组合，最外层绞合时嵌入在第二层的缝隙中。通过逐层设置的承力单元40及功能单元30，使得脐带缆100从内向外均匀设置，保证了结构的稳定性。本发明中，通过设置在截面中心位置的承力单元40，将功能单元30中外径较大的钢管和电单元31撑开并围绕其绞合，使得结构能够更加紧凑，来保证整个截面承受的轴向拉力更加均匀合理，确保脐带缆100在大水深施工和牵拉过程中的安全可靠。以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

权利要求：1.一种脐带缆，包括保护层及位于保护层内部的功能单元，其特征在于：所述功能单元内设有承力单元，所述承力单元与所述功能单元绞合设置，所述功能单元包括环绕设置在所述承力单元外周的第一填充管及电单元，所述功能单元还包括位于所述第一填充管及电单元外周的第二填充管，所述功能单元与外侧的保护层内壁之间填充有填充单元。2.根据权利要求1所述的脐带缆，其特征在于：所述电单元与所述第一填充管外径大体相同，且相邻所述电单元或相邻所述第一填充管或相邻设置的电单元与第一填充管之间相切设置。3.根据权利要求2所述的脐带缆，其特征在于：所述第二填充管分别与相邻第一填充管或电单元相切设置。4.根据权利要求3所述的脐带缆，其特征在于：所述功能单元还包括光单元，所述光单元位于所述电单元及第一填充管外周，所述光单元分别与相邻第一填充管或电单元相切设置，所述第二填充管与所述光单元的总和等于第一填充管与电单元的总和。5.根据权利要求4所述的脐带缆，其特征在于：所述填充单元包括第一填充件，所述第一填充件填充设置在：所述电单元、外侧保护层及相邻设置的两个第二填充管之间；或所述电单元、外侧保护层及相邻设置的两个光单元之间；或所述电单元、外侧保护层及相邻设置的第一填充管及光单元之间；或所述第一填充管与所述保护层及相邻两个第二填充管之间；或所述第一填充管与所述保护层及相邻两个光单元之间；或所述第一填充管与所述保护层及相邻设置的光单元及第二填充单元之间。6.根据权利要求4所述的脐带缆，其特征在于：所述第二填充管外径尺寸大于所述光单元外径，所述第二填充管与保护层内壁相切设置，所述光单元与保护层内壁之间设有第二填充件。7.根据权利要求4所述的脐带缆，其特征在于：所述第二填充管外径尺寸小于所述光单元外径，所述光单元保护层内壁相切设置，所述第二填充管与保护层内壁之间设有第二填充件。8.根据权利要求1所述的脐带缆，其特征在于：所述承力单元位于所述功能单元的中心位置，且所述承力单元包括绞线单元及位于所述绞线单元外周的保护套。9.根据权利要求1所述的脐带缆，其特征在于：所述电单元包括环绕设置在外周的护套，所述护套内设有与其内壁相互贴合设置的铜塑复合带，所述铜塑复合带为绕包形成的铜塑复合带。10.根据权利要求1所述的脐带缆，其特征在于：所述保护层包括铠装层及至少两层护套层，且其中两层所述护套层分别位于所述铠装层的内外两侧。11.根据权利要求10所述的脐带缆，其特征在于：所述铠装层至少包括两层，相邻所述铠装层反向绞合设置，且相邻两层所述铠装层之间还设有绕包层。12.根据权利要求10所述的脐带缆，其特征在于：所述护套层上设有若干钻孔，位于铠装层内侧的所述护套层与内侧的所述功能单元相切设置。

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