[发明专利]用于水下的管道电缆

说明书

本发明涉及用于水下的管道电缆或者管线和控制线电缆，它们包括若干条在电缆中沿螺旋线单独配置的管线、在管线之间以及管线周围的填充材料以及在管线和填充材料外面的保护层。控制线可以以单根电线或制成的电缆的形式装在电缆管芯中。一条管线也能构成管芯。

在海底铺设管线，目前所用的主要方法有三种。按照第一种方法是在陆地上制成全部长度的管线（当然是在一定的限度内），然后放入海底并拖到铺设管道的位置，将其埋入海底。

按照第二种方法是在管道铺设驳船的平台上将一定长度的管子焊接在一起，然后由适当的设备将管道放到水中。

按照第三种方法是将管线连续地缠绕在设在铺管驳船的甲板上的垂直或者水平的卷筒上。

管线一般是在大陆的场地上缠绕在卷筒上，在保护和控制的条件下，将短的管线焊接在一起，以便构成连续的管线，并且将其缠绕在卷筒上。

在此之后，将驳船开到铺设管线的地点，把管线从卷筒上展开来并敷设在海底。这种方法要求卷筒相对于管线的直径具有一定的尺寸，以便管线材料在卷筒上弯曲时，不会产生超过所允许的变形。这种方法还要求使用复杂的设备进行控制，以便管线在卷筒上准确地绕上和展开，并且要求从驳船上能够输出具有良好曲率的管线并敷设到海底。而后一种控制是为了在铺设管线的过程中使得管线的变形保持在所允许的范围内。

当把管线缠绕在卷筒上时，要对管线进行弯曲，这样就会使管线拉伸超过其屈服点，使管线在缠绕以后产生了永久的变形。所以，当管线从卷筒上展开以后，必须把这种变形去除，然后才能放入水中。

用于这种目的的矫直机具有一系列的辊子或履带，当管线通过时进行矫直，并且矫直机还可以给管线以弹性变形足以消除其弯曲，并且使管线以其原来的直线形式放入水中。

这种矫直机还可以与某种机械相联接，该机械根据管线下降的速度（等于驳船的速度）来控制拉力，以便将管线放入海底时，具有所希望的弯曲度。

经常需要将几条管线铺设在一起，并且人们知道可将几条管线收集成一条管线束进行敷设。

为了使管线束具有更大的挠性，人们可以把管线束中的各个挠性的管线做成螺旋状。

例如，可以从挪威专利申请130，330中看到这种管线束。其中已经描述了一种用于水下的挠性的管道电缆。这种已知的管道电缆包括：一个在电缆中轴向设置的管芯，以及几条围绕管芯排列的螺旋形管线。围绕管线放入填充材料，使它们之间隔开，并在它们之间建立绝缘层。在管线和填充材料的周围有保护层，从而构成了一种整体的电缆结构。但是，由于埋在管芯周围的管线可沿轴向移动，使其相互之间和其与填充材料之间没有干扰，这种扭转的管线不能吸收拉应力;所以，在上述已知的实施例中包括一种特殊的结构用来承受拉应力。这种结构（例如导线）沿着管芯轴向设置，并且与填充材料相结合。另外，管芯包含一条轴向的直线管线，在敷设管道的操作中具有足够的拉伸强度。

用管道铺设机的方法敷设由刚性管线构成的管线束时，管线束必须经过矫直机矫直后才能展开。另外，这种特殊的矫直机必须是牢牢地抓住管线束，同时以一定的速率释放出来，以致在铺设时，管线束具有一定的拉应力。

为了使卷筒的直径相对管线束的直径减小至合理的实用尺寸，人们将管线束中的独立管线，当它们缠绕在卷筒时承受大于屈服点的拉应力，即超出其弹性变形范围以外，从而这种管线束必须通过矫直过程才能展开。

因此，本发明的目的是提供一种特别适合于从卷筒进行敷设的水下管道电缆，它可以吸收施加到电缆上的拉应力，而不用附加抗拉伸钢丝。

按照本发明，一种用于水下的管道电缆的特征在于：填充材料管芯是抗压缩管芯，因此当保护层受到径向压缩应力时，该力将通过保护层和填充材料传到管线上，使各管线和填充材料相对固定住，并吸收施加到电缆上的拉应力。

在上述管道电缆的实施例中，所有的管线均能象多股普通钢绳一样吸收拉伸力。这种抗压缩管芯构成抵抗从外部施加压力的抗力，并且具有足够的刚度以保持管线在横截面上的位置。

在矫直卷出而压缩变形期间，管道电缆中独立的管线将保持其在横截面上的位置，而不屈服。所以，管道电缆能够用满意的方法矫直后卷出来。

一般的说，管线将用这种方式安装，就是使其相对滑入到填充材料中。在填充材料和独立的管线之间的粘合连接将不会妨碍其功能，在这种管线上的填充材料在管道电缆上弯曲应力作用时，便能吸收其管线的运动。