用于铠装缆的承重装置及承重设备

1.本发明涉及海洋探测辅助工具技术领域，具体涉及一种用于铠装缆的承重装置及承重设备。


背景技术：

2.铠装缆是由不同的线缆与金属铠装保护层组成的坚实组合体，包括铠装热电偶、铠装热电阻、铠装加热器、铠装引线和铠装光电缆等。铠装缆的铠装保护层可以加到任何结构的线缆上，以增加线缆的机械强度、增强抗拉强度和抗压强度。以下以铠装光电缆在海洋科学中的运用为例进行说明。
3.为了更好的利用和治理海洋，人类利用各种现代化技术及传感器对海洋环境进行侦查与探测。海洋科学考察船舶等在作业时，需要利用绞车与钢丝铠装光电缆将水下探测设备置于海洋深处进行近海底侦查或探测作业。承重装置是将钢丝铠装光电缆与水下探测设备相连接的关键对接装置。
4.承重装置是配套使用铠装光电复合缆的关键系统组件，它的强度关系到整个探测系统的安全。它的功能是使抗拉钢丝铠装每层拉力完全均匀传递到承重连接板上，是水下探测设备和铠装光电缆连接的纽带，同时保证光电缆内部光单元、电单元不承受外部载荷，能够和水下探测设备在作业过程中保证持续的光电信号联通。
5.钢丝铠装光电缆属于工程定制产品，随着近年来国家对海洋侦查与探测作业逐渐从浅海走向深海，钢丝铠装光电缆的设计、生产工艺、试验检测逐渐成熟，但是配套的关键承重装置研制单位少，配套技术水平低，现有使用承重装置强度利用率低，在一定程度上导致铠装光电缆的冗余设计较高，制约了向深海探索的步伐。
6.承重装置主要分为浇注式和楔形锁紧两类。其中，浇注式通常有两种方式：一是有熔金属浇注，二是环氧树脂浇注。有熔金属浇注内护套水密层对温度的要求高，需要对浇注部分的内护套层进行降温，装配工艺难度较高。由于铠装层表面高附着力的防腐油膏难于完全清理干净，环氧树脂浇注可能会由于树脂和钢丝之间的摩擦力不够而难以达到钢丝铠装光电缆的本体强度。除此之外，浇注过程中，铠装钢丝被打散后改变了每层钢丝的缠绕角度，导致同一钢丝层内不同钢丝受力不同，承重装置就难以达到钢丝铠装光电缆的本体强度。
7.机械楔形锁紧方式安装工艺复杂，需要每层单独锁紧，对操作工的要求较高，而且没有标准型号的操作液压机可用，锁紧工装和楔形锁紧结构件需要根据不同尺寸的铠装光电缆径设计订制，锁紧过程中分层操作导致每层的预应力不同，而且在钢丝的径向方向产生塑性变形，从而导致单独楔形锁紧结构通常最高仅能够达到钢丝铠装光电缆本体强度的80％左右。


技术实现要素：

8.为了提供一种既具有大牵拉负载能力，又能适应各种复杂海况，且能够防止电缆
过度弯曲的新型铠装缆承重装置，本发明提供了一种用于铠装缆的承重装置，该承重装置包括：承重主体，所述承重主体包括：沿轴线方向贯穿设置有第一注胶腔和第二注胶腔，其中，所述第二注胶腔在靠近所述第一注胶腔的一端形成锁合锥面，该锁合锥面靠近所述第一注胶腔的一端设置为小端；和锁合组件，该锁合组件包括同轴线设置的：
9.套筒，该套筒一端形成有与所述锁合锥面相配合的锥形外表面，另一端在内表面上沿周向形成有卡合槽；和
10.芯子，该芯子套设于所述套筒内，且所述芯子的外表面与所述套筒的内表面之间形成容纳空间以允许铠装缆的铠装丝通过；和，所述芯子沿轴线方向贯通有空腔以允许铠装缆的线缆通过；和，所述芯子的一端形成与所述卡合槽配合的限位部。
11.本发明还提供了一种用于铠装缆的承重设备，所述用于铠装缆的承重设备包括：弯曲保护组件，所述弯曲保护组件包括：管状保护套，所述管状保护套的外部沿轴线方向紧密排布有多个环状凸起部；和，固定设置于所述管状保护套一端的第三连接件；和，所述用于铠装缆的承重装置，所述承重装置通过第一连接件与所述第三连接件固连，其中，所述第一连接件固连于所述承重主体的与所述第一注胶腔相应的一端(即所述锥形部的小端)。
12.优选地，所述用于铠装缆的承重装置还包括第二连接件，所述第二连接件的一端固连于所述柱形部，所述第二连接件的另一端连接摆动连接组件；其中，所述摆动连接组件包括万向联轴节与承重连接板，所述万向联轴节的两端分别铰接所述第二连接件与所述承重连接板以使得所述承重连接板能够相对所述第二连接件进行多个自由度的摆动。
13.本发明的有益效果在于：本发明的承重装置的第一注胶腔和第二注胶腔与所述锁合组件相互配合，可以实现机械锁紧和浇注两种工艺的结合，有效地提高了铠装缆的本体强度。具体而言，本发明的锁合组件使得铠装光电缆钢丝均匀受力，充分利用其承重能力。另一方面，扣压后再灌胶是为了进一步提高承重装置承载能力。将二者结合起来，可以在不改变铠装光电缆和胶水情况下，进一步提高钢丝铠装光电缆本体强度。
14.当铠装光电缆处于拖曳时，在海水作用下，铠装光电缆可能沿承重装置结合处发生弯曲，当弯曲半径过小，久而久之，铠装光电缆内部电缆就会因为疲劳出现损伤，降低铠装光电缆使用寿命。本发明弯曲保护部分最主要的目的是防止铠装光电缆弯曲时弯曲半径小于允许的最小弯曲半径，可提高铠装光电缆工作寿命。
15.综上所述，本发明的用于铠装缆的承重装置及承重设备，先扣压锁紧钢丝再灌胶，本体强度利用率高，整体效益高；能够防止电缆过度弯曲，提高电缆使用寿命；承重装置设置万向联轴节，可以抵消一部分因海水扰动产生的内力，提高连接可靠性。
附图说明
16.图1为本发明的承重设备总体示意图；
17.图2为本发明的承重组件立体示意图；
18.图3为本发明的承重主体剖视图；
19.图4为本发明的锁合组件剖视图；
20.图5为本发明的承重设备的主视图；
21.图6为图5的俯视图；
22.图7是图5的ⅰ的局部放大图，用于展示第三连接件和第一连接件的连接关系；
23.图8是图5的ⅱ的局部放大图，用于展示第一连接件和锥形部的连接关系；
24.图9是图5的ⅲ的局部放大图，用于展示所述承重主体与锁合组件的配合关系；
25.图10是图5的ⅳ的局部放大图，用于展示所述第二连接件与摆动连接组件的连接关系；
26.图11是图6的a向局部示意图；
27.图12是弯曲保护组件防止铠装缆过度弯曲示意图。
28.附图标记：
29.具体实施方式
30.本发明所提供的用于铠装缆的承重装置及承重设备包括承重装置1、弯曲保护组件3与摆动连接组件4三个部分，现结合附图对该三个部分作进一步的描述。
31.一、承重装置
32.如图2、图3、图4和图9所示，本发明提供了一种用于铠装缆的承重装置，该承重装置1包括：承重主体11，所述承重主体11包括：同轴线设置的锥形部111和柱形部112，其中，所述锥形部111的大端与所述柱形部112相连；沿所述轴线方向分别贯穿所述锥形部111和柱形部112的第一注胶腔113和第二注胶腔114，其中，所述第二注胶腔114在靠近所述第一注胶腔113的一端形成有锁合锥面115，所述锁合锥面115靠近所述锥形部111的一端设置为小端；和，锁合组件12，该锁合组件12包括同轴线设置的：套筒121，该套筒121一端形成有与所述锁合锥面115相配合的锥形外表面1211，另一端在内表面上沿周向形成有卡合槽1212；和芯子122，该芯子122套设于所述套筒121内，且所述芯子122的外表面与所述套筒121的内表面之间形成容纳空间以允许铠装缆2的铠装丝通过；和，所述芯子122沿轴线方向贯通有空腔以允许铠装缆2的线缆通过；和，所述芯子122的一端形成与所述卡合槽1212配合的限位部1221。本发明的承重装置的第一注胶腔113和第二注胶腔114与所述锁合组件12相互配合，可以实现机械锁紧和浇注两种工艺的结合，有效地提高了铠装缆2的本体强度。
33.如图3所示，优选地，所述锁合锥面115和所述锥形外表面211中的至少一者上设置有连通所述第一注胶腔113和第二注胶腔114的连通沟槽118，以允许胶水在所述锁合锥面115与所述锥形外表面1211紧密配合的情况下能够通过。
34.优选地，所述第二注胶腔114的内壁表面上间隔设置多个灌胶槽，以增大胶水与第二注胶腔114的接触面积进而防止脱胶。
35.如图4所示，优选地，所述锁合组件12包括套设于所述套筒121与所述芯子122之间的所述容纳空间的筒形衬套123，所述筒形衬套123的筒壁内形成有沿轴向螺旋延伸的螺旋通孔1231，所述螺旋通孔1231的螺旋方式设置为与所述铠装缆的铠装金属丝的螺旋方式相一致，以使得每层钢丝的缠绕角度保持不变，没有破坏铠装光电缆本体的扭转平衡设计，进而使得同一钢丝层内不同钢丝的锁紧力相同，以保证承重装置在最大程度上保持钢丝铠装光电缆的本体强度。优选地，所述筒形衬套123采用耐磨材质。优选地，所述筒形衬套123在所述套筒121与所述芯子122之间的空隙内呈小过盈状态，所述铠装缆的铠装金属丝从筒形衬套123的筒壁中螺旋通孔穿过去后，沿径向施加压力将所述套筒121、芯子122与筒形衬套123挤压在一起。优选地，所述套筒121的内表面和所述芯子122的外表面中的至少一者沿周向设置锯齿形凸起，以增强二者挤压在一起后的咬合力。
36.二、弯曲保护组件
37.如图1、图5、图6和图12所示，所述用于铠装缆的承重设备还包括弯曲保护组件3，所述弯曲保护组件3包括：管状保护套31，所述管状保护套31的外部沿轴线方向紧密排布有多个环状凸起部311，当所述铠装缆2发生弯曲时多个环状凸起部311可相互抵触以限制所述铠装缆2的弯曲程度，优选地，所述管状保护套31及其环状凸起部311均采用橡胶材质；和，固定设置于所述管状保护套31一端的第三连接件32，优选地，所述第三连接件32与所述管状保护套31硫化为一体；所述用于铠装缆的承重装置还包括固连于所述锥形部111的小端的第一连接件116，所述第一连接件116与所述第三连接件32固连，优选地，如图7和图8所示，所述第三连接件32一端设置槽状端面，所述槽状端面与第一连接件116的端面配合，并以两个半抱箍将所述第一连接件116与所述第三连接件32连接紧固。
38.三、摆动连接组件
39.如图1、图5、图6、图9、图10和图11所示，为了抵消一部分因海水扰动产生的内力，提高连接可靠性，所述用于铠装缆的承重设备还包括摆动连接组件4。所述用于铠装缆的承重装置还包括第二连接件117，该第二连接件117的一端固连于所述承重主体11的与所述第二注胶腔114相应的一端(即柱形部112远离所述锥形部111的一端)，所述第二连接件117的另一端连接摆动连接组件4；其中，所述摆动连接组件4包括万向联轴节41与承重连接板42，所述万向联轴节41的两端分别铰接所述第二连接件117与所述承重连接板42以使得所述承重连接板42能够相对所述第二连接件117进行多个自由度的摆动。
40.优选地，所述第二连接件117的一端设置为锥形回转体结构，靠近该端端面一侧的内部设置螺纹以与承重主体连接，所述第二连接件117的另一端的接口设置为双耳环。优选地，所述万向联轴节41两端接口设置为相互交错的单耳环，通过所述销轴、开孔螺母、开口销与所述第二连接件117铰接。所述万向联轴节41的单耳环两侧各垫一个垫片。所述承重连接板42一端接口设置为双耳环，并通过所述销轴、开孔螺母、开口销与所述万向联轴节41铰接，所述承重连接板42的另一端在同一直线上依次设置五个通孔，作为与水下探测设备相
连的接口。优选地，所述牺牲阳极块固定在所述套筒双耳位置，方向与双耳轴向方向平行。
41.四、承重设备的装配过程
42.以下对本发明的用于铠装缆的承重设备的装配过程进行描述，其中，所述铠装缆为钢丝铠装光电缆：
43.安装前，拆开两个半抱箍，取下管状保护套，拆下第一连接件116。旋下第二连接件117，第二连接件117与销轴、垫片、开孔螺母、开口销、万向联轴节、承重连接板、牺牲阳极块保持连接关系。将钢丝铠装光电缆依次穿过管状保护套、第三连接件、第一连接件116、承重主体11、套筒121，并且伸出合适的一段距离。之后按照以下步骤来进行：
44.(a)穿钢丝铠装光电缆
45.将钢丝铠装光电缆的外层钢丝和内层钢丝从电缆的端部开始均剥开一定距离，将内部带有橡胶护套光电缆从筒形衬套123和芯子122中间穿过去。
46.(b)扣压锁紧钢丝
47.将钢丝铠装光电缆外层和内层钢丝穿过筒形衬套123筒壁的螺旋通孔，然后调整套筒121和芯子122的距离，将穿有钢丝的筒形衬套123至于套筒121和芯子122之间。利用液压扣压机将套筒121、穿有钢丝的筒形衬套123、芯子122扣压在一起形成锁合组件。
48.(c)灌注树脂胶水
49.将锁合组件向所述锁合锥面115拉紧以使得所述锁合锥面115和所述锥形外表面贴合，旋紧第一连接件116，用胶带将第一连接件116远离承重主体11的一端缠紧，防止之后灌注的环氧胶水流出。将承重主体11装夹在虎钳上，从承重主体11的柱形部112开口(即第二注胶腔114的开口)灌注环氧胶水，承重主体11内部圆周方向均布多个连通沟槽118以允许胶水在所述锁合锥面115与所述锥形外表面1211紧密配合的情况下能够连通所述第一注胶腔113和第二注胶腔114，当环氧胶水灌注至套筒121上表面时，停止灌注，待环氧胶水固化后继续灌注冷硫胶水至与承重主体11柱形部112端面平齐，灌装操作完成。灌注冷流胶水用来隔绝海水，保护承重主体11内承力部分钢丝免受海水腐蚀，同时将浇筑的环氧树脂和海水隔离开，提高耐腐蚀性能。在灌注胶水的过程中，不断敲击承重主体11，排出胶水中的气泡。
50.(d)组装完成
51.将第一连接件116一端缠绕的胶带撕开，将第三连接件32一端和第一连接件116一端固连，并利用两个半抱箍将第三连接件32和第一连接件116紧固。将第二连接件117与承重主体11固连完成装配，承重装置1可以进行使用。
52.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
53.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
54.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

技术特征：
1.用于铠装缆的承重装置，其特征在于，该承重装置(1)包括：承重主体(11)，所述承重主体(11)包括：沿轴线方向贯穿设置有第一注胶腔(113)和第二注胶腔(114)，其中，所述第二注胶腔(114)在靠近所述第一注胶腔(113)的一端形成锁合锥面(115)，该锁合锥面(115)靠近所述第一注胶腔(113)的一端设置为小端；和锁合组件(12)，该锁合组件(12)包括同轴线设置的：套筒(121)，该套筒(121)一端形成有与所述锁合锥面(115)相配合的锥形外表面(1211)，另一端在内表面上沿周向形成有卡合槽(1212)；和芯子(122)，该芯子(122)套设于所述套筒(121)内，且所述芯子(122)的外表面与所述套筒(121)的内表面之间形成容纳空间以允许铠装缆(2)的铠装丝通过；和，所述芯子(122)沿轴线方向贯通有空腔以允许铠装缆(2)的线缆通过；和，所述芯子(122)的一端形成与所述卡合槽(1212)配合的限位部(1221)。2.根据权利要求1所述的用于铠装缆的承重装置，其特征在于，所述承重主体(11)包括同轴线设置的锥形部(111)和柱形部(112)，其中，所述锥形部(111)的大端与所述柱形部(112)相连；和所述第一注胶腔(113)和第二注胶腔(114)分别位于所述锥形部(111)和柱形部(112)内。3.根据权利要求1所述的用于铠装缆的承重装置，其特征在于，所述锁合锥面(115)和所述锥形外表面(1211)中的至少一者上设置有连通所述第一注胶腔(113)和第二注胶腔(114)的连通沟槽(118)。4.根据权利要求1所述的用于铠装缆的承重装置，其特征在于，所述第二注胶腔(114)的内壁表面上间隔设置多个灌胶槽。5.根据权利要求1所述的用于铠装缆的承重装置，其特征在于，所述套筒(121)的内表面和所述芯子(122)的外表面中的至少一者沿周向设置锯齿形凸起。6.根据权利要求1所述的用于铠装缆的承重装置，其特征在于，所述锁合组件(12)包括套设于所述套筒(121)与所述芯子(122)之间的所述容纳空间的筒形衬套(123)，该筒形衬套(123)的筒壁内形成有沿轴向螺旋延伸的螺旋通孔(1231)，所述螺旋通孔(1231)的螺旋方式设置为与所述铠装缆(2)的铠装金属丝的螺旋方式相一致。7.一种基于权利要求1-6所述的承重装置的用于铠装缆的承重设备，其特征在于，所述用于铠装缆的承重设备还包括：弯曲保护组件(3)，该弯曲保护组件(3)包括：管状保护套(31)，该管状保护套(31)的外部沿轴线方向紧密排布有多个环状凸起部(311)；和固定设置于所述管状保护套(31)一端的第三连接件(32)；所述承重装置通过第一连接件(116)与所述第三连接件(32)固连，其中，所述第一连接件(116)固连于所述承重主体(11)的与所述第一注胶腔(113)相应的一端。8.根据权利要求7所述的用于铠装缆的承重设备，其特征在于，所述用于铠装缆的承重装置还包括第二连接件(117)，该第二连接件(117)的一端固连于所述承重主体(11)的与所述第二注胶腔(114)相应的一端，另一端连接摆动连接组件(4)；其中，
所述摆动连接组件(4)包括万向联轴节(41)与承重连接板(42)，所述万向联轴节(41)的两端分别铰接所述第二连接件(117)与所述承重连接板(42)以使得所述承重连接板(42)能够相对所述第二连接件(117)进行多个自由度的摆动。

技术总结
一种用于铠装缆的承重装置及承重设备，其特征在于，该承重装置包括：承重主体，所述承重主体包括：沿轴线方向贯穿设置有第一注胶腔和第二注胶腔，其中，所述第二注胶腔在靠近所述第一注胶腔的一端形成锁合锥面；锁合组件，该锁合组件包括同轴线设置的：套筒，该套筒一端形成有与所述锁合锥面相配合的锥形外表面，另一端在内表面上沿周向形成有卡合槽；芯子，该芯子套设于所述套筒内，且所述芯子的外表面与所述套筒的内表面之间形成容纳空间；所述芯子沿轴线方向贯通有空腔；所述芯子的一端形成与所述卡合槽配合的限位部。本发明可以实现机械锁紧和浇注两种工艺的结合，有效地提高了铠装缆的本体强度。缆的本体强度。缆的本体强度。


技术研发人员：陈光 刘纪元 黄海宁 李宇 王朋 刘崇磊 张鹏飞
受保护的技术使用者：中国科学院声学研究所
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/7/12