本發(fā)明涉及一種海底電纜錨掛試驗系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)：

隨著海洋事業(yè)的蓬勃發(fā)展，海上航運、漁業(yè)捕撈等活動日益頻繁，船舶拋錨或撒網(wǎng)都會對海底電纜造成威脅。國際大電網(wǎng)會議CIGRE專門對海底電纜的機械試驗提出了建議，并提到了錨掛對海底電纜的威脅。為了及時發(fā)現(xiàn)錨害，人們利用分布式光纖傳感技術(shù)測量海底電纜內(nèi)復(fù)合光纖的應(yīng)變、振動等物理量，通過這些量的變化進行故障報警和定位。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對現(xiàn)有技術(shù)方案進行完善與改進，提供一種海底電纜錨掛試驗系統(tǒng)及其使用方法，以實現(xiàn)海底電纜的錨掛試驗?zāi)康?。為此，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。

一種海底電纜錨掛試驗系統(tǒng)，包括用于給試驗的海底電纜定位導(dǎo)向的定滑輪、連接在所試驗的海底電纜兩端的錨固裝置，所述的錨固裝置連接到張力傳感器，所述的張力傳感器連接到地錨，所試驗的海底電纜的中部位置上方設(shè)有用于鉤掛海底電纜的掛鉤，所述的掛鉤尾端連接有張力位移傳感器，張力位移傳感器連接在張力機上，所述的張力傳感器、張力位移傳感器和張力機通過數(shù)字接口連接到用于控制張力機運行的控制機。錨掛試驗系統(tǒng)通過控制機控制張力機運行，使掛鉤鉤住的海底電纜實現(xiàn)拉緊移動，張力傳感器和張力位移傳感器把張力數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)傳遞給控制機實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的采集反饋。

作為對上述技術(shù)方案的進一步完善和補充，本發(fā)明還包括以下附加技術(shù)特征。

所述的定滑輪間隔1.5~4米均均排列。通過把海底電纜布置在間隔均勻的定滑輪輪槽中，能夠有效地拉緊所試驗的海底電纜，模擬海底電纜在海底受力場景。

定滑輪、地錨、張力機均采用澆筑方式固定在地面上。通過澆筑方式能牢固的固定定滑輪、地錨、張力機。

所述的數(shù)字接口為RS232接口。RS232接口普遍應(yīng)用于工程設(shè)備領(lǐng)域，技術(shù)成熟。

所述的張力傳感器與地錨和錨固裝置之間通過纜繩連接；所述的張力位移傳感器與張力機和掛鉤之間通過纜繩連接。相比于完全的硬結(jié)構(gòu)連接，纜繩具有一定的柔性，連接方式靈活。

所述的纜繩為鋼絲繩。鋼絲繩強度大，可靠性好。

所述的控制機包括用于控制張力機運行的控制模塊、用于接收張力機的反饋數(shù)據(jù)、張力傳感器和張力位移傳感器的測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)反饋接收模塊，所述的控制模塊和數(shù)據(jù)反饋接收模塊通過包括顯示屏及鍵盤在內(nèi)的人機交互模塊實現(xiàn)交互操作或顯示?？刂颇K可以控制張力機控制模擬錨掛的力度和距離，數(shù)據(jù)反饋接收模塊用于接收和存儲張力傳感器和張力位移傳感器所測得的張力和位移數(shù)據(jù)，人機交互模塊便于人機交互操作和數(shù)據(jù)顯示。

所述的控制機為計算機。計算機應(yīng)用普遍，人力交互操作方便，可開發(fā)能力強。

所述的掛鉤的內(nèi)徑尺寸大于20厘米。由于通用的海底電纜大多小于20厘米, 掛鉤的內(nèi)徑尺寸大于20厘米能夠有效地鉤掛住海底電纜，并使鉤掛部位受力均勻；而在掛鉤內(nèi)徑在小于海底電纜的外徑時，兩者之間會存在間隙，當(dāng)張力機拉伸時，會出現(xiàn)鉤掛部位電纜受力差別太大而變形產(chǎn)生的損傷。

一種海底電纜錨掛試驗系統(tǒng)的使用方法包括以下步驟：

1）根據(jù)錨掛施加海底電纜的范圍確定中間閑置定滑輪的數(shù)量；

2）穿設(shè)好海底電纜，除中間錨掛施加范圍的海底電纜布置于定滑輪的上方輪槽中，海底電纜其余的位置穿設(shè)于定滑輪的下方輪槽中，海底電纜的兩端依次連接錨固裝置、張力傳感器，最后連接到地錨；

3）掛鉤勾住海底電纜中部，調(diào)節(jié)纜繩的長度，盡量使海底電纜繃緊；

4）通過控制機控制張力機的張力大小，并定速增加張力機張力，控制海底電纜錨掛的力度和距離，反饋數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)由控制機實時記錄存儲并顯示在顯示屏上。

有益效果：一種海底電纜錨掛試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、方法有效可行，可最大程度模擬海底電纜真實的錨掛過程，能夠獲取并繪制錨掛過程中海底電纜承受的實時張力和位移，并可直觀展示錨掛過程和損壞情況，解決了海底電纜錨掛故障難以捕捉，試驗開展困難的難題，為錨掛故障的監(jiān)測和損壞程度評估提供了試驗支撐。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-地錨；2-纜繩；3-張力傳感器；4-錨固裝置；5-定滑輪；6-海底電纜；7-掛鉤；8-張力位移傳感器；9-張力機。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明包括用于給試驗的海底電纜6定位導(dǎo)向的定滑輪5、連接在所試驗的海底電纜6兩端的錨固裝置4，錨固裝置4連接到張力傳感器3，張力傳感器3連接到地錨1，所試驗的海底電纜6的中部位置上方設(shè)有用于鉤掛海底電纜6的掛鉤7，所述的掛鉤7尾端連接有張力位移傳感器8，張力位移傳感器8連接在張力機9上，張力傳感器3、張力位移傳感器8和張力機9通過數(shù)字接口連接到用于控制張力機9運行的控制機。錨掛試驗系統(tǒng)通過控制機控制張力機9運行，使掛鉤7鉤住的海底電纜6實現(xiàn)拉緊移動，張力傳感器3和張力位移傳感器8把張力數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)傳遞給控制機實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的采集反饋。

為了有效地拉緊測試的海底電纜6，定滑輪5間隔2米均均排列。通過把海底電纜6布置在間隔均勻的定滑輪5輪槽中，能夠有效地拉緊所試驗的海底電纜6，模擬海底電纜6在海底受力場景。

為了有效地固定定滑輪5、地錨1和張力機9，定滑輪5、地錨1、張力機9均采用澆筑方式固定在地面上。通過澆筑方式能牢固的固定定滑輪5、地錨1、張力機9。

為了便于連接控制機，數(shù)字接口為RS232接口。RS232接口普遍應(yīng)用于工程設(shè)備領(lǐng)域，技術(shù)成熟。

為了實現(xiàn)較好的連接效果，張力傳感器3與地錨1和錨固裝置4之間通過鋼絲繩連接；張力位移傳感器8與張力機9和掛鉤7之間通過鋼絲繩連接。相比于完全的硬結(jié)構(gòu)連接，鋼絲繩強度大，可靠性好，具有一定的柔性，連接方式靈活。

為了有效地實現(xiàn)對張力機9的控制及反饋數(shù)據(jù)的存儲和顯示，控制機包括用于控制張力機9運行的控制模塊、用于接收張力機9的反饋數(shù)據(jù)、張力傳感器3和張力位移傳感器8的測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)反饋接收模塊，控制模塊和數(shù)據(jù)反饋接收模塊通過包括顯示屏及鍵盤在內(nèi)的人機交互模塊實現(xiàn)交互操作或顯示。控制模塊可以控制張力機9控制模擬錨掛的力度和距離，數(shù)據(jù)反饋接收模塊用于接收和存儲張力傳感器3和張力位移傳感器8所測得的張力和位移數(shù)據(jù)，人機交互模塊便于人機交互操作和數(shù)據(jù)顯示。

為了實現(xiàn)較好的應(yīng)用效果，控制機為計算機。計算機應(yīng)用普遍，人力交互操作方便，可開發(fā)能力強。

為了便于鉤掛不同規(guī)格的海底電纜6，掛鉤7的內(nèi)徑尺寸為21厘米。由于通用的海底電纜6大多小于20厘米, 21厘米的掛鉤7的內(nèi)徑尺寸能夠有效地鉤掛住海底電纜6，并使鉤掛部位受力均勻；而在掛鉤7內(nèi)徑在小于海底電纜6的外徑時，兩者之間會存在間隙，當(dāng)張力機9拉伸時，會出現(xiàn)鉤掛部位電纜受力差別太大而變形產(chǎn)生的損傷。

一種海底電纜錨掛試驗系統(tǒng)的使用方法包括以下步驟：

1）根據(jù)錨掛施加海底電纜6的范圍確定中間閑置定滑輪5的數(shù)量；

2）穿設(shè)好海底電纜6，除中間錨掛施加范圍的海底電纜6布置于定滑輪5的上方輪槽中，海底電纜6其余的位置穿設(shè)于定滑輪5的下方輪槽中，海底電纜6的兩端依次連接錨固裝置4、張力傳感器3，最后連接到地錨1；

3）掛鉤7勾住海底電纜6中部，調(diào)節(jié)纜繩2的長度，盡量使海底電纜6繃緊；

4）通過控制機控制張力機9的張力大小，并定速增加張力機9張力，控制海底電纜6錨掛的力度和距離，反饋數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)由控制機實時記錄存儲并顯示在顯示屏上。

試驗時，首先確定錨掛過程中海底電纜6中間彎曲部分的長度，該長度的海底電纜6繞在定滑輪5的上方，其他部分繞在定滑輪5的下方；然后，依次連接錨固裝置4、張力傳感器3、地錨1，通過調(diào)節(jié)它們之間的鋼絲繩長度對海底電纜6施加預(yù)緊力，讓海底電纜6盡量拉直，以節(jié)約張力機9的有效位移；將鐵鉤勾在海底電纜6中間，再依次連接張力位移傳感器8、張力機9；操作計算機上的控制模塊，使張力機9回到零位，調(diào)節(jié)張力位移傳感器8兩端的鋼絲繩，施加預(yù)緊力；至此，試驗前的準(zhǔn)備完畢。開始試驗后，首先操作計算機上的控制模塊，輸入施加的張力值和持續(xù)時間，然后啟動計算機上的“錨掛”功能，錨掛開始，整個過程中的實時張力和位移由傳感器通過RS232接口傳給計算機，計算機接收、記錄并顯示在屏幕上。

本實例中，張力機9采用液壓式結(jié)構(gòu)，最大施加位移大于5米，張力機9的最大張力大于1000KN；張力傳感器3和張力位移傳感器8測量響應(yīng)時間為小于1MS，張力最大測量值大于1000kN；張力位移傳感器8位移測量范圍大于50厘米。

以上圖1所示的一種海底電纜錨掛試驗系統(tǒng)及其使用方法是本發(fā)明的具體實施例，已經(jīng)體現(xiàn)出本發(fā)明實質(zhì)性特點和進步，可根據(jù)實際的使用需要，在本發(fā)明的啟示下，對其進行形狀、結(jié)構(gòu)等方面的等同修改，均在本方案的保護范圍之列。