安裝用于電氣和/或光學(xué)線纜的濕式可配對(duì)連接組件的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】安裝用于電氣和/或光學(xué)線纜的濕式可配對(duì)連接組件的方法
[0001]本發(fā)明涉及安裝用于海底能量應(yīng)用的濕式可配對(duì)連接組件的方法。
[0002]具體而言，本發(fā)明尤其涉及用于電氣和/或光學(xué)線纜的濕式可配對(duì)連接組件。
[0003]具體而言，本發(fā)明尤其涉及用于中高壓電氣線纜的濕式可配對(duì)連接組件。通常，就中壓線纜而言，我們指適用于超過(guò)IKV并且上到大約30KV的線纜，以及就高壓線纜而言，我們指適用于在高于大約30KV的情況下操作的線纜。
[0004]海洋/海底能量產(chǎn)生正在快速增長(zhǎng)，并且在該領(lǐng)域中用于產(chǎn)生能量的技術(shù)主導(dǎo)地是“風(fēng)車(chē)”，但是波浪和潮汐發(fā)電機(jī)正展現(xiàn)出一些有前景的結(jié)果。
[0005]風(fēng)車(chē)一般建造有固定的底部結(jié)構(gòu)并且交互陣列線纜(inter array cable)被用于從一個(gè)渦輪機(jī)到下一個(gè)渦輪機(jī)直到岸。
[0006]為了將風(fēng)車(chē)或者類(lèi)似裝置連接到電氣網(wǎng)絡(luò)，線纜被使用，其中線纜連接可以是“干式耦接”，也就是說(shuō)，來(lái)自風(fēng)車(chē)的線纜的端部和電氣網(wǎng)絡(luò)的線纜的端部或中間站的線纜的端部在干的環(huán)境中(例如在岸上或者在合適的浮船或船只上)連接在一起(也就是說(shuō)借助于合適的連接器被配對(duì)或解配對(duì))以避免在連接器的接口處有水，在電場(chǎng)存在的情況下這可能產(chǎn)生局部放電以及由此產(chǎn)生的線纜故障，并且隨后放入水下。
[0007]線纜集線器和/或線纜變電站可被用于連接電氣網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)或更多個(gè)水下線纜。在這些情況下，并且尤其在水深超過(guò)40m深的地方，干式配對(duì)更加麻煩，因?yàn)樗馕吨鴮⒕哂酗@著重量的下沉式集線器或者變電站從水下取出到例如船只上。
[0008]在相似的環(huán)境下，干式配對(duì)往往是不實(shí)際的并且一般是經(jīng)濟(jì)上不利的。在離岸的風(fēng)車(chē)和其他水下應(yīng)用中，濕式可配對(duì)連接組件是已知的。
[0009]濕式可配對(duì)連接組件被配置為允許線纜連接直接在海底實(shí)現(xiàn)。
[0010]已知的濕式可配對(duì)連接組件利用要配對(duì)到一起的、附連到相關(guān)線纜端部的兩個(gè)連接器。如例如由US 6，736，545公開(kāi)的，這樣的連接器一般包括含有一個(gè)或多個(gè)接觸式探頭的插頭單元以及含有相等數(shù)量的用于與接觸式探頭接合的觸點(diǎn)或接點(diǎn)的插座部件單元，當(dāng)這些單元互相連接時(shí)接觸式探頭延伸進(jìn)入插座部件單元。通常，探頭經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口進(jìn)入容器，這一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口在連接器元件分開(kāi)時(shí)是密封的。
[0011 ] 在海床上安裝濕式可配對(duì)連接組件一般包括:
[0012]—在海床上提供連接到浸在水中的線纜的第一連接器殼體；
[0013]—在靠近第一連接器殼體的位置提供連接到能浸在水中的線纜的第二連接器殼體；
[0014]—移動(dòng)連接器殼體中的一個(gè)以便使兩個(gè)連接器殼體接觸。
[0015]移動(dòng)步驟包括與一個(gè)殼體對(duì)準(zhǔn)地定位另一個(gè)殼體。這一步驟通常由操作者執(zhí)行，或者當(dāng)深度超過(guò)安全要求時(shí)由遠(yuǎn)程操作的潛水器(ROV)執(zhí)行。
[0016]本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，使用適用于定位連接器殼體的遠(yuǎn)程操作的潛水器增大連接的安裝成本。此外，由于惡劣的環(huán)境(水壓、潛流)，而且由于連接器殼體自身的重量以及連接到它的線纜的重量，對(duì)于ROV或者操作者來(lái)說(shuō)操控連接器殼體會(huì)是麻煩的而且有時(shí)是不可能的。例如，當(dāng)濕式可配對(duì)連接組件用于中或高壓線纜時(shí)，殼體的重量可以達(dá)到500kg，并且附連的線纜通常具有幾十公斤每米的重量。
[0017]申請(qǐng)人從以下概念出發(fā):運(yùn)輸和定位能夠承受能浸在水中的殼體和連接到它的線纜的重量的繩(例如10m長(zhǎng)度重達(dá)約100kg)比運(yùn)輸和定位附連有例如重達(dá)1500-3000kg的10m的線纜的約350kg的殼體容易得多。使用“輕重量的”工具(繩)允許運(yùn)輸和正確定位重的殼體，否則這將會(huì)相當(dāng)麻煩來(lái)移動(dòng)和管理。
[0018]以上，關(guān)于安裝濕式可配對(duì)連接的方法考慮本發(fā)明，在該方法中，附連有線纜的浸在水中的第一連接器殼體鋪設(shè)在海床上，并且之后，繩被錨定到該殼體以形成索道，這有效地輸送能浸在水中的并且連接有線纜的第二連接器殼體來(lái)靠近第一連接器殼體并且與第一連接器殼體對(duì)準(zhǔn)以配對(duì)。
[0019]浸在水中的連接器殼體提供有作為索道的錨定點(diǎn)且作為將要浸在水中的能浸在水中的連接器殼體的連接點(diǎn)的座部件(seat)。能浸在水中的第二連接器殼體包括引導(dǎo)手柄，該引導(dǎo)手柄允許連接器殼體懸掛到索道，并且適合與浸在水中的殼體的座部件接合并且適合在其上樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)(Pivot)以使第二連接器殼體與浸在水中的殼體對(duì)準(zhǔn)接觸。
[0020]在一方面，本發(fā)明涉及用于水下安裝濕式可配對(duì)連接組件的方法，該方法包括如下步驟:
[0021]—提供具有座部件的浸在水中的殼體；
[0022]一將引導(dǎo)繩的一端連接到座部件，另一端保持在海平面上；
[0023]一通過(guò)引導(dǎo)手柄將能浸在水中的殼體懸掛到引導(dǎo)繩；
[0024]—使能浸在水中的殼體沿著繩移動(dòng)直到引導(dǎo)手柄與座部件接合為止；
[0025]—繞座部件樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)能浸在水中的殼體直到接觸浸在水中的殼體。
[0026]濕式可配對(duì)連接組件的能浸在水中的殼體和浸在水中的殼體包含與電氣或光學(xué)或混合線纜機(jī)械且電氣連接的相應(yīng)的第一和第二相連接器(phase connector)。第一和第二相連接器適用于建立相互的電氣和機(jī)械連接。
[0027]能浸在水中的殼體和浸在水中的殼體通過(guò)相應(yīng)的第一和第二耦接端部接觸。
[0028]有利的，本方法包括將能浸在水中的殼體懸掛到輔助繩。輔助繩的一端可以連接到能浸在水中的殼體的輔助點(diǎn)，所述輔助點(diǎn)與引導(dǎo)手柄縱向地隔開(kāi)；輔助繩的另一端可以基本上在海平面上。輔助繩的存在允許在移動(dòng)步驟期間更加安全地控制能浸在水中的殼體。
[0029]在以下的本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中，引導(dǎo)繩和輔助繩可以統(tǒng)稱(chēng)為“索道”。
[0030]有利的，引導(dǎo)繩以及可選的輔助繩還通過(guò)設(shè)在引導(dǎo)手柄上游的(可選的輔助點(diǎn)上游的)點(diǎn)處的吊架(suspender)來(lái)支撐能浸在水中的殼體。引導(dǎo)手柄具有適于沿著引導(dǎo)繩懸掛地引導(dǎo)殼體的形狀，例如“U”字形狀或者“V”字形狀。
[0031]在期望最小化振蕩并且期望在靠近浸在水中的殼體時(shí)更加居中地維持能浸在水中的殼體的情況下，“V”字形狀是優(yōu)選的，從而幫助殼體的對(duì)準(zhǔn)和連接。
[0032]浸在水中的殼體的座部件優(yōu)選的在與連接軸基本平行的方向上從第二耦接端部突出。優(yōu)選的，座部件具有U字形狀或者鉤狀形狀。
[0033]本發(fā)明的另一方面涉及包括要沿著連接軸配對(duì)的能浸在水中的殼體和浸在水中的殼體的濕式配對(duì)連接組件。所述殼體具有相應(yīng)的第一和第二耦接端部，第一耦接端部具有相對(duì)于連接軸基本上垂直地突出的引導(dǎo)手柄；并且第二耦接端部具有座部件。
[0034]參考所附示意圖從以下作為示例而非限制性的描述中，根據(jù)本發(fā)明的在海平面下定位和耦接濕式可配對(duì)連接組件的方法的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中:
[0035]—圖1是根據(jù)本發(fā)明的方法的適合安裝的濕式可配對(duì)連接組件的透視圖；
[0036]—圖2示意示出位于海床上的浸在水中的殼體；
[0037]—圖3示出引導(dǎo)繩和座部件之間的連接的放大的細(xì)節(jié)；
[0038]—圖4-7是本發(fā)明的方法的步驟的透視圖；
[0039]—圖8和9示出根據(jù)本發(fā)明方法安裝的濕式可配對(duì)連接器的示例。
[0040]參照附圖，根據(jù)本發(fā)明的濕式可配對(duì)連接組件的實(shí)施例用10示出。
[0041]參照?qǐng)D1，濕式可配對(duì)連接組件10包括能浸在水中的防水殼體11，從其伸出浸在水中的線纜I，以及浸在水中的防水殼體12，從其伸出線纜2，殼體11和12沿著共同的縱向連接軸A以防水方式彼此配對(duì)。
[0042]每個(gè)殼體11、12包括如圖1所示的希望當(dāng)兩個(gè)殼體配對(duì)在一起時(shí)是彼此鄰接的相應(yīng)的第一和第二耦接端部13、14。耦接端部13、14包括相應(yīng)的垂直于連接軸A的大體上是圓形的孔。
[0043]能浸在水中的殼體11的第一連接端部13具有凸緣25，該凸緣25具有軸向孔。
[0044]能浸在水中的殼體11的耦接端部13包括能與座部件27相關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)手柄26，該座部件27設(shè)在浸在水中的殼體12的耦接端部14上。
[0045]每個(gè)殼體11、12包括與第一和第二耦接端部13、14相對(duì)的相應(yīng)的第一和第二耦接端部 13’、14’。
[0046]能浸在水中的殼體11包括通過(guò)接口接頭(未示出)固定到相對(duì)端部13’的彎曲加固件24，從而提供剛性的能浸在水中的殼體11和連接到它的線纜I之間的平滑連接。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的方法，連接到線纜2的浸在水中的殼體12是浸在水中的并且由例如起重船例如在海床上放置就位。
[0048]如從圖2-6可見(jiàn)，引導(dǎo)繩40的一端被連接到浸在水中的殼體12的座部件27。如從圖2可見(jiàn)，在浸在水中的殼體12處于海床上時(shí)，引導(dǎo)繩40可在一端處附連到座部件27，并且它的自由端例如通過(guò)浮標(biāo)20保持可到達(dá)。
[0049]可替代地，在連接安裝時(shí)，引導(dǎo)繩40的一端被拿下來(lái)并且通過(guò)遠(yuǎn)程操作的潛水器(ROV) 21附連到座部件27，同時(shí)引導(dǎo)繩的另一端通過(guò)浮標(biāo)20保持在水面處或者連接到安裝船30上的銷(xiāo)定元件31 (在圖7中示意性示出)。
[0050]圖3詳細(xì)示出在引導(dǎo)繩40和浸在水中的殼體12的座部件27之間的連接的示例。座部件27是具有與耦接端部14隔開(kāi)且具有U形凹槽22的臂29的鉤形元件。所述凹槽的兩個(gè)上部部分具有適于容納諸如螺栓或銷(xiāo)之類(lèi)的軸承元件15的孔28。為了提供可拆卸的連接，鐵鎖35，有利地是螺釘鎖緊式鐵鎖，被提供在引導(dǎo)繩40的一端并且鉤住軸承元件15?？商娲?，當(dāng)引導(dǎo)繩40想要永久地留下附連到浸在水中的殼體12時(shí)，引導(dǎo)繩40可以直接地系在軸承元件15的周?chē)?br>[0051]如從圖4-7可見(jiàn)，連接到線纜I的能浸在水中的殼體11通過(guò)引導(dǎo)手柄26懸掛到引導(dǎo)繩40。能浸在水中的殼體11的引導(dǎo)手柄26沿著連接到座部件27的引導(dǎo)繩40滑動(dòng)直到到達(dá)浸在水中的殼體12為止。
[0052]如圖5和圖6所示的，引導(dǎo)繩40作為能浸在水中的殼體11的引導(dǎo)件直到它到達(dá)靠近浸在水中的殼體12的位置，并且引導(dǎo)手柄26與座部件27在沒(méi)有任何遠(yuǎn)程操作的潛水器干預(yù)的情況下接合。
[0053]輔助繩40a可以有利地提供，其一端連接到例如在能浸在水中的殼體11的相對(duì)端部13’附近的輔助點(diǎn)，而另一端附連到安裝船上的恒張力的絞盤(pán)。
[0054]例如可以在彎曲加固件24的一端提供吊架42以接合引導(dǎo)繩40和輔助繩40a中的一個(gè)或者優(yōu)選地二者(在輔助繩40a存在時(shí))。沿著線纜長(zhǎng)度，有利地安裝更多的類(lèi)似于42的