一种弯曲自适应缓冲的海缆弯曲限制器

技术领域

本发明涉及海缆技术领域，特别是涉及一种弯曲自适应缓冲的海缆弯曲限制器。

背景技术

海缆是一类细长、具有较大柔性的结构，分为海底通信电缆和海底电力电缆，还有部分海缆兼具通信和电力传输功能。水下环境复杂，需要海缆具有一定的柔性，当海缆受到的弯曲变形力超过了海缆自身允许弯曲变形的半径情况下，就可能发生失效，通常需要进行保护，弯曲限制器就是一种常用的海缆保护装置，在各类海缆工程中大范围应用。

传统的海缆弯曲限制器是一种互相嵌套在海缆外的筒形构件，当海缆受到的弯曲作用达到一定曲率，弯曲限制器发生锁合并提供额外的弯曲刚度达到保护海缆的目的，这意味着传统弯曲限制器只能弯曲作用达到一定幅度之后才能起到保护作用。在海洋动态环境中，长期、交变的小幅弯曲作用也会对海缆造成损伤，降低海缆使用的寿命，而传统弯曲限制器，不具备对小幅弯曲作用的缓冲或抵抗能力，需要改进。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种弯曲自适应缓冲的海缆弯曲限制器，加强对海缆的保护，提升海缆对小幅弯曲作用的缓冲或抵抗能力。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种弯曲自适应缓冲的海缆弯曲限制器，包括n节依次连接的弯曲限制器单元，所述弯曲限制器单元分別包括两片对称的弯曲限制器单体, 两片弯曲限制器单体相结合组成弯曲限制器单元, 并通过螺栓进行连接紧固,所述弯曲限制器单体包括弯曲限制器主体和软垫圈，所述弯曲限制器主体包括公头段、颈部段以及母头段，所述公头段和母头段位于颈部段的两端，所述软垫圈嵌入在对应的母头段中，所述软垫圈内设置有与公头段对应的第一嵌入槽。

在本发明一个较佳实施例中，所述母头段内设置有与软垫圈对应的第二嵌入槽。

在本发明一个较佳实施例中，第n-1节弯曲限制器单元的公头段设置在第n节弯曲限制器单元的软垫圈内，通过软垫圈的弹性形变进行海缆的弯曲缓冲。

在本发明一个较佳实施例中，所述公头段、颈部段以及母头段为一体化结构。

在本发明一个较佳实施例中，所述公头段及颈部段中设置有海缆槽。

在本发明一个较佳实施例中，所述软垫圈上设置有数个吸能孔。

在本发明一个较佳实施例中，所述吸能孔位于软垫圈朝向颈部段的侧面上。

在本发明一个较佳实施例中，所述软垫圈上设置有延伸至母头段中的榫头，所述母头段上设置有与榫头对应的榫槽而形成榫卯连接结构。

在本发明一个较佳实施例中，所述第二嵌入槽内沿设置有圆角。

在本发明一个较佳实施例中，所述软垫圈为弹性胶垫圈。

本发明的有益效果是：本发明指出的一种弯曲自适应缓冲的海缆弯曲限制器，特别设计了软垫圈，在弯曲限制器单元达到设计的锁合半径前，通过软垫圈的自适应弹性形变，进行小幅弯曲作用的缓冲，加强了对海缆的保护，在多种弯曲幅度下提升了海缆抗弯能力，改善海缆因频繁受到小幅弯曲作用而产生一定疲劳损伤的问题，可有效提升海缆的使用寿命，并通过软垫圈包裹在公头端部外应力集中处进行补强，可改善传统弯曲限制器因接触产生的应力集中问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明一种弯曲自适应缓冲的海缆弯曲限制器一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1中两节弯曲限制器单元分开后的结构示意图；

图3是图2中弯曲限制器主体的结构示意图；

图4是图2中软垫圈的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1~图4，本发明实施例包括：

如图1所示的弯曲自适应缓冲的海缆弯曲限制器，包括n节依次连接的弯曲限制器单元4，在本实施例中，如图2所示，采用2节拆开的弯曲限制器单元为例，进行详细说明，2节弯曲限制器单元包括第一节弯曲限制器单元1和第二节弯曲限制器单元2，弯曲限制器单元分別包括两片对称的弯曲限制器单体, 两片弯曲限制器单体相结合组成弯曲限制器单元, 可以通过螺栓6进行连接紧固，安装便利。

如图2所示，弯曲限制器单体包括弯曲限制器主体和软垫圈3，弯曲限制器主体包括公头段12、颈部段11以及母头段13，如图3所示，公头段12和母头段13位于颈部段11的两端，公头段12、颈部段11以及母头段13为一体化结构，可以采用硬质塑胶生产制成，比如硬聚氨酯，生产的成本低，生产效率高，耐腐蚀性好，适用于海水环境。

在本实施例中，公头段12和母头段13上分别设置有螺栓安装孔16，方便螺栓6的安装固定，实现弯曲限制器主体对海缆5的包裹，在本实施例中，公头段12及颈部段11中设置有海缆槽，方便组装在海缆5上。

如图2所示，软垫圈3嵌入在对应的母头段13中，在本实施例中，如图3所示，母头段13内设置有与软垫圈3对应的第二嵌入槽17，方便软垫圈3的安装。另外，软垫圈3上设置有延伸至母头段中的榫头32，母头段13上设置有与榫头32对应的榫槽15而形成榫卯连接结构，如图2所示，榫头32沿母头段13轴向指向颈部段11，通过榫卯连接结构，实现软垫圈3在弯曲限制器主体中的锁合。

在本实施例中，软垫圈3内设置有与公头段12对应的第一嵌入槽31，第一节弯曲限制器单元1的公头段设置在第二节弯曲限制器单元2的软垫圈3内，软垫圈3包裹在公头段外应力集中处进行补强，可改善传统弯曲限制器因接触产生的应力集中问题。通过软垫圈3的弹性形变进行海缆5的弯曲受力缓冲，在海缆受海洋环境小幅荷载时为海缆提供一定抗弯刚度，降低海缆的弯曲疲劳损伤，荷载较大时，软垫圈3的弹性形变到极限，通过公头段12与对应母头段13的配合，增强海缆的抗弯曲强度。

第二嵌入槽17内沿设置有圆角14，如果没有采用软垫圈3，弯曲限制器单元的硬聚氨酯材料直接接触，会因为硬接触而有应力集中，要求母头段13内较大的倒圆角，也会因为这个原因而导致该处材料用料不足，而抗弯性能受到折减，软垫圈3添加后，可以有效缓接触应力集中效应，允许母头段13内采用较小的倒圆角，从而提升整体的抗弯性能。

软垫圈3为弹性胶垫圈，受力时进行弹性形变，可以根据需求定制化设计第一嵌入槽31和软垫圈3的配合尺寸结构，调整对海缆弯曲荷载的缓冲能力，适用范围广泛。另外，还可以在软垫圈3上设置数个吸能孔33，如图4所示，吸能孔33位于软垫圈3朝向颈部段11的侧面上，增加软垫圈3的弹性形变效果，吸收海缆的弯曲荷载，进一步加强对海缆的保护。

海缆在入海安装时，首先将海缆弯曲保护器按照图2的方式连接，再将海缆5放入连接好的海缆弯曲保护器内腔中，反向扣装海缆弯曲保护器，并用螺栓紧固，最后端部安装配套的夹具将安装好的海缆弯曲保护器固定在海缆上，并随海缆下水。

综上，本发明指出的一种弯曲自适应缓冲的海缆弯曲限制器，在海缆受海洋环境的小幅荷载时可为海缆提供刚度保护，降低海缆受到的弯曲应力与疲劳损伤，软垫圈包裹在公头端部外应力集中处进行补强，可改善传统弯曲限制器因接触产生的应力集中问题，软垫圈与限弯器主体采用榫卯连接，方便根据实际需求灵活设计抵抗小幅弯曲的刚度，使用更加灵活。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。