安装用于电气和/或光学线缆的湿式可配对连接组件的方法
【专利说明】安装用于电气和/或光学线缆的湿式可配对连接组件的方法
[0001]本发明涉及安装用于海底能量应用的湿式可配对连接组件的方法。
[0002]具体而言，本发明尤其涉及用于电气和/或光学线缆的湿式可配对连接组件。
[0003]具体而言，本发明尤其涉及用于中高压电气线缆的湿式可配对连接组件。通常，就中压线缆而言，我们指适用于超过IKV并且上到大约30KV的线缆，以及就高压线缆而言，我们指适用于在高于大约30KV的情况下操作的线缆。
[0004]海洋/海底能量产生正在快速增长，并且在该领域中用于产生能量的技术主导地是“风车”，但是波浪和潮汐发电机正展现出一些有前景的结果。
[0005]风车一般建造有固定的底部结构并且交互阵列线缆(inter array cable)被用于从一个涡轮机到下一个涡轮机直到岸。
[0006]为了将风车或者类似装置连接到电气网络，线缆被使用，其中线缆连接可以是“干式耦接”，也就是说，来自风车的线缆的端部和电气网络的线缆的端部或中间站的线缆的端部在干的环境中(例如在岸上或者在合适的浮船或船只上)连接在一起(也就是说借助于合适的连接器被配对或解配对)以避免在连接器的接口处有水，在电场存在的情况下这可能产生局部放电以及由此产生的线缆故障，并且随后放入水下。
[0007]线缆集线器和/或线缆变电站可被用于连接电气网络的两个或更多个水下线缆。在这些情况下，并且尤其在水深超过40m深的地方，干式配对更加麻烦，因为它意味着将具有显著重量的下沉式集线器或者变电站从水下取出到例如船只上。
[0008]在相似的环境下，干式配对往往是不实际的并且一般是经济上不利的。在离岸的风车和其他水下应用中，湿式可配对连接组件是已知的。
[0009]湿式可配对连接组件被配置为允许线缆连接直接在海底实现。
[0010]已知的湿式可配对连接组件利用要配对到一起的、附连到相关线缆端部的两个连接器。如例如由US 6，736，545公开的，这样的连接器一般包括含有一个或多个接触式探头的插头单元以及含有相等数量的用于与接触式探头接合的触点或接点的插座部件单元，当这些单元互相连接时接触式探头延伸进入插座部件单元。通常，探头经由一个或多个开口进入容器，这一个或多个开口在连接器元件分开时是密封的。
[0011 ] 在海床上安装湿式可配对连接组件一般包括:
[0012]—在海床上提供连接到浸在水中的线缆的第一连接器壳体；
[0013]—在靠近第一连接器壳体的位置提供连接到能浸在水中的线缆的第二连接器壳体；
[0014]—移动连接器壳体中的一个以便使两个连接器壳体接触。
[0015]移动步骤包括与一个壳体对准地定位另一个壳体。这一步骤通常由操作者执行，或者当深度超过安全要求时由远程操作的潜水器(ROV)执行。
[0016]本申请人发现，使用适用于定位连接器壳体的远程操作的潜水器增大连接的安装成本。此外，由于恶劣的环境(水压、潜流)，而且由于连接器壳体自身的重量以及连接到它的线缆的重量，对于ROV或者操作者来说操控连接器壳体会是麻烦的而且有时是不可能的。例如，当湿式可配对连接组件用于中或高压线缆时，壳体的重量可以达到500kg，并且附连的线缆通常具有几十公斤每米的重量。
[0017]申请人从以下概念出发:运输和定位能够承受能浸在水中的壳体和连接到它的线缆的重量的绳(例如10m长度重达约100kg)比运输和定位附连有例如重达1500-3000kg的10m的线缆的约350kg的壳体容易得多。使用“轻重量的”工具(绳)允许运输和正确定位重的壳体，否则这将会相当麻烦来移动和管理。
[0018]以上，关于安装湿式可配对连接的方法考虑本发明，在该方法中，附连有线缆的浸在水中的第一连接器壳体铺设在海床上，并且之后，绳被锚定到该壳体以形成索道，这有效地输送能浸在水中的并且连接有线缆的第二连接器壳体来靠近第一连接器壳体并且与第一连接器壳体对准以配对。
[0019]浸在水中的连接器壳体提供有作为索道的锚定点且作为将要浸在水中的能浸在水中的连接器壳体的连接点的座部件(seat)。能浸在水中的第二连接器壳体包括引导手柄，该引导手柄允许连接器壳体悬挂到索道，并且适合与浸在水中的壳体的座部件接合并且适合在其上枢轴转动(Pivot)以使第二连接器壳体与浸在水中的壳体对准接触。
[0020]在一方面，本发明涉及用于水下安装湿式可配对连接组件的方法，该方法包括如下步骤:
[0021]—提供具有座部件的浸在水中的壳体；
[0022]一将引导绳的一端连接到座部件，另一端保持在海平面上；
[0023]一通过引导手柄将能浸在水中的壳体悬挂到引导绳；
[0024]—使能浸在水中的壳体沿着绳移动直到引导手柄与座部件接合为止；
[0025]—绕座部件枢轴转动能浸在水中的壳体直到接触浸在水中的壳体。
[0026]湿式可配对连接组件的能浸在水中的壳体和浸在水中的壳体包含与电气或光学或混合线缆机械且电气连接的相应的第一和第二相连接器(phase connector)。第一和第二相连接器适用于建立相互的电气和机械连接。
[0027]能浸在水中的壳体和浸在水中的壳体通过相应的第一和第二耦接端部接触。
[0028]有利的，本方法包括将能浸在水中的壳体悬挂到辅助绳。辅助绳的一端可以连接到能浸在水中的壳体的辅助点，所述辅助点与引导手柄纵向地隔开；辅助绳的另一端可以基本上在海平面上。辅助绳的存在允许在移动步骤期间更加安全地控制能浸在水中的壳体。
[0029]在以下的本说明书和权利要求中，引导绳和辅助绳可以统称为“索道”。
[0030]有利的，引导绳以及可选的辅助绳还通过设在引导手柄上游的(可选的辅助点上游的)点处的吊架(suspender)来支撑能浸在水中的壳体。引导手柄具有适于沿着引导绳悬挂地引导壳体的形状，例如“U”字形状或者“V”字形状。
[0031]在期望最小化振荡并且期望在靠近浸在水中的壳体时更加居中地维持能浸在水中的壳体的情况下，“V”字形状是优选的，从而帮助壳体的对准和连接。
[0032]浸在水中的壳体的座部件优选的在与连接轴基本平行的方向上从第二耦接端部突出。优选的，座部件具有U字形状或者钩状形状。
[0033]本发明的另一方面涉及包括要沿着连接轴配对的能浸在水中的壳体和浸在水中的壳体的湿式配对连接组件。所述壳体具有相应的第一和第二耦接端部，第一耦接端部具有相对于连接轴基本上垂直地突出的引导手柄；并且第二耦接端部具有座部件。
[0034]参考所附示意图从以下作为示例而非限制性的描述中，根据本发明的在海平面下定位和耦接湿式可配对连接组件的方法的特点和优点将变得更加清楚，其中:
[0035]—图1是根据本发明的方法的适合安装的湿式可配对连接组件的透视图；
[0036]—图2示意示出位于海床上的浸在水中的壳体；
[0037]—图3示出引导绳和座部件之间的连接的放大的细节；
[0038]—图4-7是本发明的方法的步骤的透视图；
[0039]—图8和9示出根据本发明方法安装的湿式可配对连接器的示例。
[0040]参照附图，根据本发明的湿式可配对连接组件的实施例用10示出。
[0041]参照图1，湿式可配对连接组件10包括能浸在水中的防水壳体11，从其伸出浸在水中的线缆I，以及浸在水中的防水壳体12，从其伸出线缆2，壳体11和12沿着共同的纵向连接轴A以防水方式彼此配对。
[0042]每个壳体11、12包括如图1所示的希望当两个壳体配对在一起时是彼此邻接的相应的第一和第二耦接端部13、14。耦接端部13、14包括相应的垂直于连接轴A的大体上是圆形的孔。
[0043]能浸在水中的壳体11的第一连接端部13具有凸缘25，该凸缘25具有轴向孔。
[0044]能浸在水中的壳体11的耦接端部13包括能与座部件27相关联的引导手柄26，该座部件27设在浸在水中的壳体12的耦接端部14上。
[0045]每个壳体11、12包括与第一和第二耦接端部13、14相对的相应的第一和第二耦接端部 13’、14’。
[0046]能浸在水中的壳体11包括通过接口接头(未示出)固定到相对端部13’的弯曲加固件24，从而提供刚性的能浸在水中的壳体11和连接到它的线缆I之间的平滑连接。
[0047]根据本发明的方法，连接到线缆2的浸在水中的壳体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]如从图2-6可见，引导绳40的一端被连接到浸在水中的壳体12的座部件27。如从图2可见，在浸在水中的壳体12处于海床上时，引导绳40可在一端处附连到座部件27，并且它的自由端例如通过浮标20保持可到达。
[0049]可替代地，在连接安装时，引导绳40的一端被拿下来并且通过远程操作的潜水器(ROV) 21附连到座部件27，同时引导绳的另一端通过浮标20保持在水面处或者连接到安装船30上的销定元件31 (在图7中示意性示出)。
[0050]图3详细示出在引导绳40和浸在水中的壳体12的座部件27之间的连接的示例。座部件27是具有与耦接端部14隔开且具有U形凹槽22的臂29的钩形元件。所述凹槽的两个上部部分具有适于容纳诸如螺栓或销之类的轴承元件15的孔28。为了提供可拆卸的连接，铁锁35，有利地是螺钉锁紧式铁锁，被提供在引导绳40的一端并且钩住轴承元件15。可替代地，当引导绳40想要永久地留下附连到浸在水中的壳体12时，引导绳40可以直接地系在轴承元件15的周围。
[0051]如从图4-7可见，连接到线缆I的能浸在水中的壳体11通过引导手柄26悬挂到引导绳40。能浸在水中的壳体11的引导手柄26沿着连接到座部件27的引导绳40滑动直到到达浸在水中的壳体12为止。
[0052]如图5和图6所示的，引导绳40作为能浸在水中的壳体11的引导件直到它到达靠近浸在水中的壳体12的位置，并且引导手柄26与座部件27在没有任何远程操作的潜水器干预的情况下接合。
[0053]辅助绳40a可以有利地提供，其一端连接到例如在能浸在水中的壳体11的相对端部13’附近的辅助点，而另一端附连到安装船上的恒张力的绞盘。
[0054]例如可以在弯曲加固件24的一端提供吊架42以接合引导绳40和辅助绳40a中的一个或者优选地二者(在辅助绳40a存在时)。沿着线缆长度，有利地安装更多的类似于42的