一种电缆缠绕实验设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及海洋勘探【技术领域】，特别涉及一种电缆缠绕实验设备。包括第一绞车和第二绞车，所述电缆的一端固定在第一绞车上，用于随所述第一绞车的转动将所述电缆缠绕在所述第一绞车上；所述电缆的另一端固定在第二绞车上，用于随所述第二绞车的转动将所述电缆缠绕在所述第二绞车上。本发明实验设备很好的模拟了海上这一过程，通过大量的试验可以模拟电缆多次在绞车上收放，从而可以对电缆的骨架及内部线缆的抗拉力、压力等进行测试，并对电缆的整体疲劳进行测试，有利于对电缆整体的设计进行评估，指导材料的选择及加工工艺。
【专利说明】一种电缆缠绕实验设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋勘探【技术领域】，特别涉及一种电缆缠绕实验设备。
【背景技术】
[0002]在海上石油地震勘探中，拖曳电缆起到地震信号的采集、传输的作用，每条拖曳电缆长IOOm或150m，它们之间通过数字包相连，最长实现海上12km的地震勘探采集，是地震勘探中的重要设备，而每条拖曳电缆内部包含大量检波器、采集电路、通信线缆等电子元部件，任何一处的损坏都会造成整条线缆报废。通过大量的现场作业发现，拖曳电缆损坏主要发生在电缆的收放过程。当电缆在绞车上收放时，已放入水中的大量电缆对正在绞车上缠绕的电缆产生1-2吨的拖曳拉力，这时电缆在绞车上缠绕时会对电缆本身产生强大的挤压力，会损坏到电缆内部的元器件，
[0003]为了解决以上问题，本发明做了有益改进。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明的一个要解决的技术问题是提供了一种可以模拟该环境下电缆拉拽的实验设备；
[0006]本发明的另一个要解决的技术问题是提供了一种该实验设备的使用方法。
[0007](二)技术方案
[0008]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0009]一种电缆缠绕实验设备，包括第一绞车和第二绞车，所述电缆的一端固定在第一绞车上，用于随所述第一绞车的转动将所述电缆缠绕在所述第一绞车上；所述电缆的另一端固定在第二绞车上，用于随所述第二绞车的转动将所述电缆缠绕在所述第二绞车上。
[0010]进一步，所述第一绞车的电缆出线方向与所述第二绞车的电缆出线方向之间所成的角度可调。
[0011 ] 进一步，所述第一绞车与所述第二绞车相同。
[0012]进一步，所述第一绞车包括第一绞车驱动部件，所述第一绞车驱动部件与所述第一绞车相连，用于带动所述第一绞车旋转以收放所述电缆。
[0013]进一步，所述第一绞车还包括位于所述第一绞车电缆出线处的第一排缆器，所述第一排缆器包括第一丝杠、第一丝母和第一排缆框架，所述第一丝杠与所述第一绞车驱动部件相连接，用于在所述第一绞车驱动部件带动下旋转；所述第一丝母与所述第一丝杠相适配并接合；所述第一排缆框架与所述第一丝母相连接，所述第一排缆框架设有供所述电缆穿过的通孔，所述第一排缆框架用于在所述第一丝杠旋转时沿所述第一丝杠的轴向移动，以将所述电缆均匀地缠绕在所述第一绞车上。
[0014]进一步，所述第一绞车还包括位于所述第一绞车电缆出线处的第一排缆器，所述第一排缆器包括第一丝杠、第一丝母和第一排缆框架，所述第一丝杠连接有一个第一丝杠驱动部件，所述第一丝杠驱动部件用于带动所述第一丝杠旋转；所述第一丝母与所述第一丝杠相适配并接合；所述第一排缆框架与所述第一丝母相连接，所述第一排缆框架设有供所述电缆穿过的通孔，所述第一排缆框架用于在所述第一丝杠旋转时沿所述第一丝杠的轴向移动，以将所述电缆均匀地缠绕在所述第一绞车上。
[0015]进一步，所述第二绞车还包括第二绞车驱动部件，所述第二绞车驱动部件与所述第二绞车相连，用于带动所述第二绞车旋转以收放电缆。
[0016]进一步，所述第二绞车还包括位于所述第二绞车电缆出线处的第二排缆器，所述第二排缆器包括第二丝杠、第二丝母和第二排缆框架，所述第二丝杠与所述第二绞车驱动部件相连接，用于在所述第二绞车驱动部件带动下旋转；所述第二丝母与所述第二丝杠相接合；所述第二排缆框架与所述第二丝母相连接，所述第二排缆框架设有供所述电缆穿过的通孔，用于在所述第二丝杠旋转时沿所述第二丝杠的轴向移动，以将所述电缆均匀地缠绕在所述第二绞车上。
[0017]本发明的另一个技术主题是:
[0018]一种根据上述任一所述的电缆缠绕实验设备的使用方法，包括如下步骤:
[0019]步骤S1:将所述电缆缠绕到所述第一绞车上，同时，所述第二绞车对所述电缆缠绕提供恒定的阻力；
[0020]步骤S2:待电缆全部缠绕到所述第一绞车上后，将电缆从所述第一绞车缠绕到所述第二绞车上，同时所述第一绞车对电缆缠绕提供恒定的阻力；
[0021]步骤S3:待电缆全部缠绕到所述第二绞车上后，重复执行步骤SI。
[0022](三)有益效果
[0023]与现有技术和产品相比，本发明有如下优点:
[0024]本发明实验设备很好的模拟了海上这一过程，通过大量的试验可以模拟电缆多次在绞车上收放，从而可以对电缆的骨架及内部线缆的抗拉力、压力等进行测试，并对电缆的整体疲劳进行测试，有利于对电缆整体的设计进行评估，指导材料的选择及加工工艺。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明一种实施方式的结构示意图；
[0026]图2是本发明的一种排缆器的结构示意图。
[0027]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0028]1、第一绞车，2、第二绞车，3、电缆，
[0029]11、第一绞车驱动部件，12、第一排缆器，
[0030]121、第一丝杠，122、第一丝母，123、第一排缆框架，124、导轨。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做一个详细的说明。
[0032]如图1所示的一种实施方式，一种电缆缠绕实验设备，包括第一绞车I和第二绞车2，电缆3的一端固定在第一绞车I上，用于随第一绞车I的转动将电缆3缠绕在第一绞车I上；电缆3的另一端固定在第二绞车2上，用于随第二绞车2的转动将电缆缠绕在第二绞车2上。也就是说，这里的绞车起缠绕电缆的作用，模拟实际工况中收放电缆的过程，图1示出了第一绞车I与第二绞车2对抻一根电缆，随第一绞车I或第二绞车2的转动，电缆3既可以缠绕到第一绞车I上，或者缠绕到第二绞车2上，这取决于哪个绞车的转矩更大。
[0033]第一绞车I可以与第二绞车2相同，这里所说的相同指的是两台绞车的形状、大小、型号、性能和参数可以完全一致，当然也可以不一致。
[0034]第一绞车I的电缆出线方向与第二绞车2的电缆出线方向之间所成的角度可调。这里所说的角度可调，包括了高度方向和水平方向上的可调，图1所示的实施方式是，二者在水平方向上正对成180度，并在同一高度上。高度上是否相同从图1电缆是否倾斜很容易看出来，水平方向上成的角度可从设备俯视图中电缆是否倾斜很容易的看出来。当然可以在其中一个绞车，例如在第二绞车2下方装设一个转盘，使得第二绞车2能在该转盘上转动，那么就可以调整第二绞车2与第一绞车I成一定水平角度，那么进而就能够测量水平成一定角度拉拽电缆时的实验情况；当然，还可以进一步在该转盘下方设置一个提升机构，使得该转盘成为可升降转盘，那么就可以调整第一绞车I的电缆出线与第二绞车2的电缆出线的高度差，进而就可以测量在高度方向上发生的成一定角度斜拽电缆时的实验情况。
[0035]第一绞车I包括第一绞车驱动部件11，第一绞车驱动部件11与第一绞车I相连，用于带动第一绞车I旋转以收放电缆。例如，第一绞车驱动部件11可以采用液压马达，也可以采用电机。液压马达或电机通过联轴器与第一绞车I相连接，带动第一绞车I转动。
[0036]为了将电缆均匀的缠绕在绞车上，每个绞车上还设有排缆器，下面以第一绞车I的第一排缆器12为例，给出一种排缆器的优选结构，如图2所示:
[0037]第一绞车I还包括位于第一绞车电缆出线处的第一排缆器12，第一排缆器12包括第一丝杠121、第一丝母122和第一排缆框架123，第一丝杠121与第一绞车驱动部件11相连接，用于在第一绞车驱动部件11带动下旋转；第一丝母122与第一丝杠121相接合；第一排缆框架123与第一丝母122相连接，第一排缆框架123设有供电缆穿过的通孔，用于在第一丝杠121旋转时沿第一丝杠121的轴向移动，以将电缆均匀地缠绕在第一绞车I上。图中还可设置导轨124，其作用是在第一排缆框架123沿第一丝杠121的轴向移动时起到辅助导向的作用。当然，作为一种优选的情况，第一丝母122与第一排缆框架123可以成一体。一般来说，第一排缆器12布置在第一绞车电缆出线处，也就是说电缆经过第一排缆器12然后绕到第一绞车I上。
[0038]通过这种结构，运行时，第一绞车驱动部件11带动第一绞车I转动，同时还带动第一丝杠121的转动，随着第一丝杠121的转动，第一丝母122沿第一丝杠121的轴向平移，进而带动第一排缆框架123穿过第一排缆框架123内部通孔的电缆沿绞车转轴的轴向平移，相当于电缆3—边缠绕在第一绞车I的转轴上，一边沿着第一绞车I的转轴轴向移动，因而通过第一排缆器12实现了将电缆3均匀的绕在第一绞车I上。为了使得电缆的缠绕速度与丝母122的移动速度相配合，丝杠丝母等参数会根据电缆缠绕情况，例如电缆的规格和第一绞车的规格，在产品的设计阶段时做好参数适配。
[0039]上面提到的，第一绞车I和第一丝杠121均由第一绞车驱动部件11带动，本领域技术人员还能想到的是，第一丝杠121另设一个单独的第一丝杠驱动部件来控制，例如单设一台电机，无疑也是可行的。如果这么做，一是需要多增加一个驱动部件，二是，电缆的缠绕速度与丝母122的移动速度那么一般也就只能靠电气控制形成同步配合。而如果是上文所述的第一绞车驱动部件11同时带动第一绞车I和第一丝杠121的情况，中间可以通过各自的齿轮、齿条之类的部件连接，形成不同传动比，就可以形成机械上的同步，更利于系统运行的稳定可靠。
[0040]类似的，为了使电缆在第二绞车2上缠绕更均匀，在第二绞车2前面，可以设置有第二排缆器。同样，其优选结构可与第一排缆器完全相同，这里不再赘述。
[0041]下面结合一种该实验设备的典型使用方法说明其工作原理:
[0042]如图1所示的两个绞车，当电缆由第二绞车2往第一绞车I上缠绕时，第一绞车I为主动绞车，第二绞车2为恒阻力绞车，第一绞车I通过液压马达提供电缆缠绕动力，第二绞车2对电缆提供一恒定拉力阻力，以模拟电缆在实际作业收放过程中的状况，当第二绞车2上的电缆全部缠绕到第一绞车I后，模拟控制系统改变第一绞车I和第二绞车2工作状况，此时，第二绞车2开始将电缆反向缠于本绞车上，而同时第一绞车I变为恒阻尼器，这时第二绞车2为主动绞车，第一绞车I为恒阻力绞车，电缆由第一绞车I缠往第二绞车2，电缆如此不间断的在第一绞车I和第二绞车2间相互缠绕。在此过程中，可利用设备进行各种需要的测量，例如电缆疲劳、抗拉等。
[0043]这里提到的恒阻力是指相对于正在卷取的绞车提供一个反向拉电缆的力，恒定阻力可以由多种方式来实现，以第一绞车I举例来说，如果第一绞车驱动部件11采用液压马达，可以在其控制回路设置溢流阀，以保持液压马达控制回路内的压力保持恒定，因而对第二绞车2施加恒定的阻力，还可以采用多个阀形成更全面的压力控制阀组，保持液压回路压力恒定；如果第一绞车驱动部件11采用电机，那么可采用电机调速，例如恒转矩、恒功率等方式得到恒定的阻力。
[0044]以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围，本领域的技术人员可以刻意对本发明进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些修改和变型在内。
【权利要求】
1.一种电缆缠绕实验设备，其特征在于:包括第一绞车和第二绞车， 所述电缆的一端固定在第一绞车上，用于随所述第一绞车的转动将所述电缆缠绕在所述第一绞车上； 所述电缆的另一端固定在第二绞车上，用于随所述第二绞车的转动将所述电缆缠绕在所述第二绞车上。
2.根据权利要求1所述的电缆缠绕实验设备，其特征在于:所述第一绞车的电缆出线方向与所述第二绞车的电缆出线方向之间所成的角度可调。
3.根据权利要求1所述的电缆缠绕实验设备，其特征在于:所述第一绞车与所述第二绞车相同。
4.根据权利要求1所述的电缆缠绕实验设备，其特征在于:所述第一绞车包括第一绞车驱动部件，所述第一绞车驱动部件与所述第一绞车相连，用于带动所述第一绞车旋转以收放所述电缆。
5.根据权利要求4所述的电缆缠绕实验设备，其特征在于:所述第一绞车还包括位于所述第一绞车电缆出线处的第一排缆器，所述第一排缆器包括第一丝杠、第一丝母和第一排缆框架， 所述第一丝杠与所述第一绞车驱动部件相连接，用于在所述第一绞车驱动部件带动下旋转； 所述第一丝母与所述第一丝杠相适配并接合； 所述第一排缆框架与所述第一丝母相连接，所述第一排缆框架设有供所述电缆穿过的通孔，所述第一排缆框架用于在所述第一丝杠旋转时随所述第一丝母沿所述第一丝杠的轴向移动，以将所述电缆均匀地缠绕在所述第一绞车上。`
6.根据权利要求1所述的电缆缠绕实验设备，其特征在于:所述第一绞车还包括位于所述第一绞车电缆出线处的第一排缆器，所述第一排缆器包括第一丝杠、第一丝母和第一排缆框架， 所述第一丝杠连接有一个第一丝杠驱动部件，所述第一丝杠驱动部件用于带动所述第一丝杠旋转； 所述第一丝母与所述第一丝杠相适配并接合； 所述第一排缆框架与所述第一丝母相连接，所述第一排缆框架设有供所述电缆穿过的通孔，所述第一排缆框架用于在所述第一丝杠旋转时随所述第一丝母沿所述第一丝杠的轴向移动，以将所述电缆均匀地缠绕在所述第一绞车上。
7.根据权利要求1所述的电缆缠绕实验设备，其特征在于:所述第二绞车还包括第二绞车驱动部件，所述第二绞车驱动部件与所述第二绞车相连，用于带动所述第二绞车旋转以收放电缆。
8.根据权利要求7所述的电缆缠绕实验设备，其特征在于:所述第二绞车还包括位于所述第二绞车电缆出线处的第二排缆器，所述第二排缆器包括第二丝杠、第二丝母和第二排缆框架， 所述第二丝杠与所述第二绞车驱动部件相连接，用于在所述第二绞车驱动部件带动下旋转； 所述第二丝母与所述第二丝杠相接合；所述第二排缆框架与所述第二丝母相连接，所述第二排缆框架设有供所述电缆穿过的通孔，用于在所述第二丝杠旋转时随所述第二丝母沿所述第二丝杠的轴向移动，以将所述电缆均匀地缠绕在所述第二绞车上。
9.一种根据权利要求1至8任一所述的电缆缠绕实验设备的使用方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤S1:将所述电缆缠绕到所述第一绞车上，同时，所述第二绞车对所述电缆缠绕提供恒定的阻力； 步骤S2:待所述电缆全部缠绕到所述第一绞车上后，将所述电缆从所述第一绞车缠绕到所述第二绞车上，同时，所述第一绞车对所述电缆缠绕提供恒定的阻力； 步骤S3:待电缆全部 缠绕到所述第二绞车上后，重复执行步骤SI。
【文档编号】G01N3/34GK103712866SQ201310741494
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】张勇, 朱耀强, 陈曦, 段瑞芳 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司