用于机电电缆过应力指示的设备和方法
【技术领域】
[0001]本文中所揭示的标的物的实施例涉及用于检测和指示机电电缆中的过应力的设备和方法。
【背景技术】
[0002]机电电缆可以是一种电缆，举例来说，例如，海洋地震电缆，其包含传感器组件、数据传输电缆以及布置在单根电缆中的强度增强和浮力增强组件。海洋地震电缆可以是用于使用地震成像技术在水体下方的地球的本质和组成上收集数据的机电电缆。图1描绘了使用中的示例性海洋地震电缆系统。包含电缆卷盘102的海洋船舶101可以在水面上或水面下方部署和牵引机电电缆103。可以利用一个以上地震成像系统。机电电缆103可以多达15公里长，并且可以由机电布线的较短连接区段201组成，所述每个连接区段可以是(例如)110米到200米长。区段201可以是可从彼此拆卸的。机电电缆103可以是(例如)海洋地震电缆或地震拖缆。
[0003]图2描绘了包含布线层的视图的机电电缆的示例性区段。机电电缆103的区段201可以包含外护套105内部的各种传感器组件104。传感器组件104可以是(例如)水听器、地音探测仪、加速计、电磁传感器、重力传感器或其组合并且可以沿机电电缆103以规则的间距分布。外护套105可以是(例如)聚氨酯护套，并且可以是光滑的以便使传感器组件104中的噪音最小化。漂浮材料可以包含于外护套105内部的机电电缆103中，并且可以帮助保持机电电缆103水平位于水上或水的下方。
[0004]机电电缆103的区段201可以包含布线层202。布线层202可以是区段201内的层，包含以螺旋方式围绕内部强化部件(在图2中不可见)缠绕的各种电缆203。电缆203可以用于(例如)传感器组件104与数据处理设备之间的数据传输以及与位于海洋船舶101上或部署到水中与海洋船舶101分开或作为机电电缆103的一部分的电源之间的电力传输。电缆203可以沿区段201的长度行进，并且可以连接到机电电缆103的邻近区段201中的对应的电缆203。
[0005]图3描绘了包含内部布线、电缆导体和强化部件的视图的机电电缆的区段的示例性部分。电缆203可以包含多种类型的布线。举例来说，如图3中所描绘的，电缆203可以包含呈双绞线、三绞线和四绞线的导体。应注意，在图3中出于说明性目的描绘了电缆203内的导体的端部，并且所述端部在组装的机电电缆103中可能是不可见的。电缆203可以由用于数据或电力传输的任何合适的电导体制成，举例来说，例如，任何合适规格的铜，可以是实心的或成股的，并且可以是绝缘的且以任何合适方式布置。电缆203可以也包含光纤布线。图4描绘了示例性双绞电缆。电缆203可以包含外部绝缘护套401、缠绕在第一内部绝缘护套403中的第一导体404，以及缠绕在第二内部绝缘护套402中的第二导体405。第一内部绝缘护套403和第二内部绝缘护套402可以围绕彼此绞拧，形成双绞电缆。
[0006]返回到图3，电缆203可以围绕其在布线层202中缠绕的强化部件301可以由任何合适的材料以任何合适的结构制成，举例来说，例如，复合材料或编织或螺旋形钢绳索。强化部件301可以是柔性的，以允许和支持在一般使用中发生的机电电缆103的弯曲。替代地，强化部件301可以在电缆203上螺旋形地缠绕或编织，其可以螺旋绞拧在一起，使得布线层202位于强化部件301的内部。传感器组件104中的压电式压力传感器或其它传感器302可以使用任何合适的接口通过传感器电缆303连接到电缆203中的一者，以通过电缆203将收集到的传感器数据中继转发回到海洋船舶101。
[0007]机电电缆103及其每个区段201可能在部署、使用和恢复期间经受各种应力。机电电缆103可以在退绕、拖曳和回绕时经历增大的张力。当机电电缆103的一部分经历超过机电电缆103的可允许的安全工作负载的张力时，经受过量张力或过应力的区段201的电缆203内的电导体或光纤可能断裂。电缆203中的任何导体的断裂可能削弱机电电缆103的功能、迫使整个勘测停止以及进行昂贵的维修。可能有用的是能够确定电缆断裂是否是机电电缆103中过应力状况的结果或者是制造缺陷。
[0008]可以在机电电缆103内使用称重传感器或应变计以检测过量张力和过应力状况。然而，称重传感器和应变计都可能是昂贵的并且可能需要电力和数据传输以及存储能力，以用于处理迫使机电电缆103和海洋船舶101上装载的处理功率和数据存储内额外布线的张力数据。由于在机电电缆103内操作称重传感器或应变计可能需要的额外的组件和布线，这可能要么占据传感器组件104的空间、电力和数据带宽，要么引起机电电缆103具有增加的重量、复杂性和费用。通过超过额定弯曲直径的局部电缆弯曲，也可以沿区段201的长度形成过量的张力。此局部弯曲将引起区段201的电缆203内的外部电导体或光纤经历过应力状况并且位于弯曲的内部上的导体将被迫进入到压缩状态，这也可以损坏组件。通过局部弯曲形成的高应力将不会通过测力计或应变计检测。
[0009]因此，需要用于指示机电电缆中的过应力而无需向电缆添加复杂性的设备和方法。
【发明内容】
[0010]在各种实施例中，提供了用于指示机电电缆中的过应力的设备和方法。
[0011]在一个实施例中，存在用于指示机电电缆中的过应力的设备。所述设备包含过应力指示电缆，其包含安置在机电电缆的区段内的至少一个非绞拧导体，其中非绞拧导体被适配成在非绞拧导体中的张力大于机电电缆的可允许的工作负载时断裂。
[0012]根据另一个实施例，存在用于检测机电电缆中过应力状况的方法。所述方法包含:施加电压到过应力指示电缆中的非绞拧导体；测量通过非绞拧导体和第二非绞拧导体、强化部件和绞拧导体中的一个所形成的电路的至少一个特征；比较所测量的特征与所述特征的预期值；并且如果所测量的特征不同于所述特征的预期值达到大于预定量，那么指示过应力状况已经发生在机电电缆中。
[0013]根据又另一个实施例，存在用于指示机电电缆中过应力的设备。所述设备包含:外护套，其围绕机电电缆；强化部件，其纵向安置在所述机电电缆内；发泡体，其安置在所述机电电缆内；地震传感器组件，其安置在传感器载体内，所述传感器载体安置在机电电缆内；过应力指示电缆，其包含至少两个非绞拧导体和一个外护套，其在机电电缆中的布线层内围绕强化部件螺旋形地缠绕，每个非绞拧导体包含安置在外部绝缘护套内的铜线，其中非绞拧导体被适配成当非绞拧导体中的张力大于机电电缆的可允许的工作负载时断裂；安置在所述机电电缆内的第一连接器和第二连接器，其中所述非绞拧导体的一端连接到所述第一连接器并且所述非绞拧导体的另一端连接到所述第二连接器；以及监测装置，其包含连接到过应力指示电缆的安培表和欧姆表中的至少一个，其中所述监测装置被适配成施加电压到非绞拧导体并且基于来自安培表或欧姆表的测量值确定非绞拧导体中的一者是否已经发生断裂并且当非绞拧导体确定为断裂时指示过应力状况已经发生在机电电缆中。
【附图说明】
[0014]结合在说明书中并且构成说明书的一部分的【附图说明】了一个或多个实施例，并且连同描述一起解释了这些实施例。在附图中:
[0015]图1描绘了使用中的示例性海洋地震缆线系统；
[0016]图2描绘了包含布线层的视图的机电电缆的示例性区段；
[0017]图3描绘了包含内部布线、电缆导体和强化部件的机电电缆的区段的示例性部分;
[0018]图4描绘了示例性双绞电缆；
[0019]图5描绘了包含具有过应力指示电缆的布线层的视图的机电电缆的示例性区段；
[0020]图6a和6b描绘可用作具有一个导体和二个导体的过应力指示电缆的示例性非绞抒电缆；
[0021]图7描绘了包含具有过应力指示电缆、电缆导体和强化部件的布线层的视图的机电电缆的区段的示例性部分；
[0022]图8描绘了连接到监测装置并且包含具有过应力指示电缆中的断裂的布线层的视图的机电电缆的示例性区段；
[0023]图9描绘了包含具有电缆导体、强化部件和过应力指示电缆中的断裂的布线层的视图的机电电缆的区段的示例性部分；
[0024]图10描绘了用于机电电缆中的过应力指示的示例性电路图；以及
[0025]图11描绘了用于通过过应力指示电缆和监测装置检测和指示机电电缆中的过应力状况的示例性过程。
【具体实施方式】
[0026]示例性实施例的以下描述参考附图。在不同附图中，相同参考标号表示相同或类似的元件。以下详细描述并不限制本发明。实际上，本发明的范围是由所附权利要求书界定的。在如图1到11中所说明的各种实施例中，过应力指示设备包含在机电电缆中。
[0027]说明书通篇引用“一个实施例”或“一实施例”意味着结合一个实施例描述的特定特性、结构或特征包含在所揭示的标的物的至少一个实施例中。因此，术语“在一个实施例中”或“在一实施例中”在说明书各处的出现并不一定需要指代相同实施例。另外，在一个或多个实施例中，特定特性、结构或特征可以任何合适方式组合。