用于机电电缆过应力指示的设备和方法_2

文档序号:9372632阅读:来源:国知局
[0028]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。过应力指示电缆501可以包含在围绕强化部件301螺旋形地缠绕的布线层202中的电缆203中。过应力指示电缆501可以是延伸机电电缆103的区段201中的一者的长度的布线层202中的单根连续电缆。如图5中所描绘,如果,例如,布线层包含三根电缆203,那么围绕强化部件301卷绕的每第四个可以是过应力指示电缆501。过应力指示电缆501可以围绕强化部件301缠绕的,其具有与电缆203相比更加紧密的间隙,因此当区段201经受过应力时指示电缆501经受的应力大于电缆203。
[0029]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拧电缆。过应力指示电缆501可以是单根非绞拧电缆,并且如图6a中所描绘可以包含外部绝缘护套601和缠绕在第一内部绝缘护套602中的第一非绞拧导体603。替代地,第一非绞拧导体可能不缠绕在第一内部绝缘护套602中,并且可能仅通过外部绝缘护套601绝缘。如图6b中所描绘,过应力指示电缆也可以包含缠绕在第二内部绝缘护套604中的第二非绞抒导体605。非绞抒导体603和605可以是(例如)铜导体。包含非绞抒导体603和605或仅包含非绞拧导体603的过应力指示电缆501可以包含在布线层202中,其中其它电缆203可以包含是双绞线、三绞线、四绞线或光缆的导体。非绞拧导体603和605可以是单独长度的导电材料,并且可以在机电电缆103的任一端通过合适的连接器(举例来说,例如,线束)连接到电路中。替代地,如果过应力指示电缆501仅包含一个非绞拧导体603,那么可以使用非绞拧导体603和强化部件301、电缆203中的一者,或机电电缆103的区段201内的任何其它合适的电缆或长度的导电材料完成电路。
[0030]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。电缆203中的导体(举例来说,例如,绞拧导体404和405)可以是柔软的铜导体。铜导体上的避免疲劳断裂的可允许的应变可小于0.02%。导体中的应变可通过将个体导体(例如,导体404和405)绞拧在一起从而形成螺旋形子组件而减小,例如,先前描述的双绞线、三绞线和四绞线。绞拧在一起的导体可以通过它们的绝缘(例如,绝缘护套402和403)而避免物理收缩,如图4中所描绘。螺旋形子组件,例如,电缆203,可以随后缆接在一起或围绕强化部件301缠绕,如在布线层202中。在导体上执行的每个扭转操作可以增大导体的可允许的伸长并且减少导体中的应变,允许电缆203避免使导体断裂,即使当经受可能高于机电电缆103的设计的可允许的工作负载的张力时也是如此。增大螺旋角度,即,电缆203的卷绕与强化部件301的纵轴之间的角度也可以增大电缆203中的导体抵抗断裂的能力。强化部件301可以设计为承受机电电缆103的预期机械负载并且限制电导体或光纤的应变或机械伸长。
[0031]当机电电缆103经受高于设计的可允许的工作负载的张力时,过应力指示电缆501中的非绞拧导体603和605可能经历与对于机电电缆103的操作可以是关键的导体(例如,电缆203中的导体)相比更大的应变,并且可能在所述导体之前断裂。断裂导体603或605可以是在超过制造商的推荐的使用期间其中发生断裂的区段201已经承受过应力的指示。类似地,如果过应力指示电缆501包含仅一个非绞拧导体603,那么单个非绞拧导体603中的断裂可以是在超过制造商的推荐使用期间其中发生断裂的区段201已经承受过应力的指示。非绞拧导体603和605的特征,例如,材料、规格以及导体603和605是否是实心的或成股的,可以经选择使得导体603和605将会在经受刚好超过机电电缆103的设计可允许的工作负载的应变时断裂。
[0032]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。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。过应力指示电缆501可以连接到监测装置801。监测装置801可以位于(例如)海洋船舶101上,其中其它设备通过海洋船舶101部署到水中,举例来说,例如,浮头,或者部署在对应的区段201内部,其中来自监测装置801的数据以及从传感器组件104中收集的地震数据可以被传输到海洋船舶101。监测装置801可以是当断裂(例如,图8和图9中所描绘的断裂802)已经发生在过应力指示电缆501的非绞拧导体603和605中的一者中时用于确定的任何合适的装置,并且可以包含电力和电子硬件以及软件的任何合适的组合,以允许监测装置801监测过应力指示电缆501。举例来说,监测装置801可以仅是不具有软件的电气或电子硬件,或者可以是专用软件,或者是本身或通过单独的硬件接口运行能够与过应力指示电缆501介接的任何通用或专用计算装置的大型软件应用的一部分。监测装置801能够施加电压到通过非绞拧导体603和605所形成的电路并且通过所述电路驱动电流。监测装置801可以包含用于测量电路中的电阻和电流的安培表或欧姆表,并且可以具有:视觉显示器,例如,指示灯、LED读出器或LCD显示屏;听觉信令装置,例如,扬声器;或者可以是能够将数据传输到另一装置,例如,使用以太网连接、W1-F1、蓝牙、RF或有线或无线数据传输的任何其它方式。
[0033]监测装置801可以通过(例如)将电力供应到过应力指示电缆501而起作用。非绞拧导体603中的断裂可以使通过监测装置801和过应力指示电缆501形成的电路断开。监测装置801可以检测到电路已经断开,这可能指示在一个或多个非绞拧导体603和605中已经发生断裂。因为通过监测装置801供应到过应力指示电缆501的电流和电压可能仅是形成通过非绞拧导体603和/或605的电路所需的,所以允许监测装置801监测过应力指示电缆501所需的电流和电压的量可以小于操作一系列称重传感器或应变计所需的量。
[0034]具有过应力指示电缆501的监测装置801的使用可允许在电缆203中的任何导体断裂之前检测机电电缆103中的过应力状况。机电电缆103可随后得到修复,或者在机电电缆103的操作受损之前过量的张力得到缓解。
[0035]机电电缆103的每个区段201可以具有单独的过应力指示电缆501。当断裂发生在过应力指示电缆501中的一者中时,如果(例如)过应力指示电缆501用于形成并行电路,那么监测装置801可以能够指示机电电缆103的断裂所在的特定区段201。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。机电电缆103可以包含区段201、区段1002和区段1003。非绞拧导体603和605可以使用电阻器1004、1005、1006、1007、1008和1009连接,所述电阻器可以位于区段201、1002和1003中的每一个的起始和末端处的合适的连接器中。连接器也可以用于在区段之间连接非绞拧导体603和605,引起连接器和电阻器1004、1005、1006、1007、1008和1009在机电电缆103的长度上彼此并联。监测装置801可以从电源1001向电路供应电力,并且可以在电路中用(例如)安培表或欧姆表测量电阻或电流,所述安培表或欧姆表是监测装置801的一部分或连接到所述监测装置。如果发生断裂,那么非绞拧导体603和605中的一者中的断裂的存在可以通过并联电路中电阻的增大和电流的减小识别。电阻和电流的量值的变化可用于确定其中发生断裂的区段201。断裂越接近监测装置801,则可以通过监测装置801观察到的电阻的增大和电流的降低就越大。举例来说,如果区段1002中的非绞拧导体603断裂,那么电阻器1006、1007、1008和1009可以从并联电路中切断。如果非绞拧导体603和605的电阻以及连接器中的电阻器的电阻是已知的,那么电路中的电阻的增大或电流的降低可用于精确地计算通过非绞拧导体603和605中的一者中的断裂多少电阻器从电路中切断。其中发生断裂的区段可以基于切断的电阻器的数目确定。
[0036]其它电气方案可以用于确定在过应力指示电缆501中是否存在断裂。举例来说,电气方案可以使用单个非绞拧导体603或605来确定是否存在断裂。作为另一实例,监测装置801可以放置在区段201中,并且可以仅检测区段201内的过应力指示电缆501中的断裂。监测装置801可以将此信息传输到海洋船舶101,因为区段201可以具有用于将来自多个传感器的信号添加在一起、将它们数字化并且将它们传输到海洋船舶101的处理能力。监测装置801还可以在过应力指示电缆501中检测到的断裂上局部地储存信息。区段201中的每一个可以具有其自身的监测装置801。
[0037]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。在框1101中,过应力指示电缆可以连接到监测装置。举例来说,过应力指示电缆501中的非绞拧导体603和605中的一或两者可以使用任何合适的连接器连接到监测装置801。如果仅使用一个导体,那么另一个导体的角色可以由电缆203、强化部件或任何其它可供使用的
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