一种风电海缆的保护装置的制作方法

本实用新型涉及海洋工程领域，尤其是涉及一种风电海缆的保护装置。

背景技术：

随着我国对海洋可再生能源的开发力度的不断加强，特别是在海上风电领域的高速发展，海底电缆得到了越来越广泛的应用。风电海缆在海上风电领域的使用中，都需与刚性的风机基础上的j形管连接，但是由于海缆是在水下动态的工作环境中使用，其在与j形管的连接处往往会出现过度弯曲（即曲率过大及应力集中）的现象，使得该连接处发生疲劳失效的可能性比较高。

基于上述问题，目前常规采用的方法是在风电海缆与j形管喇叭口连接处采用中心定位保护装置配套弯曲限制器的形式进行弯曲防护，但常规的弯曲限制器主要是在静态环境中应用，通过自身的结构来限制海缆的弯曲，在海况极端的情况下，弯曲限制器的存在反而容易造成海缆因外力较大，不能柔顺弯曲，从而导致风电海缆发生折断损坏的情况。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、能够有效对风电海缆形成保护、确保风电海缆的使用寿命的保护装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种风电海缆的保护装置，包括用于抱紧海缆并卡接在j形管内确保海缆处于j形管中心位置的中心定位保护机构，所述的中心定位保护机构的后端连接有弯曲限制机构，所述的中心定位保护机构和所述的弯曲限制机构之间设置有弯曲防护机构，所述的弯曲防护机构包括具有供海缆穿过安装的中心通孔的柔性防弯管，所述的柔性防弯管为自前向后外径渐小的锥形管，所述的柔性防弯管的前端连接在所述的中心定位保护机构的后端，所述的柔性防弯管的后端连接有所述的弯曲限制机构。

所述的中心定位保护机构包括自前向后依次同轴设置的导向头、锥形圈、装夹轴和连接轴，所述的柔性防弯管的前端连接在所述的连接轴的后端。上述中心定位保护机构结构简单，导向头用于海缆的穿管导向安装，锥形圈起定位和密封作用，装夹轴用于海缆的夹紧固定，连接轴用于柔性防弯管的稳定安装连接。

所述的柔性防弯管的前端设置有刚性连接件，所述的连接轴的后端同轴设置有连接法兰，所述的连接法兰的后端面与所述的刚性连接件的前端面贴合固定连接。通过连接法兰和刚性连接件之间的贴合固定安装实现柔性防弯管与连接轴之间的稳定安装连接，刚性连接件确保连接处的刚度。

所述的连接法兰上设置有多个前后贯通的安装孔，所述的刚性连接件的前端面上设置有与所述的安装孔位置对应的安装螺孔，通过与所述的安装螺孔相配合的螺栓穿过所述的安装孔螺接在对应位置的所述的安装螺孔内实现所述的连接法兰与所述的柔性防弯管之间的固定安装。上述用于实现连接法兰和刚性连接件之间的连接结构简单，安装方便，成本低。

所述的柔性防弯管采用聚氨酯材料制成。采用聚氨酯材料制成的柔性防弯管，密度小，与海水密度基本相同，在海水环境中可视为零浮力，不会对海缆造成额外的重量影响；耐疲劳性能优异，不会因长工作寿命周期内，因反复弯曲造成的疲劳失效；防磨损性能也较好，不会因为海缆在水里的反复弯曲，造成海缆外护套与柔性防弯管内孔之间的过度磨损，从而确保了海缆的使用寿命。

所述的弯曲限制机构包括用于对伸出所述的柔性防弯管外部的海缆的悬浮段进行弯曲限制保护的悬浮限制保护段和用于对海缆入泥掩埋之前的平躺段进行弯曲限制保护的平躺限制保护段，所述的悬浮限制保护段由多个采用聚氨酯制成的具有供海缆穿过安装的所述的中心通孔的第一弯曲限制构件依次串联套接而成，所述的平躺限制保护段由多个采用金属材料制成的具有供海缆穿过安装的所述的中心通孔的第二弯曲限制构件依次串联套接而成，位于最前端的所述的第一弯曲限制构件连接在所述的柔性防弯管的后端，位于最后端的所述的第一弯曲限制构件与位于最前端的所述的第二弯曲限制构件相连接。由多个采用聚氨酯制成的第一弯曲限制构件依次串联套接而成的悬浮限制保护段可对伸出在柔性防弯管的外部的海缆的悬浮段实现较好的弯曲限制保护，为基于成本考量的常规选择；由于海况恶劣，特别是东南沿海在夏季经常出现的台风天气，造成水下海流对海缆的不断冲刷，导致海缆因自重不足而被不断移动，给海缆的使用性能造成严重的损害，严重时易导致事故的发生，基于上述原因，为了避免上述因海缆自重不足而造成事故的情况发生，针对海缆入泥掩埋之前的平躺段会引入一个配重的要求，防止其轻易被海流推动，在此处使用由多个金属材料制成的第二弯曲限制构件依次串联套接而成的平躺限制保护段，不仅可以对海缆起到有效的弯曲限制作用，同时有利于增加海缆的整体配重，从而有效降低因海缆自重不足而造成事故发生的风险。

所述的第一弯曲限制构件和所述的第二弯曲限制构件的结构相同，所述的第一弯曲限制构件由两个对称的结构单元通过螺栓锁紧形成，所述的第一弯曲限制构件包括自前向后依次设置的头部、颈部和尾部，所述的尾部设置为凸环结构，所述的头部内设置有与所述的凸环结构相配合的凹槽结构，所述的凸环结构和所述的凹槽结构相互咬合连接。上述弯曲限制构件结构简单，便于装配，成本低。

所述的柔性防弯管的后端同轴设置有具有所述的中心通孔的刚性安装段，所述的刚性安装段的后端具有所述的凸环结构，通过设置在所述的刚性安装段上的所述的凸环结构嵌入安装在位于最前端的所述的第一弯曲限制构件的凹槽结构内实现所述的弯曲限制机构与所述的柔性防弯管之间的连接。刚性安装段确保柔性防弯管与弯曲限制构件的稳定且有力的连接安装，通过与凹槽结构相配合的凸环结构，实现柔性防弯管与第一弯曲限制构件之间的简单快捷装配。

所述的导向头的头部为锥形结构，所述的导向头由对称两部分组成，所述的导向头的端面设置有环向螺栓孔；所述锥形圈由对称两部分组成，所述的锥形圈的外侧面为锥形结构，所述的锥形圈的端面设置环向通孔；所述装夹轴由对称两部分组成，所述的装夹轴的外表面设置有加强筋，所述的装夹轴的两侧边缘设置有侧板，所述的侧板上设置有螺栓孔，通过所述的螺栓孔利用螺栓连接装夹轴对称的两部分，并通过螺栓连接所述的导向头、锥形圈和装夹轴；所述的连接轴由对称两部分组成，所述的连接轴与所述的装夹轴一体设置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在中心定位保护机构和弯曲限制机构之间设置柔性防弯管，该柔性防弯管可起到动态弯曲加强作用，适于准动态及动态加载下的柔性风电海缆的弯曲保护，柔性防弯管为自前向后外径渐小的锥形管，实现了从海缆结构到j形管刚性结构之间刚度的过渡，可使海缆在海况极端的情况下发生一定程度的柔顺弯曲，同时又能防止海缆发生过度弯曲，从而有效降低了极端海况对海缆造成疲劳破坏的风险，对风电海缆形成有效的保护，确保了风电海缆的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中中心定位保护机构与柔性防弯管配合连接的剖视结构示意图；

图3为本实用新型中柔性防弯管与位于最前端的第一弯曲限制构件配合连接的剖视结构示意图；

图4为本实用新型配合安装在j形管内的结构示意图；

图5为本实用新型中第一或第二弯曲限制构件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1至图5所示，一种风电海缆的保护装置，包括用于抱紧海缆并卡接在j形管1内确保海缆处于j形管1中心位置的中心定位保护机构2，中心定位保护机构2的后端连接有弯曲限制机构3，中心定位保护机构2和弯曲限制机构3之间设置有弯曲防护机构，弯曲防护机构包括具有供海缆穿过安装的中心通孔k的柔性防弯管4，柔性防弯管4为自前向后外径渐小的锥形管，柔性防弯管4的前端连接在中心定位保护机构2的后端，柔性防弯管4的后端连接有弯曲限制机构3。

具体的，中心定位保护机构2包括自前向后依次同轴设置的导向头21、锥形圈22、装夹轴23和连接轴24，柔性防弯管4的前端连接在连接轴24的后端。

具体的，柔性防弯管4的前端设置有刚性连接件41，连接轴24的后端同轴设置有连接法兰241，连接法兰241的后端面与刚性连接件41的前端面贴合固定连接。

具体的，连接法兰241上设置有多个前后贯通的安装孔2411，刚性连接件41的前端面上设置有与安装孔2411位置对应的安装螺孔411，通过与安装螺孔411相配合的螺栓5穿过安装孔2411螺接在对应位置的安装螺孔411内实现连接法兰241与柔性防弯管4之间的固定安装。

具体的，柔性防弯管4采用聚氨酯材料制成。

具体的，弯曲限制机构3包括用于对伸出柔性防弯管4外部的海缆的悬浮段进行弯曲限制保护的悬浮限制保护段31和用于对海缆入泥掩埋之前的平躺段进行弯曲限制保护的平躺限制保护段32，悬浮限制保护段31由多个采用聚氨酯制成的具有供海缆穿过安装的中心通孔k的第一弯曲限制构件a依次串联套接而成，平躺限制保护段32由多个采用金属材料制成的具有供海缆穿过安装的中心通孔k的第二弯曲限制构件b依次串联套接而成，位于最前端的第一弯曲限制构件a连接在柔性防弯管4的后端，位于最后端的第一弯曲限制构件a与位于最前端的第二弯曲限制构件b相连接。

具体的，第一弯曲限制构件a和第二弯曲限制构件b的结构相同，第一弯曲限制构件a由两个对称的结构单元通过螺栓5锁紧形成，第一弯曲限制构件a包括自前向后依次设置的头部301、颈部302和尾部303，尾部303设置为凸环结构3031，头部301内设置有与凸环结构3031相配合的凹槽结构3011，凸环结构3031和凹槽结构3011相互咬合连接。

具体的，柔性防弯管4的后端同轴设置有具有中心通孔k的刚性安装段42，刚性安装段42的后端具有凸环结构3031，通过设置在刚性安装段42上的凸环结构3031嵌入安装在位于最前端的第一弯曲限制构件a的凹槽结构3011内实现弯曲限制机构3与柔性防弯管4之间的连接。

具体的，导向头21的头部为锥形结构，导向头21由对称两部分组成，导向头21的端面设置有环向螺栓孔211；锥形圈22由对称两部分组成，锥形圈22的外侧面为锥形结构，锥形圈22的端面设置环向通孔（图中未显示）；装夹轴23由对称两部分组成，装夹轴23的外表面设置有加强筋232，装夹轴23的两侧边缘设置有侧板233，侧板233上设置有螺栓孔（图中未显示），通过螺栓孔利用螺栓5连接装夹轴23对称的两部分，并通过螺栓5连接导向头21、锥形圈22和装夹轴23；连接轴24由对称两部分组成，连接轴24与装夹轴23一体设置。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围内。