一种便于维护的海缆装置

本发明属于结构设计，涉及一种海底系统，尤其涉及一种便于维护的海缆装置。

背景技术：

1、智慧海洋(intelligent ocean)以完善的海洋信息采集与传输体系为基础，以构建自主安全可控的海洋云环境为支撑，将海洋权益、管控、开发三大领域的装备和活动进行体系性整合，运用工业大数据和互联网大数据技术，实现海洋资源共享、海洋活动协同，挖掘新需求，创造新价值，达到智慧经略海洋的目的。

2、智慧海洋工程是“工业化+信息化”在海洋领域的深度融合，也是军民深度融合，全面提升经略海洋能力的整体解决方案。海洋信息系统是海洋管理能力的基础。我国是一个海洋大国，海域辽阔、活动主体高度分散、信息掌握难、沟通难的特点决定了不能沿用传统陆地的管控模式。依托强大的海洋信息系统，才能获得足够的海洋信息，及时全面了解海洋的情况；针对各种海洋自然灾害，突发事件，违法活动能及时采取正确的对策。确保海洋安宁、和谐。

3、人们之所以隔着山和大海还能通信、上网，海底光缆的作用功不可没。海底光缆又称海底通讯电缆，是用绝缘材料包裹的导线，铺设在海底，用来建立国家之间的电信传输，是保证全球各大区域网络之间能够互联互通的主动脉。海底光缆承担了目前全球90％的国际通信业务，是如今全世界信息通信的主要载体。目前，全球大约有450条海底光缆，总长约120万公里。在深海区域水温极为稳定；不易受到外界电磁波干扰和雷击，传输性能稳定；但海缆发生故障时，维护修理较为困难。因此，通信海缆系统对中继器的元件和海底线缆均要求有很高的可靠性。海缆系统的寿命通常设计在20年以上。然而，海缆容易受到船只抛锚，渔业捕捞等的人为损害，以及海潮流、波浪等使海缆与海底发生摩擦等的自然损害。因此海缆需要一层或二层钢丝铠装层。

4、一方面，与陆地光缆相比，海底光缆有很多优越性，例如铺设不需要挖坑道或用支架支撑，因而投资少，建设速度快。另一方面，海底电缆埋在深海，又要承受那么大的压强，铺设和维修都异常困难。一旦光缆出现问题，在茫茫大海中，从深达几百米甚至几千米的海床上找到直径不到10厘米的海缆，就如同大海捞针。再探测到光缆的断裂点，并将之打捞上来，重新接续好放回海底，其技术难度可想而知。海底电缆工程被世界各国公认为复杂困难的大型工程。由于施工技术复杂、水下作业难度大、施工精度要求严格、所需专业船舶设备门槛高，一直以来，海底电缆的抛石保护技术被少数国外厂家垄断，不仅价格高昂，且修复档期不定，经济和时间成本极高。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种便于维护的海缆装置，实现小损伤预警、大损伤维护及局部渗透应对等工作模式。该系统助力于国家智慧海洋工程建设，以机械工程、电子通信技术为核心，采用特制漂浮包+尖刺筒为主的机构模式，实现特制漂浮包a与b对应的漂浮定位与漂浮拉拽功能。

2、本发明采用以下技术方案实现：

3、一种便于维护的海缆装置，包括特制漂浮包a、特制漂浮包b、保护外壳、尖刺筒、信号收发单元和转轮；所述转轮设计为定方向桨叶结构，采用弹簧蓄力方式被压制在海缆下方，所述的海缆铺设成s型走向，一旦海缆升起离开下坑道，朝着固定方向滑动，即s方向顶点方向；所述保护外壳呈环状包裹海缆，在其所述保护外壳外部嵌入式固定有所述尖刺筒；所述的特制漂浮包a与b内充满了高密度液体，所述特制漂浮包a与b内中还设有低密度气体气囊，所述特制漂浮包a与b间隔交错铺设于保护外壳之上(高密度液体可保证特制漂浮包a由于重力作用铺于保护外壳上)；所述特制漂浮包b与保护外壳相连；所述尖刺筒用于在海水渗透进海缆后刺破特制漂浮包a和b，从而带动海缆上浮离开下坑道；所述的信号收发单元用于将海缆损坏位置传输给救援抢修设备。

4、上述技术方案中，进一步地，所述信号收发单元包括射频信号发射装置、射频信号接收装置、声波信号发射装置、声波信号接收装置；所述射频信号发射装置和声波信号发射装置各自设置有独特的编号；

5、所述射频信号发射装置设于特制漂浮包a中，并与特制漂浮包a中的气囊相绑定，当特制漂浮包a漂浮出海面时会激活处于睡眠状态的射频信号接收装置；所述射频信号接收装置接收到射频信号发射装置发出的信号，并将射频信号发射装置的编号传递给救援抢修设备；

6、所述声波信号发射装置被安置在特制漂浮包b中，并与特制漂浮包b中的气囊相绑定，所述特制漂浮包b的气囊通过连接绳与保护外壳相连接；当特制漂浮包b的气囊悬浮在海水中时会激活声波信号发射装置，声波信号接收装置接收到声波信号发射装置发出的信号，并向救援抢修设备提供声波信号发射装置的编号。

7、进一步地，所述尖刺筒贯穿保护外壳，所述尖刺筒包括上筒与下筒，上下筒之间以一片活动金属片隔开，所述金属片上端镶嵌有尖刺；下筒内装有遇到水会产生气泡的化学药剂，遇水后会推动金属片上移，从而使尖刺刺破特制漂浮包a和b。

8、本发明的发明原理为：

9、考虑到海洋环境的复杂性，一旦出现海缆破损、断裂，定位与维护均存在巨大的困难且维修的时间越长、带来的损失越大，亟需增强其自身的自主维护功能。在海缆出现小损伤时，及时发出预警、给出较为精确的定位信息，可以让维护人员及时将事故扼杀于萌芽之中，使日常维护工作更加有针对性；在海缆出现大损伤时，发出准确定位的同时，自主将断裂区域内海缆拉伸出下坑道，并拽动其向特定方向移动。在原有海缆s型排布的基础上，断裂海缆短时间内无需调运新的海缆，抢修人员能够在最短时间内完成修复工作、恢复海缆通信。

10、本发明的有益效果为：

11、本发明的一种便于维护的海缆装置，各部件设计巧妙、精准贴合，充分实现了封闭模式下的海缆日常维护与异常抢修功能。此外，信号收发单元与特制漂浮包内的射频信号发射装置相配合，大幅提升了整个系统的智能化程度。

12、本发明装置对于小损伤状况可及时预警；可使大损伤状况抢修时间大幅缩短；对损伤位置的定位较为精准；充分考虑到了局部渗透破坏因素；智能化程度较高。

技术特征：

1.一种便于维护的海缆装置，其特征在于，包括特制漂浮包a、特制漂浮包b、保护外壳、尖刺筒、信号收发单元和转轮；所述转轮设计为定方向桨叶结构，采用弹簧蓄力方式被压制在海缆下方，所述的海缆铺设成s型走向，一旦海缆升起离开下坑道，所述转轮朝着固定方向滑动，即s方向顶点方向；所述保护外壳呈环状包裹海缆，在其所述保护外壳外部嵌入式固定有所述尖刺筒；所述的特制漂浮包a与b内充满了高密度液体，所述特制漂浮包a与b内中还设有低密度气体气囊，所述特制漂浮包a与b间隔交错铺设于保护外壳之上；所述特制漂浮包b与保护外壳相连；所述尖刺筒用于在海水渗透进海缆后刺破特制漂浮包a和b，从而带动海缆上浮离开下坑道；所述的信号收发单元用于将海缆损坏位置传输给救援抢修设备。

2.根据权利要求1所述的便于维护的海缆装置，其特征在于，所述信号收发单元包括射频信号发射装置、射频信号接收装置、声波信号发射装置、声波信号接收装置；所述射频信号发射装置和声波信号发射装置上分别设置有编号；

3.根据权利要求1所述的便于维护的海缆装置，其特征在于，所述尖刺筒贯穿保护外壳，所述尖刺筒包括上筒与下筒，上下筒之间以一片活动金属片隔开，所述金属片上端镶嵌有尖刺；

技术总结
本发明公开一种便于维护的海缆装置，该装置包括特制漂浮包a、特制漂浮包b、保护外壳、尖刺筒、信号收发单元和转轮。所述的特制漂浮包a与b内充满了高密度液体与低密度气体气囊，a与b间隔交错铺设于保护外壳之上。海缆下方设计有转轮，设计为定方向桨叶结构，采用弹簧蓄力方式被压制在海缆下方，将转轮位置设计为S型从而将海缆铺设成S型，一旦海缆升起离开下坑道，转轮朝着固定方向滑动，即s方向顶点方向。本发明的便于维护的海缆装置，各部件设计巧妙、精准贴合，充分实现了封闭模式下的海缆日常维护与异常抢修功能。此外，信号收发单元与特制漂浮包内的射频信号发射装置相配合，大幅提升了整个系统的智能化程度。

技术研发人员：李文欣,吴俊义,邵中魁,董源,褚长勇,张巨勇,陆志平,龚友平,陈昌,王万强,陈国金
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12