海底电缆铺设转盘研究

苟建元（山东海盛海洋工程集团有限公司工程公司 山东东营 257237）

海底电缆在铺设的过程中，受到海洋环境的限制，造成了海底电缆铺设困难的问题。海底电缆具有传输的信号强、距离远、成本低等优点，因此得到了越来越广泛的应用。全球铺设电缆的数量越来越多，规模越来越呆，给海底电缆的铺设带来了巨大的挑战。海底电缆在铺设的过程中需要用到专用的布缆船。通过对海底电缆铺设设备的调研分析得到，现阶段我国海底电缆的铺设设备和工作效率需要进一步的提高和改进。要想不断地提高我国海底电缆的铺设质量和效率，就需要进行旋转式转盘的设计与研制，通过利用研制的海底电缆铺设的转盘系统，可以有效的提高海底电缆的铺设效率。

一、海底电缆铺设转盘的设计方案研究

海底电缆铺设转盘系统在工作的过程中，主要完成任务的就是转盘的回转任务。转盘在回转的过程中，需要经过加速运动、匀速运动和减速运动三个过程，才能够完成海底电缆铺设的整个过程。铺设转盘在工作时，需要保证海底电缆铺设的速度可以调节，而且需要将电缆的的扭矩完全退掉。海底电缆铺设转盘系统，主要由动力机构、控制机构和机械机构等机构构成。在设计的过程中首先要根据海底电缆铺设的参数，进行海底电缆铺设转盘的方案设计，详细的分析铺设转盘的每一个部分，并且分析每一个部分之间的相互影响和相互制约关系，从而保证海底电缆铺设转盘的稳定高效工作，实现海底电缆铺设转盘工作过程的精确控制，最终实现转盘系统最初的设计功能。

二、海底电缆铺设转盘的具体设计

现阶段电缆铺设转盘的退扭方法主要有两种，本文采用的电缆铺设转盘退扭的方式为抽高式。实现的方法是在转盘的底部设计支撑部分，在电缆铺设过程中，转盘自动旋转，通过这种方法就不会对电缆的自身产生扭矩，从而避免由于扭矩的存在导致电缆铺设困难的问题，同时也避免了扭矩的存在对于电缆力学性能的影响。这种方式在工作的过程中是利用电缆自身的扭转特性，因此在工作的过程中运行平稳，可以完全实现电缆铺设的退扭。第二大部分是电缆的回转机构，电缆铺设的回转机构的关键是动力的驱动部分。回转的支撑部分可以为电缆的铺设提供稳定的支撑，在工作的过程中，可以将电缆铺设的一部分载荷传递到支撑系统中，这样实现回转驱动的动力要小一些，保证了回转系统的高效和稳定运行。回转的支撑部分主要的结构是一个大型的轴承结构，通过轴承的连接作用，可以实现转盘的旋转和转盘与支撑底座的连接。采用的轴承既要能够承受轴向的载荷，同时还要能够承受周向以及翻转扭矩的载荷。定柱式支撑系统在转盘的四周，安装相应的回转齿圈，回转齿圈的外部和海底电缆铺设转盘相互连接，而回转齿圈的内部则是由柱形轴和支座固定连接，在工作的过程中，首先是回转系统的驱动部分，驱动转盘开始旋转，转盘的旋转就带动回转齿圈的外圈转动，回转齿圈就开始绕着内圈的柱形轴开始旋转，这样就实现了海底电缆铺设转盘回转支撑装置的功能。定柱式电缆铺设转盘支撑装置，采用的原理简单，用到的机构和设备较少，重量轻，在工作过程中产生的振动小，而且不容易发生转盘的失稳，由于转盘旋转的过程带动回转齿圈的旋转，因此工作过程中需要用到的扭矩也较小。滚动轴承类型的支撑装置也是目前使用较为广泛的支撑类型。滚动轴承在工作的过程中，承受载荷好，而且体积小、结构集成，既可以承受轴向力，同时可以承受周向力及扭矩，而且在旋转运动的过程中，运动的稳定性好，而且工作的寿命长。单排的接触球轴承是一种应用普遍的轴承，轴承的滚动元件为球形，球形滚珠和轴承滚道接触，该类型的接触承载的性能好，工作稳定。

海底电缆铺设转盘在工作的过程中，另外一个重要的部分就是转盘的动力驱动部分，海底电缆铺设转盘的驱动方式一般都采用液压驱动的方式，液压驱动系统分为四个小部分，第一小部分就是液压系统的动力来源，就是能够将其他形式的能量转化为液压系统能量的装置，这种能量转换的装置常见的为液压泵。第二个小部分就是执行部分，当动力源将其他形式的能量转换为液压能量之后，液压的能量还需要再转换成转盘旋转的机械能，这种动力的转换机构一般采用的是液压缸，或者是采用液压马达的方式。第三小部分就是调节控制装置，通过调节装置，可以调节液压油的流量、压力等参数，从而可以调节回转转盘的转速和扭矩等参数，实现调节功能主要靠的是各种液压阀门的组合。第四小部分就是驱动系统的辅助部分，指的是除了上述三个部分以外的辅助部分。液压马达是动力驱动系统的关键，如果液压马达选择或者使用不当，会很难实现回转转盘最初设计的功能。液压马达根据转速的不同，主要分为高速和低速两种。低速的液压马达在工作的过程中，转动的速度小，但是可以提高较大的工作扭矩，运行较为平稳。高速的液压马达在工作的过程中，转动的速度快，但是提供的扭矩较小。在海底电缆铺设转盘的设计中，根据相应的设计参数，主要选用低速的大扭矩马达，而且为多作用的马达，这种马达的重量轻，工作的效率高，运行较为稳定。

结束语

海底电缆作为一种重要的传输工具，得到了越来越广泛的应用，随着海底电缆尺寸和规模的不断变大，需要研究新型高效的铺设转盘装置。铺设转盘在回转的过程中，需要经过加速运动、匀速运动和减速运动的过程，才能够完成海底电缆铺设的整个过程。回转转盘的支撑部分主要的结构是一大型的轴承结构，通过轴承的连接作用，可以实现转盘的旋转以及转盘与支撑底座的连接。采用的轴承既要能够承受轴向的载荷，同时还要能够承受周向以及翻转扭矩的载荷。海底电缆铺设转盘的驱动方式一般都采用液压驱动的方式，液压驱动系统分为四个部分，在海底电缆铺设转盘的设计中，选用低速的大扭矩马达，而且为多作用的液压马达。

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