海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤研究

茍建元（山東海盛海洋工程集團有限公司工程公司 山東東營 257237）

海底電纜在鋪設(shè)的過程中，受到海洋環(huán)境的限制，造成了海底電纜鋪設(shè)困難的問題。海底電纜具有傳輸?shù)男盘枏姟⒕嚯x遠、成本低等優(yōu)點，因此得到了越來越廣泛的應(yīng)用。全球鋪設(shè)電纜的數(shù)量越來越多，規(guī)模越來越呆，給海底電纜的鋪設(shè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。海底電纜在鋪設(shè)的過程中需要用到專用的布纜船。通過對海底電纜鋪設(shè)設(shè)備的調(diào)研分析得到，現(xiàn)階段我國海底電纜的鋪設(shè)設(shè)備和工作效率需要進一步的提高和改進。要想不斷地提高我國海底電纜的鋪設(shè)質(zhì)量和效率，就需要進行旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)盤的設(shè)計與研制，通過利用研制的海底電纜鋪設(shè)的轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)，可以有效的提高海底電纜的鋪設(shè)效率。

一、海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤的設(shè)計方案研究

海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)在工作的過程中，主要完成任務(wù)的就是轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)任務(wù)。轉(zhuǎn)盤在回轉(zhuǎn)的過程中，需要經(jīng)過加速運動、勻速運動和減速運動三個過程，才能夠完成海底電纜鋪設(shè)的整個過程。鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤在工作時，需要保證海底電纜鋪設(shè)的速度可以調(diào)節(jié)，而且需要將電纜的的扭矩完全退掉。海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)，主要由動力機構(gòu)、控制機構(gòu)和機械機構(gòu)等機構(gòu)構(gòu)成。在設(shè)計的過程中首先要根據(jù)海底電纜鋪設(shè)的參數(shù)，進行海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤的方案設(shè)計，詳細的分析鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤的每一個部分，并且分析每一個部分之間的相互影響和相互制約關(guān)系，從而保證海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤的穩(wěn)定高效工作，實現(xiàn)海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤工作過程的精確控制，最終實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)最初的設(shè)計功能。

二、海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤的具體設(shè)計

現(xiàn)階段電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤的退扭方法主要有兩種，本文采用的電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤退扭的方式為抽高式。實現(xiàn)的方法是在轉(zhuǎn)盤的底部設(shè)計支撐部分，在電纜鋪設(shè)過程中，轉(zhuǎn)盤自動旋轉(zhuǎn)，通過這種方法就不會對電纜的自身產(chǎn)生扭矩，從而避免由于扭矩的存在導(dǎo)致電纜鋪設(shè)困難的問題，同時也避免了扭矩的存在對于電纜力學(xué)性能的影響。這種方式在工作的過程中是利用電纜自身的扭轉(zhuǎn)特性，因此在工作的過程中運行平穩(wěn)，可以完全實現(xiàn)電纜鋪設(shè)的退扭。第二大部分是電纜的回轉(zhuǎn)機構(gòu)，電纜鋪設(shè)的回轉(zhuǎn)機構(gòu)的關(guān)鍵是動力的驅(qū)動部分?；剞D(zhuǎn)的支撐部分可以為電纜的鋪設(shè)提供穩(wěn)定的支撐，在工作的過程中，可以將電纜鋪設(shè)的一部分載荷傳遞到支撐系統(tǒng)中，這樣實現(xiàn)回轉(zhuǎn)驅(qū)動的動力要小一些，保證了回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的高效和穩(wěn)定運行?；剞D(zhuǎn)的支撐部分主要的結(jié)構(gòu)是一個大型的軸承結(jié)構(gòu)，通過軸承的連接作用，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)盤與支撐底座的連接。采用的軸承既要能夠承受軸向的載荷，同時還要能夠承受周向以及翻轉(zhuǎn)扭矩的載荷。定柱式支撐系統(tǒng)在轉(zhuǎn)盤的四周，安裝相應(yīng)的回轉(zhuǎn)齒圈，回轉(zhuǎn)齒圈的外部和海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤相互連接，而回轉(zhuǎn)齒圈的內(nèi)部則是由柱形軸和支座固定連接，在工作的過程中，首先是回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的驅(qū)動部分，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤開始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)就帶動回轉(zhuǎn)齒圈的外圈轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)齒圈就開始繞著內(nèi)圈的柱形軸開始旋轉(zhuǎn)，這樣就實現(xiàn)了海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)支撐裝置的功能。定柱式電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤支撐裝置，采用的原理簡單，用到的機構(gòu)和設(shè)備較少，重量輕，在工作過程中產(chǎn)生的振動小，而且不容易發(fā)生轉(zhuǎn)盤的失穩(wěn)，由于轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的過程帶動回轉(zhuǎn)齒圈的旋轉(zhuǎn)，因此工作過程中需要用到的扭矩也較小。滾動軸承類型的支撐裝置也是目前使用較為廣泛的支撐類型。滾動軸承在工作的過程中，承受載荷好，而且體積小、結(jié)構(gòu)集成，既可以承受軸向力，同時可以承受周向力及扭矩，而且在旋轉(zhuǎn)運動的過程中，運動的穩(wěn)定性好，而且工作的壽命長。單排的接觸球軸承是一種應(yīng)用普遍的軸承，軸承的滾動元件為球形，球形滾珠和軸承滾道接觸，該類型的接觸承載的性能好，工作穩(wěn)定。

海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤在工作的過程中，另外一個重要的部分就是轉(zhuǎn)盤的動力驅(qū)動部分，海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動方式一般都采用液壓驅(qū)動的方式，液壓驅(qū)動系統(tǒng)分為四個小部分，第一小部分就是液壓系統(tǒng)的動力來源，就是能夠?qū)⑵渌问降哪芰哭D(zhuǎn)化為液壓系統(tǒng)能量的裝置，這種能量轉(zhuǎn)換的裝置常見的為液壓泵。第二個小部分就是執(zhí)行部分，當動力源將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為液壓能量之后，液壓的能量還需要再轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的機械能，這種動力的轉(zhuǎn)換機構(gòu)一般采用的是液壓缸，或者是采用液壓馬達的方式。第三小部分就是調(diào)節(jié)控制裝置，通過調(diào)節(jié)裝置，可以調(diào)節(jié)液壓油的流量、壓力等參數(shù)，從而可以調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速和扭矩等參數(shù)，實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能主要靠的是各種液壓閥門的組合。第四小部分就是驅(qū)動系統(tǒng)的輔助部分，指的是除了上述三個部分以外的輔助部分。液壓馬達是動力驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵，如果液壓馬達選擇或者使用不當，會很難實現(xiàn)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤最初設(shè)計的功能。液壓馬達根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同，主要分為高速和低速兩種。低速的液壓馬達在工作的過程中，轉(zhuǎn)動的速度小，但是可以提高較大的工作扭矩，運行較為平穩(wěn)。高速的液壓馬達在工作的過程中，轉(zhuǎn)動的速度快，但是提供的扭矩較小。在海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤的設(shè)計中，根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)，主要選用低速的大扭矩馬達，而且為多作用的馬達，這種馬達的重量輕，工作的效率高，運行較為穩(wěn)定。

結(jié)束語

海底電纜作為一種重要的傳輸工具，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，隨著海底電纜尺寸和規(guī)模的不斷變大，需要研究新型高效的鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤裝置。鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤在回轉(zhuǎn)的過程中，需要經(jīng)過加速運動、勻速運動和減速運動的過程，才能夠完成海底電纜鋪設(shè)的整個過程。回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的支撐部分主要的結(jié)構(gòu)是一大型的軸承結(jié)構(gòu)，通過軸承的連接作用，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)盤與支撐底座的連接。采用的軸承既要能夠承受軸向的載荷，同時還要能夠承受周向以及翻轉(zhuǎn)扭矩的載荷。海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動方式一般都采用液壓驅(qū)動的方式，液壓驅(qū)動系統(tǒng)分為四個部分，在海底電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)盤的設(shè)計中，選用低速的大扭矩馬達，而且為多作用的液壓馬達。

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