海底電纜鋪設轉盤研究

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）

海底電纜在鋪設的過程中，受到海洋環境的限制，造成了海底電纜鋪設困難的問題。海底電纜具有傳輸的信號強、距離遠、成本低等優點，因此得到了越來越廣泛的應用。全球鋪設電纜的數量越來越多，規模越來越呆，給海底電纜的鋪設帶來了巨大的挑戰。海底電纜在鋪設的過程中需要用到專用的布纜船。通過對海底電纜鋪設設備的調研分析得到，現階段我國海底電纜的鋪設設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質量和效率，就需要進行旋轉式轉盤的設計與研制，通過利用研制的海底電纜鋪設的轉盤系統，可以有效的提高海底電纜的鋪設效率。

一、海底電纜鋪設轉盤的設計方案研究

海底電纜鋪設轉盤系統在工作的過程中，主要完成任務的就是轉盤的回轉任務。轉盤在回轉的過程中，需要經過加速運動、勻速運動和減速運動三個過程，才能夠完成海底電纜鋪設的整個過程。鋪設轉盤在工作時，需要保證海底電纜鋪設的速度可以調節，而且需要將電纜的的扭矩完全退掉。海底電纜鋪設轉盤系統，主要由動力機構、控制機構和機械機構等機構構成。在設計的過程中首先要根據海底電纜鋪設的參數，進行海底電纜鋪設轉盤的方案設計，詳細的分析鋪設轉盤的每一個部分，并且分析每一個部分之間的相互影響和相互制約關系，從而保證海底電纜鋪設轉盤的穩定高效工作，實現海底電纜鋪設轉盤工作過程的精確控制，最終實現轉盤系統最初的設計功能。

二、海底電纜鋪設轉盤的具體設計

現階段電纜鋪設轉盤的退扭方法主要有兩種，本文采用的電纜鋪設轉盤退扭的方式為抽高式。實現的方法是在轉盤的底部設計支撐部分，在電纜鋪設過程中，轉盤自動旋轉，通過這種方法就不會對電纜的自身產生扭矩，從而避免由于扭矩的存在導致電纜鋪設困難的問題，同時也避免了扭矩的存在對于電纜力學性能的影響。這種方式在工作的過程中是利用電纜自身的扭轉特性，因此在工作的過程中運行平穩，可以完全實現電纜鋪設的退扭。第二大部分是電纜的回轉機構，電纜鋪設的回轉機構的關鍵是動力的驅動部分。回轉的支撐部分可以為電纜的鋪設提供穩定的支撐，在工作的過程中，可以將電纜鋪設的一部分載荷傳遞到支撐系統中，這樣實現回轉驅動的動力要小一些，保證了回轉系統的高效和穩定運行。回轉的支撐部分主要的結構是一個大型的軸承結構，通過軸承的連接作用，可以實現轉盤的旋轉和轉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扭矩的載荷。定柱式支撐系統在轉盤的四周，安裝相應的回轉齒圈，回轉齒圈的外部和海底電纜鋪設轉盤相互連接，而回轉齒圈的內部則是由柱形軸和支座固定連接，在工作的過程中，首先是回轉系統的驅動部分，驅動轉盤開始旋轉，轉盤的旋轉就帶動回轉齒圈的外圈轉動，回轉齒圈就開始繞著內圈的柱形軸開始旋轉，這樣就實現了海底電纜鋪設轉盤回轉支撐裝置的功能。定柱式電纜鋪設轉盤支撐裝置，采用的原理簡單，用到的機構和設備較少，重量輕，在工作過程中產生的振動小，而且不容易發生轉盤的失穩，由于轉盤旋轉的過程帶動回轉齒圈的旋轉，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、結構集成，既可以承受軸向力，同時可以承受周向力及扭矩，而且在旋轉運動的過程中，運動的穩定性好，而且工作的壽命長。單排的接觸球軸承是一種應用普遍的軸承，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，工作穩定。

海底電纜鋪設轉盤在工作的過程中，另外一個重要的部分就是轉盤的動力驅動部分，海底電纜鋪設轉盤的驅動方式一般都采用液壓驅動的方式，液壓驅動系統分為四個小部分，第一小部分就是液壓系統的動力來源，就是能夠將其他形式的能量轉化為液壓系統能量的裝置，這種能量轉換的裝置常見的為液壓泵。第二個小部分就是執行部分，當動力源將其他形式的能量轉換為液壓能量之后，液壓的能量還需要再轉換成轉盤旋轉的機械能，這種動力的轉換機構一般采用的是液壓缸，或者是采用液壓馬達的方式。第三小部分就是調節控制裝置，通過調節裝置，可以調節液壓油的流量、壓力等參數，從而可以調節回轉轉盤的轉速和扭矩等參數，實現調節功能主要靠的是各種液壓閥門的組合。第四小部分就是驅動系統的輔助部分，指的是除了上述三個部分以外的輔助部分。液壓馬達是動力驅動系統的關鍵，如果液壓馬達選擇或者使用不當，會很難實現回轉轉盤最初設計的功能。液壓馬達根據轉速的不同，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，轉動的速度小，但是可以提高較大的工作扭矩，運行較為平穩。高速的液壓馬達在工作的過程中，轉動的速度快，但是提供的扭矩較小。在海底電纜鋪設轉盤的設計中，根據相應的設計參數，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，運行較為穩定。

結束語

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用，隨著海底電纜尺寸和規模的不斷變大，需要研究新型高效的鋪設轉盤裝置。鋪設轉盤在回轉的過程中，需要經過加速運動、勻速運動和減速運動的過程，才能夠完成海底電纜鋪設的整個過程。回轉轉盤的支撐部分主要的結構是一大型的軸承結構，通過軸承的連接作用，可以實現轉盤的旋轉以及轉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扭矩的載荷。海底電纜鋪設轉盤的驅動方式一般都采用液壓驅動的方式，液壓驅動系統分為四個部分，在海底電纜鋪設轉盤的設計中，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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