一种正态曲面的海底电缆冲刷防护装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种正态曲面的海底电缆冲刷防护装置，涉及海缆防冲刷装置领域。目前各类海缆的防护措施可靠性不高，仍然存在冲刷悬空风险，抵御意外撞击等风险的能力较差等问题。本发明专利技术包括防护套和与防护套一体的桩脚，防护套包括外壳和设于外壳下面的填充层，防护套的顶面为正太分布曲面，曲面从中间高点向左右两侧下降并与底面相连，海缆垂直于截面穿过防护套的中间底部，每节装置的桩脚数量为4个。正太分布曲面的特点可以有效避免由波浪引起海床孔隙水压力累积，阻断海床土力结构形成渗流通道，避免海缆收到向上的渗流力作用，有效防止海流冲刷，避免海缆形成悬空，保护海缆被意外碰撞所破坏，延长使用寿命。延长使用寿命。延长使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种正态曲面的海底电缆冲刷防护装置


[0001]本专利技术涉及海缆防冲刷装置领域，尤其涉及一种正态曲面的海底电缆冲刷防护装置。

技术介绍

[0002]目前，随着各类海洋平台，油气运输、岛屿电力输送工程的大力发展，海底电缆管线被工程界认为是最好、性价比最高、快捷且连续工作的方案，得到了广泛应用。20世纪50年代年世界上第一条海底电缆投入生产以来，绝大部分海底事故均源自管线冲刷，我国的管线事故统计也显示管线冲刷为最大原因。如埕导油田61条管线，仅8％未发生悬空，其余均呈现1
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3m至海床的悬空距离，平均悬空长度达到15m，最长区域达到30m。所以对海缆的防冲刷、防悬空治理极其重要。
[0003]现在海缆防冲刷施工技术一般采用机械挖沟，将海缆深埋于海床内，以减缓海流、波流对海缆的冲刷作用。波浪、海流、海床三者耦合的作用下，诱发海缆冲刷悬空事故的主要原因可分为三个部分：海流速度过快，引发海床泥沙启动，覆盖海缆泥沙剥离会形成不规则冲刷坑，冲刷坑造成海缆悬空，诱发横向失稳诱发涡激振动；波浪引起海床孔隙水压力累积，海床土力结构被破坏形成渗流通道，细粒物质随孔隙通道上渗至海床上方，向上的渗流力作用下加剧海缆脱离原有海缆沟产生悬空；海缆固有振动频率与缆线疲劳寿命紧密相连，且无保护的挖沟法填埋的海缆极易被意外碰撞所破坏。具体原理如图1所示。
[0004]海缆防冲刷的措施主要可以分为三类：1、主动防冲刷，即采用深埋、加固等措施防止横向海流作用，增加可被冲刷深度与增加海缆向下合力，防止海缆悬空，防止向上渗流力的作用；2、被动防冲刷，主要采用各种促淤措施，在波浪、海流、海床三者耦合的作用下增加泥沙的淤积作用；3、改变海缆材质，定制挠性软管增加海缆抗疲劳破坏，减少固有频率的二次破坏。
[0005]其中，主动防冲刷措施主要包括：挖沟法、水工布法、抛砂袋结合混凝土块覆盖、海床短桩支撑等措施；被动防冲刷措施主要包括：抛砂袋结合水草覆盖、海床短桩与仿生水草结合等措施；改变海缆材质措施主要运用挠性软管跨接等。目前各类防护措施可靠性不高，仍然存在冲刷悬空风险，抵御意外撞击等风险的能力较差等问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种正态曲面的海底电缆冲刷防护装置，以有效保护海缆防冲刷、防悬空，保护海缆被意外碰撞所破坏，提高海缆寿命为目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。
[0007]一种正态曲面的海底电缆冲刷防护装置，包括防护套和与防护套一体的桩脚，所述的防护套的顶面为曲面，底面为平面，顶面按左右向截面的曲线为相同的正太分布曲线，顶面为正太分布曲面，曲面从中间高点向左右两侧下降并与底面相连，海缆垂直于截面穿过防护套的中间底部，左右对称且轴向对称分布，正太分布曲线以截面底部中心为原点，左
右向为x轴，竖向为y轴，海缆轴向为z轴，顶面满足如下正太曲面方程：
[0008][0009]Z∈(5D,8D)
[0010]式中D为海底电缆直径，单位为m，标准差为αD，α的取值范围为(0.999,1.256)。每节装置的长度Z的长度范围为(5D,8D)，桩脚在x轴向的取点位置分别为
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2.6D处与+2.6D处，每节装置的桩脚数量为4
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6个。该装置通过正太分布曲面的顶面从电缆的左右和顶部进行全围防护，且正太分布曲面的特点可以有效避免由波浪引起海床孔隙水压力累积，阻断海床土力结构形成渗流通道，避免海缆收到向上的渗流力作用，有效防止海流冲刷，避免海缆形成悬空，固定住的海缆也能避免海缆横向失稳，避免海缆周围的涡激振动，在不改变海缆材质的情况下，该装置可以有效保护缆线，保护海缆被意外碰撞所破坏，延长使用寿命。
[0011]作为优选技术手段：所述的防护套包括外壳和设于外壳下面的填充层，所述的桩脚采用钢筋混凝土桩，桩脚与钢筋混凝土的外壳一体浇注，所述的填充层采用混凝土。在海缆敷设完成后再覆盖固定外壳，然后进行混凝土填充，该结构施工方便，可有效降低施工作业时间，降低施工成本。
[0012]作为优选技术手段：所述的防护套的顶面高点到底面的距离为0.38
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0.42m，外壳的厚度范围为0.05
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0.08m，防护套的长度Z的范围为1.8
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2.2m，所述的桩脚高度范围0.18
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0.25m。该尺寸范围能够有效保证结构强度，桩脚高度便于埋入固定整个装置。
[0013]作为优选技术手段：所述的桩脚下端向内倾斜，内倾角为15度
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25度范围。可以更牢固地固定于海底。
[0014]有益效果：该装置从电缆的左右和顶部进行全围防护，且正太分布曲面的特点可以有效避免由波浪引起海床孔隙水压力累积，阻断海床土力结构形成渗流通道，避免海缆收到向上的渗流力作用，有效防止海流冲刷，避免海缆形成悬空，固定住的海缆也能避免海缆横向失稳，避免海缆周围的涡激振动，在不改变海缆材质的情况下，该装置可以有效保护缆线，保护海缆被意外碰撞所破坏，延长使用寿命。
附图说明
[0015]图1是
技术介绍
中海底电缆冲刷示意图。
[0016]图2是本专利技术结构原理示意图。
[0017]图3是本专利技术断面原理示意图。
[0018]图2、3中：1、防护套；101、外壳；102、填充层；2、桩脚；3、海缆。
具体实施方式
[0019]以下结合说明书附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。
[0020]如图2、3所示，一种正态曲面的海底电缆冲刷防护装置，包括防护套1和与防护套1一体的桩脚2，防护套1的顶面为曲面，底面为平面，顶面按左右向截面的曲线为相同的正太分布曲线，顶面为正太分布曲面，曲面从中间高点向左右两侧下降并与底面相连，海缆3垂直于截面穿过防护套1的中间底部，左右对称且轴向对称分布，正太分布曲线以截面底部中心为原点，左右向为x轴，竖向为y轴，海缆3轴向为z轴，顶面满足如下正太曲面方程：
[0021][0022]Z∈(5D,8D)
[0023]式中D为海底电缆直径，单位为m，标准差为αD，α的取值范围为(0.999,1.256)。每节装置的长度Z的长度范围为(5D,8D)，桩脚2在x轴向的取点位置分别为
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2.6D处与+2.6D处，每节装置的桩脚2数量为4个，防护套1包括外壳101和设于外壳101下面的填充层102，防护套1的顶面高点到底面的距离为0.4m，外壳101的厚度为0.05m，防护套1的长度Z的为12m，桩脚2高度为0.2m，桩脚2采用钢筋混凝土桩，桩脚2与钢筋混凝土的外壳101一体浇注，填充层102采用混凝土，桩脚2下端向内倾斜，内倾角为20度，可以更牢固地固定于海底，本实例的海缆3直径为0.3m，水深约为25m。
[0024]施工时，首先挖掘海缆沟，平均挖深1.5m，在海缆沟中间敷设海缆3，然后把带桩脚2的外壳101敷设在海缆3上，桩脚2压入海缆沟底，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正态曲面的海底电缆冲刷防护装置，其特征在于：包括防护套(1)和与防护套(1)一体的桩脚(2)，所述的防护套(1)的顶面为曲面，底面为平面，顶面按左右向截面的曲线为相同的正太分布曲线，顶面为正太分布曲面，曲面从中间高点向左右两侧下降并与底面相连，海缆(3)垂直于截面穿过防护套(1)的中间底部，左右对称且轴向对称分布，正太分布曲线以截面底部中心为原点，左右向为x轴，竖向为y轴，海缆(3)轴向为z轴，顶面满足如下正太曲面方程：Z∈(5D,8D)式中D为海底电缆直径，单位为m，标准差为αD，α的取值范围为(0.999,1.256)。每节装置的长度Z的长度范围为(5D,8D)，桩脚(2)在x轴向的取点位置分别为
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2.6D处与+2.6D处，每节装置的桩脚(2)数量为4
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6个。2.根据权利要求1所述的一种正态曲面的海底电缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛贇，钱钢，孙志林，陈范君，闫循平，康纬，张引贤，李世强，孙璐，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司舟山供电公司，
类型：发明
国别省市：