專利名稱：海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在實(shí)驗(yàn)室模擬彎曲、拉伸變化過程中海底光纜的動(dòng)態(tài) 力學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝置。
背景技術(shù)：
海底光纜的力學(xué)性能很重要，相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)海底光 纜規(guī)定了拉伸性能試驗(yàn)條件和裝置，根據(jù)纜在承受拉伸載荷時(shí)的纜體伸 長(zhǎng)應(yīng)變、纜內(nèi)光纖伸長(zhǎng)應(yīng)變和附加光衰耗對(duì)纜作出評(píng)價(jià)。
在進(jìn)行上述試驗(yàn)時(shí)，盡管在承受張力載荷時(shí)纜體和纜內(nèi)光纖被拉伸而 產(chǎn)生應(yīng)變，但這只是被測(cè)成品纜"靜態(tài)"結(jié)果，并不能表征纜在運(yùn)輸、 施工和運(yùn)行中的"動(dòng)態(tài)"性能。
海底光纜在運(yùn)行中敷設(shè)或埋設(shè)在并不平坦的海底，在承受水壓的同時(shí) 會(huì)有起伏和彎曲。
海底光纜包括纜的工廠接頭在內(nèi)在運(yùn)輸過程中要多次盤繞，在施工過 程中要全程通過施工船的放線導(dǎo)輪，在海上接頭時(shí)海纜不可避免地會(huì)有 較小的彎曲，在登陸時(shí)肯定會(huì)有余纜需要盤留。在這些彎曲過程中光纜 始終處于承受張力的狀態(tài)并引入扭矩，在維修打撈時(shí)受力和扭轉(zhuǎn)更甚。
海底光纜的鎧裝層在受到張力時(shí)會(huì)扭轉(zhuǎn)，過度的扭轉(zhuǎn)即使張力并不大 也足以損壞光纜。因此，僅按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作的靜態(tài)拉伸試驗(yàn)是不夠的， 不足以全面評(píng)估纜的整體性能，也不能據(jù)此指導(dǎo)海底光纜的施工和運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服僅作靜態(tài)拉伸試驗(yàn)不足以全面評(píng)估海底光纜的整體性能和 指導(dǎo)海底光纜的施工和運(yùn)行的局限性，本發(fā)明提供一種海底光纜的動(dòng)態(tài) 力學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝置，模擬海底光纜在承受拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)等動(dòng) 態(tài)力學(xué)狀態(tài)下測(cè)量試驗(yàn)海底光纜兩端的張力、纜的伸長(zhǎng)應(yīng)變量、纜的左 右旋轉(zhuǎn)方向、纜的旋轉(zhuǎn)角度大小，以及纜內(nèi)光纖的伸長(zhǎng)應(yīng)變量和附加光 衰耗。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種海底光纜的動(dòng)態(tài)力 學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝置，其特征在于包括下列部件組成(1)"臺(tái)臥式 拉力試驗(yàn)機(jī)，部件(1)是該拉力試驗(yàn)機(jī)的連接件，其中l(wèi)a端連接錨定 靜端，lb端連接拉力試驗(yàn)機(jī)的拉伸端，(2) —個(gè)由大扭矩可逆低速電機(jī) 驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)輪，(3)被測(cè)試的海底光纜，(4)可插入的管式海纜接頭盒 或者工廠接頭，(5)帶角度輸出傳感器的可旋轉(zhuǎn)海纜連接夾具，(6)與 海纜連接的固定夾具，(7)牽引鋼絲繩，(8)從動(dòng)輪，(9)位移傳感器, (10)拉力傳感器，(11) 一臺(tái)拉力變換器，(12) —臺(tái)光纖應(yīng)變分析測(cè)量 儀，(13) —臺(tái)角度變換器，(14) 一臺(tái)位移變換器，(15) —臺(tái)中央處理 器計(jì)算機(jī)，(16) —臺(tái)大扭矩可逆低速電機(jī)，(17)光纖環(huán)接端頭，(18)—臺(tái) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，(19)兩個(gè)臨時(shí)固定夾具；
海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法，其特征在于包含下列步驟和方
法
(1) 海底光纜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法的準(zhǔn)備工作
a、 試驗(yàn)用海底光纜的總長(zhǎng)度為120米，從盤繞的成品光纜上至少放 出10米，先用第一個(gè)臨時(shí)固定夾具固定光纜的鎧裝層，隨后再放出100 米用第二個(gè)臨時(shí)固定夾具固定光纜的鎧裝層，使兩個(gè)臨時(shí)固定夾具之間 試驗(yàn)光纜有效長(zhǎng)度為100米，再繼續(xù)放出光纜，在離第二個(gè)臨時(shí)固定夾 后IO米處截?cái)?，該臨時(shí)固定夾具在試驗(yàn)前不能放松或取消
b、 如果試驗(yàn)包括管式海纜接頭盒或工廠接頭，則在100米段的30米 處開斷，按規(guī)定程序安裝管式海纜接頭盒或工廠接頭；
c、 在兩個(gè)臨時(shí)固定夾具的內(nèi)側(cè)安裝海纜固定夾具，并與串有拉力傳 感器的鋼絲繩連接，使受試海纜與鋼絲繩呈一閉環(huán)，套在主動(dòng)輪和從動(dòng) 輪上，由臥式拉力試驗(yàn)機(jī)的錨定靜端和拉伸動(dòng)端拉至不松脫；
d、 在試驗(yàn)海纜段內(nèi)裝上位移傳感器；
e、 在被試驗(yàn)海纜的一端把纜內(nèi)光纖串接，在纜的另一端把環(huán)接光纖 的輸入和輸出端接入光纖應(yīng)變分析測(cè)量?jī)x，其余光纖頭尾相接形成環(huán)路， 如果儀器有足夠的分辨率，也可以不環(huán)接光纖，而直接檢測(cè)每一根光纖；
f、 將角度傳感器、拉力傳感器和光纖衰變信號(hào)輸出經(jīng)相應(yīng)的角度、拉 力、位移變換器、光纖分析儀變成電信號(hào)輸入中央處理器；
(2) 海底光纜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法分下列步驟進(jìn)行
a、檢查并正確接好各試驗(yàn)部件和儀器的機(jī)械連接、光學(xué)連接和電連
接，確保各部分工作正常、可靠和安全；
b、 啟動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)和光纖分析儀，緩慢勻速地施加張力至光纜的長(zhǎng) 期拉伸負(fù)荷值、工作拉伸負(fù)荷值、短暫拉伸負(fù)荷值，在這些力值點(diǎn)上按 規(guī)定或要求保持適當(dāng)時(shí)間并啟動(dòng)可逆低速電機(jī)，使海底光纜在臥式拉力 試驗(yàn)機(jī)拉緊的情況下再加上大扭矩可逆低速電機(jī)拖動(dòng)主動(dòng)輪緩慢小幅度 地可逆往復(fù)擺動(dòng)，來摸擬海纜在線動(dòng)態(tài)張力變化情況下各參數(shù)的變化狀 況；
c、 如果試驗(yàn)包括管式海纜接頭盒或工廠接頭，則按規(guī)定或要求施加張 力，通過或不通過主動(dòng)輪；
d、 在中央處理器上直接讀取或自動(dòng)記錄被測(cè)試海底光纜在動(dòng)態(tài)力學(xué) 變化情況下纜兩端的張力、纜的伸長(zhǎng)應(yīng)變量、纜的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)角度， 以及纜內(nèi)光纖的伸長(zhǎng)應(yīng)變量和纜內(nèi)光纖的附加光衰耗諸數(shù)據(jù)顯示直讀或 輸送入中央處理器記錄并處理；
(3)分析得出的試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)供海底光纜的研究、設(shè)計(jì)、工藝制 造、質(zhì)量監(jiān)控、施工和應(yīng)用部門領(lǐng)導(dǎo)作為指導(dǎo)工作的依據(jù)；
上述對(duì)光纜施加張力的裝置是由液壓或者機(jī)械傳動(dòng)的拉力試驗(yàn)機(jī)和 由模擬海底光纜內(nèi)動(dòng)態(tài)內(nèi)應(yīng)力的大扭矩可逆低速變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)套在主動(dòng) 輪從動(dòng)輪上的海底光纜與鋼絲繩共同完成的，并通過拉力傳感器顯示或 者輸出電子信號(hào)，主動(dòng)輪的半徑應(yīng)》海底光纜接頭總成最小允許彎曲半 徑；上述帶有角度傳感器的可旋轉(zhuǎn)夾具是采用承受高強(qiáng)度破斷力的旋轉(zhuǎn) 連接器，連接在該連接器的動(dòng)端安裝有測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度的電磁傳感器，通 過角度變換器變成電信號(hào)輸入中央處理器顯示或者記錄；上述安裝在海 底光纜試驗(yàn)段中部任意位置的伸長(zhǎng)應(yīng)變測(cè)'量裝置是帶位移刻度的機(jī)械式 裝置、帶光柵的光電式、電磁式、霍爾元件之類傳感裝置讀出并記錄海 底光纜在受動(dòng)態(tài)應(yīng)力情況下的伸長(zhǎng)應(yīng)變量；上述光纖應(yīng)變分析測(cè)量?jī)x是 在向海底光纜施加動(dòng)態(tài)彎曲、張力時(shí)同時(shí)讀出或記錄纜內(nèi)光纖的應(yīng)變和 光衰耗量的測(cè)尊儀表；上述可以插入的海底光纜接頭盒或海底光纜工廠 接頭，可同時(shí)檢測(cè)光纜和接頭盒關(guān)鍵部件的動(dòng)態(tài)性能。
本發(fā)明的有益效果是將海底光纜在模擬更接近于纜的實(shí)際使用中受 彎曲、受扭轉(zhuǎn)和軸向拉伸等動(dòng)態(tài)力學(xué)變化狀態(tài)下，試驗(yàn)測(cè)定纜的伸長(zhǎng)應(yīng)
變量、纜的左右旋傳方向及旋轉(zhuǎn)角度及纜內(nèi)光纖伸長(zhǎng)應(yīng)變量和附加光衰 耗諸技術(shù)參數(shù)及其相互關(guān)系，以便從整體上評(píng)價(jià)海底光纜的質(zhì)量水平， 為科學(xué)指導(dǎo)海底光纜的研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù) 基礎(chǔ)，避免盲用性，比"靜態(tài)"力學(xué)拉伸性能試驗(yàn)具有更高的使用價(jià)值 和意義。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。 圖1是本發(fā)明試驗(yàn)裝置連接示意圖。
圖2是本發(fā)明在對(duì)海底光纜被試驗(yàn)段試樣取樣長(zhǎng)度示意圖。 圖3是海底光纜在承受短暫拉伸負(fù)荷下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)示意圖。 圖4是海底光纜在長(zhǎng)期工作負(fù)荷下動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)示意圖。 圖5是海底光纜和軟接頭在長(zhǎng)期工作負(fù)荷值下的綜合動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試 驗(yàn)示意圖。
圖6是海底光纜和接頭盒在長(zhǎng)期工作負(fù)荷值下的綜合動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試 驗(yàn)示意圖。
在圖1圖一圖6中l(wèi).臥式拉力試驗(yàn)機(jī)連接件，其中l(wèi)a端是連接錨定 靜端，lb端是連接拉力試驗(yàn)機(jī)拉伸端，2.主動(dòng)輪，3.被測(cè)試海底光纜，4. 可插入的管式海纜接頭盒或者工廠接頭，5.帶角度輸出傳感器的可旋轉(zhuǎn)海 纜連接夾具，6.與海纜連接的固定夾具，此夾具也可以用上項(xiàng)(5)代替 7.牽引鋼絲繩，8.從動(dòng)輪，9.位移傳感器，IO.拉力傳感器，ll.拉力變換器， 12.含光源和光功率計(jì)的光纖分析測(cè)試儀，13.角度變換器，14.位移變換器， 15.中央處理器計(jì)算機(jī)，16.大扭矩可逆低速電機(jī)，17.光纖環(huán)接端頭，18. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，19.臨時(shí)固定夾具，20.海纜端頭。
具體實(shí)施方式
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一種海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝置，其特征在于包括下列 部件組成(1) 一臺(tái)臥式拉力試驗(yàn)機(jī)，部件(1)是該拉力試驗(yàn)機(jī)的連接 件，其中l(wèi)a端連接錨定靜端，lb端連接拉力試驗(yàn)機(jī)的拉伸端，(2) —個(gè) 由大扭矩可逆低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)輪，(3)被測(cè)試的海底光纜，(4)可 插入的管式海纜接頭盒或者工廠接頭，(5)帶角度輸出傳感器的可旋轉(zhuǎn) 海纜連接夾具，(6)與海纜連接的固定夾具，(7)牽引鋼絲繩，(8)從
動(dòng)輪，(9)位移傳感器，(10)拉力傳感器，(11) 一臺(tái)拉力變換器(12) 一臺(tái)含光源的光纖應(yīng)變分析測(cè)量?jī)x，(13) —臺(tái)角度變換器，(14) 一臺(tái) 位移變換器，(15) —臺(tái)中央處理器，(16)大扭矩可逆低速電機(jī)，(17) 光纖端接裝置，(18) —臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法，其特征在于包含下列步驟和方
法
(1) 海底光纜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法的準(zhǔn)備工作
a、 試驗(yàn)用海底光纜的總長(zhǎng)度為120米，從盤繞的成品光纜上至少放 出10米，先用第一個(gè)臨時(shí)固定夾具(19)固定光纜的鎧裝層，隨后再放 出100米用第二個(gè)臨時(shí)固定夾具(19)固定光纜的鎧裝層，使兩個(gè)臨時(shí) 固定夾具之間試驗(yàn)光纜有效長(zhǎng)度為100米，再繼續(xù)放出光纜，在離第二 個(gè)臨時(shí)固定夾具(19)后10米處截?cái)?，該臨時(shí)固定夾具(19)在試驗(yàn)前 不能放松或取消；
b、 如果試驗(yàn)包括管式海纜接頭盒或工廠接頭(4),則在100米段的 30米處開斷，按規(guī)定程序安裝管式海纜接頭盒或工廠接頭(4);
c、 在兩個(gè)臨時(shí)固定夾具的內(nèi)側(cè)安裝海纜固定夾具(5) (6),并與串 有拉力傳感器(10)的鋼絲繩(7)連接，使受試海纜(3)與鋼絲繩(7) 呈一閉環(huán)，套在主動(dòng)輪(2)和從動(dòng)輪(8)上，由臥式拉力試驗(yàn)機(jī)的錨 定靜端(la)和拉伸動(dòng)端(lb)拉至不松脫；
d、 在試驗(yàn)海纜段內(nèi)裝上位移傳感器(9);
e、 在被試驗(yàn)海纜的一端把纜內(nèi)光纖串接(17)，在纜的另一端把環(huán)接 光纖的輸入和輸出端接入光纖應(yīng)變分析測(cè)量?jī)x(12)，其余光纖頭尾相接 形成環(huán)路，如果儀器有足夠的分辨率，也可以不環(huán)接光纖，而直接檢測(cè) 每一根光纖；
f、 將角度傳感器(5)、拉力傳感器(10)和光纖衰變信號(hào)輸出(17) 經(jīng)相應(yīng)的角度、拉力、位移變換器、光纖分析儀(12)變成電信號(hào)輸入 中央處理器(15);.
(2) 海底光纜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法分下列步驟進(jìn)行
a、檢查并正確接好各試驗(yàn)部件和儀器的機(jī)械連接、光學(xué)連接和電連 接，確保各部分工作正常、可靠和安全；b、 啟動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)和光纖分析儀(12)，緩慢勻速地施加張力至光纜 的長(zhǎng)期拉伸負(fù)荷值、工作拉伸負(fù)荷值、短暫拉伸負(fù)荷值，在這些力值點(diǎn) 上按規(guī)定或要求保持適當(dāng)時(shí)間并啟動(dòng)可逆低速電機(jī)，使海底光纜(3)在 臥式拉力試驗(yàn)機(jī)拉緊的情況下再加上大扭矩可逆低速電機(jī)(16)拖動(dòng)主 動(dòng)輪(2)緩慢小幅度地可逆往復(fù)擺動(dòng)，來摸擬海纜在線動(dòng)態(tài)張力變化情 況下各參數(shù)的變化狀況；
c、 如果試驗(yàn)包括管式海纜接頭盒或工廠接頭(4),則按規(guī)定或要求施 加張力，通過或不通過主動(dòng)輪(2);
d、 在中央處理器(15)上直接讀取或自動(dòng)記錄被測(cè)試海底光纜(3) 在動(dòng)態(tài)力學(xué)變化情況下纜兩端的張力、纜的伸長(zhǎng)應(yīng)變量、纜的旋轉(zhuǎn)方向 及旋轉(zhuǎn)角度，以及纜內(nèi)光纖的伸長(zhǎng)應(yīng)變量和纜內(nèi)光纖的附加光衰耗諸數(shù) 據(jù)顯示直讀或輸送入中央處理器記錄并處理；
(3)分析得出的試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)供海底光纜的研究、設(shè)計(jì)、工藝制 造、質(zhì)量監(jiān)控、施工和應(yīng)用部門領(lǐng)導(dǎo)作為指導(dǎo)工作的依據(jù)；上述對(duì)光纜 施加張力的裝置是由液壓或者機(jī)械傳動(dòng)的拉力試驗(yàn)機(jī)(1)和由模擬海底 光纜內(nèi)動(dòng)態(tài)內(nèi)應(yīng)力的大扭矩可逆低速變速電機(jī)(16 )驅(qū)動(dòng)套在主動(dòng)輪(2 )、 從動(dòng)輪(8)上的海底光纜(3)與鋼絲繩(7)共同完成的，并通過拉力 傳感器(10)顯示或者輸出電子信號(hào)，主動(dòng)輪(2)的半徑應(yīng)》海底光纜 (3)接頭總成最小允許彎曲半徑;上述牽引鋼絲繩(7)采用的是本身 無扭矩的多股無捻鋼絲繩；上述帶有角度傳感器的可旋轉(zhuǎn)夾具(5)是采 用承受大于800kN高強(qiáng)度破斷力的旋轉(zhuǎn)連接器連接的，在該連接器的動(dòng) 端安裝有測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度的電磁傳感器(5) (6)通過角度變換器(13)變 成電信號(hào)輸入中央處理器(15)顯示或者記錄；上述安裝在海底光纜試 驗(yàn)段(3)中部任意位置的伸長(zhǎng)應(yīng)變測(cè)量裝置(10)是帶位移刻度的機(jī)械 式裝置、帶光柵的光電式、電磁式、霍爾元件之類傳感裝置讀出并記錄 海底光纜在受動(dòng)態(tài)應(yīng)力情況下的伸長(zhǎng)應(yīng)變量，常用的框式位移測(cè)量裝置， 簡(jiǎn)易測(cè)量可用市售盤式直讀式數(shù)顯測(cè)微計(jì)，例如采用市售分辨率優(yōu)于 0.001毫米的電容式直線位移傳感器；上述光纖應(yīng)變分析測(cè)量?jī)x是在向海 底光纜(3)施加動(dòng)態(tài)彎曲、張力時(shí)同時(shí)讀出或記錄纜內(nèi)光纖的應(yīng)變和光 衰耗量的測(cè)量?jī)x表，常用CD-300或CD-400型；上述可以插入的管式海
底光纜接頭盒或海底光纜工廠軟接頭(4)，可同時(shí)檢測(cè)管式海底光纜接 頭盒或工廠軟接頭關(guān)鍵部件的動(dòng)態(tài)性能。
實(shí)施例1、海底光纜在承受短暫拉伸負(fù)荷力值下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)， 參見圖3。
該試驗(yàn)?zāi)M海底光纜在維修打撈時(shí)在承受短暫位伸負(fù)荷時(shí)通過導(dǎo)輪 回收到施工船上的狀態(tài)，主要考核和驗(yàn)證海底光纜的運(yùn)行和維護(hù)性能。
如圖3所示安裝好光纜及連接件后，按規(guī)定或要求緩慢勻速施加張力 至光纜的長(zhǎng)期工作負(fù)荷值并保持至少10分鐘。在此過程中，光纜會(huì)有與 鋼絲鎧裝方向相反的旋轉(zhuǎn)然后開始與鋼絲鎧裝方向同向旋轉(zhuǎn)。
待系統(tǒng)穩(wěn)定后，按規(guī)定或要求緩慢勻速施加至光纜的工作拉伸負(fù)荷值 并保持至少30分鐘，在此過程中，光纜與鋼絲鎧裝方向同向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng) 角度逐漸減小。光纜產(chǎn)生明顯應(yīng)變伸長(zhǎng)，纜內(nèi)光纖開始產(chǎn)生應(yīng)變但應(yīng)沒 有明顯附加衰耗。
緩慢勻速施加至光纜的工作拉伸負(fù)荷值，在此過程中，光纜扭轉(zhuǎn)逐漸 停止，光纜繼續(xù)應(yīng)變伸長(zhǎng)，纜內(nèi)光纖產(chǎn)生附加衰耗。按規(guī)定或要求保持3 分鐘后，開啟可逆低速電機(jī)(16)，按規(guī)定或要求至少有70米長(zhǎng)度光纜 在張力條件反復(fù)彎曲10次或，檢驗(yàn)在此狀態(tài)下的各參數(shù)，可判斷試驗(yàn)纜 的維護(hù)性能。
實(shí)施例2、海底光纜在長(zhǎng)期工作負(fù)荷值下的抗扭轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)， 參見圖4。
該試驗(yàn)?zāi)M光纜在承受施工張力和扭轉(zhuǎn)及光纜在海底彎曲、起伏時(shí)的 工作狀態(tài)，主要考核和驗(yàn)證光纜的施工性能和長(zhǎng)期工作可靠性，。
如圖4所示安裝好光纜及連接件后，將光纜順鎧裝鋼絲方向扭轉(zhuǎn)360 度并鎖定，按規(guī)定或要求緩慢勻速施加張力至光纜的長(zhǎng)期工作負(fù)荷值并 保持至少10分鉀，再開啟可逆低主動(dòng)輪速電機(jī)(16),按規(guī)定或要求至 少有80米長(zhǎng)度光纜在有張力扭矩條件下反復(fù)通過彎曲3次，記錄下所有 動(dòng)態(tài)過程中的相關(guān)參數(shù)后解除張力，然后逆鎧裝鋼絲方向扭轉(zhuǎn)360度重 復(fù)以上過程。在解除張力和扭矩后，光纜的所有參數(shù)應(yīng)恢復(fù)到初始狀態(tài)， 據(jù)此判斷纜的抗扭轉(zhuǎn)性能。
實(shí)施例3、海底光纜和接頭盒在長(zhǎng)期工作負(fù)荷值和工作拉伸負(fù)荷值下
的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)，參見圖6。
該試驗(yàn)?zāi)M光纜管式接頭盒在施工和檢修接續(xù)時(shí)通過放纜導(dǎo)輪的工 作狀態(tài)，主要考核和驗(yàn)證海底光纜包括接頭盒的整體工作性能。對(duì)于管 式海纜接頭盒如圖6所示安裝好光纜和接頭盒及連接件后，按規(guī)定或
要求緩慢勻速施加張力至光纜的長(zhǎng)期工作負(fù)荷值保持至少10分鐘，記錄
下所有的相關(guān)參數(shù)，然后按規(guī)定或要求緩慢勻速施加張力至光纜的工作
拉伸負(fù)荷值保持至少5分鐘，再開啟可逆低速電機(jī)(16),按規(guī)定或要求 讓接頭盒不通過主動(dòng)輪緩慢左右移動(dòng)各5至10米至少5次，記錄下所有 參數(shù)。最后，將接頭盒移動(dòng)到原來的位置，緩慢減小張力至松馳，記錄 下所有的參數(shù)，光纜和接頭盒應(yīng)能恢復(fù)到初始狀態(tài)。
在張力松馳狀態(tài)下，按圖6所示安裝好光纜和接頭盒及連接件，接頭 盒應(yīng)保持與主動(dòng)輪相切，按規(guī)定或要求緩慢勻速施加張力至10kN保持至 少3分鐘，記錄下所有參數(shù)，然后緩慢減小張力至松馳，記錄下所有的 參數(shù)，光纜和接頭盒應(yīng)能恢復(fù)到初始狀態(tài)。
實(shí)施例4.海底光纜與工廠軟接頭在長(zhǎng)期負(fù)荷值和拉伸負(fù)荷值下動(dòng)態(tài) 力學(xué)性能試驗(yàn)，參見圖5。
對(duì)于工廠軟接頭如圖5所示安裝好光纜和工廠軟接頭及連接件后， 按規(guī)定或要求緩慢勻速施加張力至光纜的長(zhǎng)期工作負(fù)荷值保持至少10分 鐘，記錄下所有的相關(guān)參數(shù)，然后緩慢勻速施加張力至光纜的工作拉伸 負(fù)荷值保持至少5分鐘，再開啟可逆低速電機(jī)，按規(guī)定或要求讓接頭盒 緩慢通過主動(dòng)輪往復(fù)至少5次，記錄下所有參數(shù)。最后，將接頭盒移動(dòng) 到原來的位置，緩慢減小張力至松馳，記錄下所有的參數(shù)，光纜和工廠 接頭應(yīng)能恢復(fù)到初始狀態(tài)。
權(quán)利要求
1、一種海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝置，其特征在于包括下列部件組成(1)一臺(tái)臥式拉力試驗(yàn)機(jī)，部件(1)是該拉力試驗(yàn)機(jī)的連接件，其中1a端連接錨定靜端，1b端連接拉力試驗(yàn)機(jī)的拉伸端，(2)一個(gè)由大扭矩可逆低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)輪，(3)被測(cè)試的海底光纜，(4)可插入的管式海纜接頭盒或者工廠接頭，(5)帶角度輸出傳感器的可旋轉(zhuǎn)海纜連接夾具，(6)與海纜連接的固定夾具，該夾具也可以用帶角度輸出傳感器的可旋轉(zhuǎn)海纜連接夾具，(7)牽引鋼絲繩，(8)從動(dòng)輪，(9)位移傳感器，(10)拉力傳感器，(11)一拉力變換器，(12)一臺(tái)光纖應(yīng)變分析測(cè)量?jī)x，(13)一臺(tái)角度變換器，(14)一臺(tái)位移變換器，(15)一臺(tái)中央處理器計(jì)算機(jī)，(16)一大扭矩可逆低速電機(jī)，(17)光纖環(huán)接端頭，(18)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，(19)臨時(shí)固定夾具；海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法，其特征在于包含下列步驟和方法(1)海底光纜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法的準(zhǔn)備工作a、試驗(yàn)用海底光纜的總長(zhǎng)度為120米，從盤繞的成品光纜上至少放出10米，先用第一個(gè)臨時(shí)固定夾具固定光纜的鎧裝層，隨后再放出100米用第二個(gè)臨時(shí)固定夾具固定光纜的鎧裝層，使兩個(gè)臨時(shí)固定夾具之間試驗(yàn)光纜有效長(zhǎng)度為100米，再繼續(xù)放出光纜，在離第二個(gè)臨時(shí)固定夾后10米處截?cái)?，該臨時(shí)固定夾具在試驗(yàn)前不能放松或取消；b、如果試驗(yàn)包括管式海纜接頭盒或工廠接頭，則在100米段的30米處開斷，按規(guī)定程序安裝管式海纜接頭盒或工廠接頭；c、在兩個(gè)臨時(shí)固定夾具的內(nèi)側(cè)安裝海纜固定夾具(5、6)，并與串有拉力傳感器(10)的鋼絲繩(7)連接，使受試海纜(3)與鋼絲繩(7)呈一閉環(huán)，套在主動(dòng)輪(2)和從動(dòng)輪(8)上，由臥式拉力試驗(yàn)機(jī)(1)的錨定靜端(1a)和拉伸動(dòng)端(1b)拉至不松脫；d、在試驗(yàn)海纜(3)段內(nèi)裝上位移傳感器(9)；e、在被試驗(yàn)海纜的一端把纜內(nèi)光纖串接(17)，在纜的另一端把環(huán)接光纖的輸入和輸出端接入光纖應(yīng)變分析測(cè)量?jī)x(12)，其余光纖頭尾相接形成環(huán)路，如果儀器有足夠的分辨率，也可以不環(huán)接光纖，而直接檢測(cè)每一根光纖f、將角度傳感器(5、6)、拉力傳感器(10)和光纖衰變信號(hào)輸出經(jīng)相應(yīng)的角度、拉力、位移變換器、光纖分析儀(12)變成電信號(hào)輸入中央處理器；(2)海底光纜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法分下列步驟進(jìn)行a、檢查并正確接好各試驗(yàn)部件和儀器的機(jī)械連接、光學(xué)連接和電連接，確保各部分工作正常、可靠和安全；b、啟動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)和光纖分析儀，緩慢勻速地施加張力至光纜的長(zhǎng)期拉伸負(fù)荷值、工作拉伸負(fù)荷值、短暫拉伸負(fù)荷值，在這些力值點(diǎn)上按規(guī)定或要求保持適當(dāng)時(shí)間并啟動(dòng)可逆低速電機(jī)(16)，使海底光纜(3)在臥式拉力試驗(yàn)機(jī)拉緊的情況下再加上大扭矩可逆低速電機(jī)(16)拖動(dòng)主動(dòng)輪(2)緩慢小幅度地可逆往復(fù)擺動(dòng)，來摸擬海纜在線動(dòng)態(tài)張力變化情況下各參數(shù)的變化狀況；c、如果試驗(yàn)包括管式海纜接頭盒或工廠接頭(4)，則按規(guī)定或要求施加張力，通過或不通過主動(dòng)輪；d、在中央處理器上直接讀取或自動(dòng)記錄被測(cè)試海底光纜在動(dòng)態(tài)力學(xué)變化情況下纜兩端的張力、纜的伸長(zhǎng)應(yīng)變量、纜的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)角度，以及纜內(nèi)光纖的伸長(zhǎng)應(yīng)變量和纜內(nèi)光纖的附加光衰耗諸數(shù)據(jù)顯示直讀或輸送入中央處理器計(jì)算機(jī)(15)記錄并處理；(3)分析得出的試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)供海底光纜的研究、設(shè)計(jì)、工藝制造、質(zhì)量監(jiān)控、施工和應(yīng)用部門領(lǐng)導(dǎo)作為指導(dǎo)工作的依據(jù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝置， 其特征是對(duì)光纜(3)施加張力的裝置是由液壓或者機(jī)械傳動(dòng)的拉力試驗(yàn) 機(jī)(1)和由模擬海底光纜內(nèi)動(dòng)態(tài)內(nèi)應(yīng)力的大扭矩可逆低速電機(jī)(16)驅(qū) 動(dòng)套在主動(dòng)輪(2)、從動(dòng)輪(8)上的海底光纜(3)與鋼絲繩(7)共同 完成的，并通過拉力傳感器顯示或者輸出電子信號(hào)，主動(dòng)輪(2)的半徑 應(yīng)》海底光纜接頭總成最小允許彎曲半徑或按要求配置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝置， 其特征是帶有角度傳感器的可旋轉(zhuǎn)夾具(5、 6)是架用高強(qiáng)度破斷力的 旋轉(zhuǎn)連接器，在該連接器的動(dòng)端安裝有測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度的電磁傳感器通過 角度變換器變成電信號(hào)輸入中央處理器計(jì)算機(jī)(15)顯示或者記錄處理的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝置, 其特征是安裝在海底光纜試驗(yàn)段中部任意位置的伸長(zhǎng)應(yīng)變測(cè)量裝置是帶 位移刻度的機(jī)械或裝置、帶光柵的光電式、電磁式、霍爾元件之類傳感 裝置讀出并記錄海底光纜在線動(dòng)態(tài)應(yīng)力情況下的伸長(zhǎng)應(yīng)變量。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝置， 其特征是光纖應(yīng)變分析測(cè)量?jī)x是在向海底光纜施加動(dòng)態(tài)彎曲、張力時(shí)同 時(shí)讀出或記錄纜內(nèi)光纖的應(yīng)變和光衰耗量的測(cè)量?jī)x表。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝 置，其特征是可以插入海底光纜管式接頭盒或海底光纜工廠接頭(4), 同時(shí)檢測(cè)光纜和接頭盒關(guān)鍵部件的動(dòng)態(tài)性能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在實(shí)驗(yàn)室模擬受彎曲、受扭轉(zhuǎn)、拉伸變化過程中在線測(cè)試海底光纜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)方法及裝置，用以測(cè)定海底光纜同時(shí)受彎曲、受扭轉(zhuǎn)、拉伸動(dòng)態(tài)力學(xué)變化下纜兩端伸長(zhǎng)應(yīng)變量、纜的左右旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)角度，以及纜內(nèi)光纖的伸長(zhǎng)應(yīng)變量和附加光衰耗，據(jù)此全面評(píng)估海底光纜的質(zhì)量水平，供海底光纜的有關(guān)研究、設(shè)計(jì)、工藝制造、質(zhì)量監(jiān)控、施工和應(yīng)用部門領(lǐng)導(dǎo)和科技人員作為指導(dǎo)工作的科學(xué)依據(jù)。其優(yōu)點(diǎn)是更接近海底光纜的實(shí)際使用嚴(yán)酷的環(huán)境條件，比“靜態(tài)”力學(xué)拉伸試驗(yàn)具有更高的使用價(jià)值和意義。
文檔編號(hào)G01M11/00GK101387571SQ20071013230
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者黃俊華 申請(qǐng)人:通光集團(tuán)有限公司