用于機電電纜過應(yīng)力指示的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文中所揭示的標的物的實施例涉及用于檢測和指示機電電纜中的過應(yīng)力的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機電電纜可以是一種電纜，舉例來說，例如，海洋地震電纜，其包含傳感器組件、數(shù)據(jù)傳輸電纜以及布置在單根電纜中的強度增強和浮力增強組件。海洋地震電纜可以是用于使用地震成像技術(shù)在水體下方的地球的本質(zhì)和組成上收集數(shù)據(jù)的機電電纜。圖1描繪了使用中的示例性海洋地震電纜系統(tǒng)。包含電纜卷盤102的海洋船舶101可以在水面上或水面下方部署和牽引機電電纜103?？梢岳靡粋€以上地震成像系統(tǒng)。機電電纜103可以多達15公里長，并且可以由機電布線的較短連接區(qū)段201組成，所述每個連接區(qū)段可以是(例如)110米到200米長。區(qū)段201可以是可從彼此拆卸的。機電電纜103可以是(例如)海洋地震電纜或地震拖纜。
[0003]圖2描繪了包含布線層的視圖的機電電纜的示例性區(qū)段。機電電纜103的區(qū)段201可以包含外護套105內(nèi)部的各種傳感器組件104。傳感器組件104可以是(例如)水聽器、地音探測儀、加速計、電磁傳感器、重力傳感器或其組合并且可以沿機電電纜103以規(guī)則的間距分布。外護套105可以是(例如)聚氨酯護套，并且可以是光滑的以便使傳感器組件104中的噪音最小化。漂浮材料可以包含于外護套105內(nèi)部的機電電纜103中，并且可以幫助保持機電電纜103水平位于水上或水的下方。
[0004]機電電纜103的區(qū)段201可以包含布線層202。布線層202可以是區(qū)段201內(nèi)的層，包含以螺旋方式圍繞內(nèi)部強化部件(在圖2中不可見)纏繞的各種電纜203。電纜203可以用于(例如)傳感器組件104與數(shù)據(jù)處理設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸以及與位于海洋船舶101上或部署到水中與海洋船舶101分開或作為機電電纜103的一部分的電源之間的電力傳輸。電纜203可以沿區(qū)段201的長度行進，并且可以連接到機電電纜103的鄰近區(qū)段201中的對應(yīng)的電纜203。
[0005]圖3描繪了包含內(nèi)部布線、電纜導(dǎo)體和強化部件的視圖的機電電纜的區(qū)段的示例性部分。電纜203可以包含多種類型的布線。舉例來說，如圖3中所描繪的，電纜203可以包含呈雙絞線、三絞線和四絞線的導(dǎo)體。應(yīng)注意，在圖3中出于說明性目的描繪了電纜203內(nèi)的導(dǎo)體的端部，并且所述端部在組裝的機電電纜103中可能是不可見的。電纜203可以由用于數(shù)據(jù)或電力傳輸?shù)娜魏魏线m的電導(dǎo)體制成，舉例來說，例如，任何合適規(guī)格的銅，可以是實心的或成股的，并且可以是絕緣的且以任何合適方式布置。電纜203可以也包含光纖布線。圖4描繪了示例性雙絞電纜。電纜203可以包含外部絕緣護套401、纏繞在第一內(nèi)部絕緣護套403中的第一導(dǎo)體404，以及纏繞在第二內(nèi)部絕緣護套402中的第二導(dǎo)體405。第一內(nèi)部絕緣護套403和第二內(nèi)部絕緣護套402可以圍繞彼此絞擰，形成雙絞電纜。
[0006]返回到圖3，電纜203可以圍繞其在布線層202中纏繞的強化部件301可以由任何合適的材料以任何合適的結(jié)構(gòu)制成，舉例來說，例如，復(fù)合材料或編織或螺旋形鋼繩索。強化部件301可以是柔性的，以允許和支持在一般使用中發(fā)生的機電電纜103的彎曲。替代地，強化部件301可以在電纜203上螺旋形地纏繞或編織，其可以螺旋絞擰在一起，使得布線層202位于強化部件301的內(nèi)部。傳感器組件104中的壓電式壓力傳感器或其它傳感器302可以使用任何合適的接口通過傳感器電纜303連接到電纜203中的一者，以通過電纜203將收集到的傳感器數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)回到海洋船舶101。
[0007]機電電纜103及其每個區(qū)段201可能在部署、使用和恢復(fù)期間經(jīng)受各種應(yīng)力。機電電纜103可以在退繞、拖曳和回繞時經(jīng)歷增大的張力。當(dāng)機電電纜103的一部分經(jīng)歷超過機電電纜103的可允許的安全工作負載的張力時，經(jīng)受過量張力或過應(yīng)力的區(qū)段201的電纜203內(nèi)的電導(dǎo)體或光纖可能斷裂。電纜203中的任何導(dǎo)體的斷裂可能削弱機電電纜103的功能、迫使整個勘測停止以及進行昂貴的維修。可能有用的是能夠確定電纜斷裂是否是機電電纜103中過應(yīng)力狀況的結(jié)果或者是制造缺陷。
[0008]可以在機電電纜103內(nèi)使用稱重傳感器或應(yīng)變計以檢測過量張力和過應(yīng)力狀況。然而，稱重傳感器和應(yīng)變計都可能是昂貴的并且可能需要電力和數(shù)據(jù)傳輸以及存儲能力，以用于處理迫使機電電纜103和海洋船舶101上裝載的處理功率和數(shù)據(jù)存儲內(nèi)額外布線的張力數(shù)據(jù)。由于在機電電纜103內(nèi)操作稱重傳感器或應(yīng)變計可能需要的額外的組件和布線，這可能要么占據(jù)傳感器組件104的空間、電力和數(shù)據(jù)帶寬，要么引起機電電纜103具有增加的重量、復(fù)雜性和費用。通過超過額定彎曲直徑的局部電纜彎曲，也可以沿區(qū)段201的長度形成過量的張力。此局部彎曲將引起區(qū)段201的電纜203內(nèi)的外部電導(dǎo)體或光纖經(jīng)歷過應(yīng)力狀況并且位于彎曲的內(nèi)部上的導(dǎo)體將被迫進入到壓縮狀態(tài)，這也可以損壞組件。通過局部彎曲形成的高應(yīng)力將不會通過測力計或應(yīng)變計檢測。
[0009]因此，需要用于指示機電電纜中的過應(yīng)力而無需向電纜添加復(fù)雜性的設(shè)備和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在各種實施例中，提供了用于指示機電電纜中的過應(yīng)力的設(shè)備和方法。
[0011]在一個實施例中，存在用于指示機電電纜中的過應(yīng)力的設(shè)備。所述設(shè)備包含過應(yīng)力指示電纜，其包含安置在機電電纜的區(qū)段內(nèi)的至少一個非絞擰導(dǎo)體，其中非絞擰導(dǎo)體被適配成在非絞擰導(dǎo)體中的張力大于機電電纜的可允許的工作負載時斷裂。
[0012]根據(jù)另一個實施例，存在用于檢測機電電纜中過應(yīng)力狀況的方法。所述方法包含:施加電壓到過應(yīng)力指示電纜中的非絞擰導(dǎo)體；測量通過非絞擰導(dǎo)體和第二非絞擰導(dǎo)體、強化部件和絞擰導(dǎo)體中的一個所形成的電路的至少一個特征；比較所測量的特征與所述特征的預(yù)期值；并且如果所測量的特征不同于所述特征的預(yù)期值達到大于預(yù)定量，那么指示過應(yīng)力狀況已經(jīng)發(fā)生在機電電纜中。
[0013]根據(jù)又另一個實施例，存在用于指示機電電纜中過應(yīng)力的設(shè)備。所述設(shè)備包含:外護套，其圍繞機電電纜；強化部件，其縱向安置在所述機電電纜內(nèi)；發(fā)泡體，其安置在所述機電電纜內(nèi)；地震傳感器組件，其安置在傳感器載體內(nèi)，所述傳感器載體安置在機電電纜內(nèi)；過應(yīng)力指示電纜，其包含至少兩個非絞擰導(dǎo)體和一個外護套，其在機電電纜中的布線層內(nèi)圍繞強化部件螺旋形地纏繞，每個非絞擰導(dǎo)體包含安置在外部絕緣護套內(nèi)的銅線，其中非絞擰導(dǎo)體被適配成當(dāng)非絞擰導(dǎo)體中的張力大于機電電纜的可允許的工作負載時斷裂；安置在所述機電電纜內(nèi)的第一連接器和第二連接器，其中所述非絞擰導(dǎo)體的一端連接到所述第一連接器并且所述非絞擰導(dǎo)體的另一端連接到所述第二連接器；以及監(jiān)測裝置，其包含連接到過應(yīng)力指示電纜的安培表和歐姆表中的至少一個，其中所述監(jiān)測裝置被適配成施加電壓到非絞擰導(dǎo)體并且基于來自安培表或歐姆表的測量值確定非絞擰導(dǎo)體中的一者是否已經(jīng)發(fā)生斷裂并且當(dāng)非絞擰導(dǎo)體確定為斷裂時指示過應(yīng)力狀況已經(jīng)發(fā)生在機電電纜中。
【附圖說明】
[0014]結(jié)合在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的【附圖說明】了一個或多個實施例，并且連同描述一起解釋了這些實施例。在附圖中:
[0015]圖1描繪了使用中的示例性海洋地震纜線系統(tǒng)；
[0016]圖2描繪了包含布線層的視圖的機電電纜的示例性區(qū)段；
[0017]圖3描繪了包含內(nèi)部布線、電纜導(dǎo)體和強化部件的機電電纜的區(qū)段的示例性部分;
[0018]圖4描繪了示例性雙絞電纜；
[0019]圖5描繪了包含具有過應(yīng)力指示電纜的布線層的視圖的機電電纜的示例性區(qū)段；
[0020]圖6a和6b描繪可用作具有一個導(dǎo)體和二個導(dǎo)體的過應(yīng)力指示電纜的示例性非絞抒電纜；
[0021]圖7描繪了包含具有過應(yīng)力指示電纜、電纜導(dǎo)體和強化部件的布線層的視圖的機電電纜的區(qū)段的示例性部分；
[0022]圖8描繪了連接到監(jiān)測裝置并且包含具有過應(yīng)力指示電纜中的斷裂的布線層的視圖的機電電纜的示例性區(qū)段；
[0023]圖9描繪了包含具有電纜導(dǎo)體、強化部件和過應(yīng)力指示電纜中的斷裂的布線層的視圖的機電電纜的區(qū)段的示例性部分；
[0024]圖10描繪了用于機電電纜中的過應(yīng)力指示的示例性電路圖；以及
[0025]圖11描繪了用于通過過應(yīng)力指示電纜和監(jiān)測裝置檢測和指示機電電纜中的過應(yīng)力狀況的示例性過程。
【具體實施方式】
[0026]示例性實施例的以下描述參考附圖。在不同附圖中，相同參考標號表示相同或類似的元件。以下詳細描述并不限制本發(fā)明。實際上，本發(fā)明的范圍是由所附權(quán)利要求書界定的。在如圖1到11中所說明的各種實施例中，過應(yīng)力指示設(shè)備包含在機電電纜中。
[0027]說明書通篇引用“一個實施例”或“一實施例”意味著結(jié)合一個實施例描述的特定特性、結(jié)構(gòu)或特征包含在所揭示的標的物的至少一個實施例中。因此，術(shù)語“在一個實施例中”或“在一實施例中”在說明書各處的出現(xiàn)并不一定需要指代相同實施例。另外，在一個或多個實施例中，特定特性、結(jié)構(gòu)或特征可以任何合適方式組合。