鋼管臍帶纜扭轉平衡設計

作者：牛學超,祝慶斌,潘盼,邵鵬進,胡明,謝書鴻

摘要：鋼管臍帶纜包含多種螺旋纏繞的功能單元,其在外力載荷下會發生相對運動,而且鋼管的剛度較大對扭轉平衡有重要影響,因此,相對于普通電纜,鋼管臍帶纜在扭轉平衡設計時更加困難。根據扭轉平衡理論公式,采用控制變量法,以第二層鎧裝鋼絲的絞合角度為變量進行扭轉平衡設計。首先建立臍帶纜纜芯有限元模型,對其施加拉伸載荷,結果顯示纜芯出現了扭轉,這證明不能將臍帶纜纜芯視為一實心圓柱。其次建立不同絞合角度的臍帶纜有限元模型,設置各功能單元的材料屬性和摩擦系數,分析模型在拉伸載荷下的扭轉角度,并將相同拉伸載荷下的扭轉角度擬合為直線,從而得到鋼管臍帶纜在扭轉平衡狀態時的最優絞合角度。最后,采用試驗方法對實物鋼管臍帶纜進行扭轉平衡測試,測試結果顯示在拉伸載荷下臍帶纜單位長度扭轉角度十分微小,這表明纜是扭轉平衡的。因此驗證了使用的有限元方法在鋼管臍帶纜扭轉平衡設計中的有效性。

發文機構：中天科技海纜有限公司

關鍵詞：鋼管臍帶纜扭轉平衡有限元方法拉伸載荷絞合角度teel tube umbilical cabletorque balanceFEMtension loadstrand angles

分類號： P756.2[天文地球—海洋科學]