大直径海底电缆敷设转盘系统的优化设计

冯涛

摘要：根据国内外海底电缆铺设转盘发展状况，对电缆转盘进行总体结构方案的设计、驱动功率的校核及关键部位零部件的结构受力分析。应用SolidWorks软件对转盘进行三维建模，利用ANSYS软件建立有限元模型进行典型荷载工况下的应力分析，进行结构优化设计。通过对海底电缆铺设转盘的理论计算，提供了一套结构紧凑、可靠稳定的机械系统。

关键词：海底电缆 敷设转盘三维建模 有限元 应力分析

海底电缆不仅是水下输送信号及动力的一种有效手段，同时也是水下工程技术领域的一个重要分支。海底电缆的铺设需要有专业的布缆船，电缆敷设转盘是布缆船需要装配的核心设备之一。研制海底电缆敷设装备用于海上电缆敷设，解决滩浅海领域海上施工装备技术瓶颈，对实现海上油田安全、高效、经济开发，提升海工技术实力具有十分重要的意义。

1.电缆转盘总体结构方案

电缆转盘系统应包括机械结构、驱动系统、控制系统等部分。电缆转盘采用电动回转驱动装置，为实现电缆转盘的回转运动设计的传动链为：变频调速电动机——减速器——链轮链条传动——回转支承——回转盘。回转盘与回转支承螺栓连接，实现自身旋转；增设3排滚轮支承为回转盘提供稳定、牢固的支承；变频调速电动机输入的转速通过减速器减速增大转矩后，又通过链轮、链条传动，从而实现电缆转盘的回转运动。

2.驱动功率校核

海底电缆铺设转盘系统的主要动作是回转运动，有加速、匀速和减速过程，以实现海底电缆的铺设任务。在整个过程的铺设速度保持匀速，且实现完全退扭。需要根據设计指标进行驱动功率的校核与计算，以保证电缆转盘整体运转的协调性、可靠性、安全性。

2.1转盘系统设计指标

4.结束语

海底电缆作为一种重要的传输工具，得到了越来越广泛的应用。随着海底电缆尺寸和规模的不断变大，需要研究新型高效的铺设转盘装置。回转转盘的支承部分主要的结构是一大型的轴承结构，通过轴承的连接作用，可以实现转盘的旋转以及转盘与支撑底座的连接。采用的轴承既要能够承受轴向载荷，同时还能够承受周向以及翻转扭矩的载荷。海底电缆的驱动方式一般采用变频电机减速驱动。

参考文献

[1] 肖立华，肖宗斌. 超长度大截面海缆过缆的研究与实践.【J】电力建设，2003，24（3）：28-33

[2] 张庆如，李秋凯.回转支承的技术引进与吸收.【J】机械工程师.1986（10）：31-34.

[3]张国光，海底电缆安全及其施工埋设技术研究.海洋技术，1992，11（1）：64-72.

（作者单位：中石化胜利油建工程有限公司）