布缆船海缆作业系统配置研究.pdf

第卷第期年月军事交通学报 鲁基础科学与技术布缆船海缆作业系统配置研究常书平，李昆鹏，陈福良，姚丁元，史孝华（部队，江苏无锡；陆军某军事代表室，山东青岛 ）摘要：为给 某型布缆船研制提 供技术参考，研究设计由轮胎式布缆系统、鼓轮式布缆系统、水喷式埋缆系统、综合控制系统、布缆导向设备及配套设备等组成的全船海缆作业系统总体配置方案，论证提出各海缆作业设备的性能要 求和初步方案，并对海缆作业综合能 力进行定性评估。关键词：布缆船；海缆；作业系统；系统配置中图分类 号：文献标志码：文章编 号（），（，；，）：，：；某新型布 缆船是我国海缆工程建设的一型重要装备，主要在我国沿海 大 陆架浅海 水 域 执 行 海底通信光缆、海底电力电缆等线路的敷设、埋设、打捞、维修等作业任务。其中：敷设作业是在 水深超过 情况下，将 海缆 沿预设路径布放 在 海床上；埋设作业是在 水深不超过 及海底地质许可条件下，将 海缆 沿预设路径埋设在 海床内一定深度；打捞和维修作业是对故 障海缆的探测、定位、打捞和接 续 等。为确保该布 缆船交付后 能有效高质地执 行 各种海缆作业任 务，本文开展海缆作业系统配置方案设 计和主要海缆作业设备论证研究。海缆作业系统配置方 案为满足敷设海缆需要，配置直线型布 缆机，通过海缆时不需弯曲，便于连续布放线路中的接头盒、中继器等硬设备。直线型布 缆机主要有轮胎收稿日期；修回日期作者简介：常书平（），男，博士，工程师 军事交通学报第卷第期式和履带式两种，二者都能 较好地实现布 缆控制，由于轮胎具有弹性，较容易适 应各种不同直径的海缆，参照国际普遍做法，该布 缆船采用轮胎式布 缆机。为满足打捞海缆需要，需配置鼓轮布放缆机，可用于敷设和维修打捞通信海缆、电力电缆及声纳电缆，还可在必要时收放电力电缆、小直径油水软管和绳 索，是海缆作业中必不可少的专用设备，目前世界各布 缆船均配置该设备。为满足埋设海缆需要，需配置海缆埋设系统，主要有 犁式和水喷式两种。针对该布 缆船浅海登陆段海区地质 情况和需要大深度埋设的要求，配备水喷式海缆埋设系统套，在 水深以内海域、海底地质为泥沙的条件下，用高压水冲刷开沟，埋入海缆，再由布 缆船拖曳埋设机完成海底光缆大深度埋设作业。全船海缆作业涉及面广，对船只操控、各岗位协同操作、各设备配合使用及单个设备内部运作都有很高要求，为减少人力投入和避免经验不足而可能误操作的隐患，借鉴国外先进经验，建立全船海缆作业设备的综合控制系统。海缆舱主要用于布放、维修、打捞回收时存放海缆，海缆通道主要用于海缆 进、出舱转向及水平传送和接头盒及馈头缆的存放，海缆舱和海缆通道连在一起，统称为海缆导向设备。船尾门 吊及配套的拖缆机主要用于埋设机的吊放、埋设作业时拖缆的支持和回收。该布 缆船的海缆作业可分为登陆段埋设作业、浅海埋设作业、打 捞 维修作业和海缆装船作业，在进行不同作业时所需的作业设备见表。表不同海缆作业 时所需海缆设备作业设备登陆段埋设作业浅海埋设作业打捞作业海 缆装船埋设机？直线型布缆 机？鼓轮布放 缎 机？型架？辅助吊？配套拖 缆 绞车？作业设备通道？接续测试？作业综合 控制 系统？注：參代表使用；代表可能使用（需要时）海缆作业设备论证）轮胎布 缆系统。轮胎布 缆系统应能安全地控制布放 各种直径的海光缆和接头盒、分支器等硬设备，应具备手动布 缆收缆、自动定余量布 缆和自动定张力布 缆种控制工况。按布 缆控制 力计算公式以及轮胎布 缆机任 务要求的工作 水深、海缆质量、余留张力计算，控制张力最大值不小于，参照国产轮胎布 缆机的技术指标，可选台对轮胎布 缆机，其牵引力可达，满足布 缆控制要求。根据轮胎布 缆机牵引力 和布 缆速度，选用合适的油马达，再按液压动力计算公式核算油泵功率，每套轮胎布 缆机主泵电机功率约，控制泵电机功率约。轮胎布 缆系统由轮胎布缆机、液压传动系统、测速计长装置、测力装置、应急制动装置、对地测速装置、监控系统、分显示器、信息采集传输系统，以及船上电、气、水 供应接口和控制阀件等组成。）鼓轮布 缆系统。鼓轮布 缆系统能够在海况允许条件下，将海缆敷设在海底，从而免受自然或人为破坏，能够利用鼓轮以一定的速度回收已损坏海缆。鼓轮直径主要取决于所敷设和维修回收海缆的直径，数值一般为缆径的 倍，中小型电力电缆直径取，因此该布 缆船鼓轮的直径为。目前型双铠海缆断裂负荷约 为 ，最大工作 拉伸负荷约 为 ，考虑该布 缆船工作水深不大，打捞海缆的拉力不必定得很高，取鼓轮机最大拉力，制动力即可，已经超过型双铠海缆的短暂时拉伸负荷。根据经验，收缆速度一般为左右，布 缆速度一般为。鼓轮布 缆系统由台鼓轮机、套排缆装置、台辅助 牵引机、套测力计长装置和液压泵站等组成。）水喷埋缆系统。水喷埋缆系统对水深 以内、地质为泥沙的登陆段和近距离水底的电缆、光缆 进行埋设，海缆置入埋设机、埋设机的吊放等作业都 在布 缆船上进行，其他 作业均由设于布 缆船上的控制台操控。到达作业点后由操作人员将拟埋海缆置入 埋设机导缆装置内锁定，由吊放装置将埋设机吊入海底，由总控制台起动埋设机上的水泵、调节 挖掘深度，布 缆船拖带埋缆作业。埋设结束后，由总控制台遥控开锁释放 海缆年月书平雜布猶船海翁作业襄统配量薪并由吊放装置将埋设机吊至布缆船后拿运回港，水喷埋缆系统主要由水 喷埋缆机、脐带电缆及统车、高压供电 及控制设备等组成，埋设方式采用水喷挖振、边敷边埋，最大埋设深度，埋设速麋视地质及埋深情况而定，最大埋设速度约）综脊控制 系统。综合控制系统可以耷成海缆施工的实时数据采集、处理、记录，作业 工祝控制，作业监视，路由显示等任务，主要由主控制台、机侧控制台、信息中心等设备组成。总控制台位于驾驶窵齊衰成对鼓轮机、轮胎机、埋设犁及其他设备的监视、控制、数据记录、寶料输出營息发有等工作，总控制台组成如图所示。机侧控制台償意，中心位于主甲板的作业趦制室中，主要舰攀和控制鼓轮机、轮胎机、埋设犁设备工作情况。图总控制 台组成）布缆导向设备。海缆 舱 和海缆通道是海缆专用设备的重粟姐成部 分，是海缆船进行海缆 作业时必需的配套设备。该布缆船海缆舱由 圆锥体、舱壁、舱口及导 缆喇叭口组成，保证海缆装载及出舱时的性 能安全和海缆盘存时的堆放安全。设置个海缆舱，舱壁设计成芷圆形设置海缆通道，由垂宣、水平转向滑轮群，水平滑槽、海缆经轮胎机通道、海缆绖鼓轮机通道、海缆尾通道等设备组成，船尾设大滑轮和船体滑槽，保证海缆及接头盒等设备安全、通行顺畅，海缆应急制动装置和海缇测力装置安装在海缆通道上）海缆作业配套设备船尾型吊是用来吊放和收埋设机、打捞维修海缆、路由调查的专用设备，要求具有拖吊合，防摇、吊钩能左右移动等功能。设辅助吊钩，能俯卧宁甲板或拖缆导向轮能放至申板，并设有专用辅助固定装置等，吊钩有效外伸距离不小于拖缆纹车是用来控制埋设机的收放和拖航埋设海缆的设备根据以往埋设作业經验，硬土埋设的拖力 峰值有对能 超过埋设机的牵引力，拖缆绞车定为拖力、制动力，而该布缆船的系柱拖力预报值约为，能配合拖缆 绞 东 作业钢缆长度不小于，变颠控制电猶机躯动，搡控台与脐带缆绞车操控合并布置，便于协调海缆作业综合能力评估该布缆船采用多型海缆作业设备，使布捞缆作业更便利、更安全，将大大降低人员劳 动强度和提高海缆作业效率，主要体现在以下方面：）布缆设备先进。配备了先进的作业设备，包括轮胎布缆机、鼓轮布放缆机、水喷埋缆机、光缆接续测试设备等设置了海缆作业综合控制系统，使各海缆作业设备与船舶动力定位系统协同配合，实现施工作业自动化，极大地提高了施工质量，减小了人员配备，减轻了劳动强度）埋深能力大，海缆深埋是保护海缆安全、提高海缆生命力、增 加海缆使用寿命的最有效方法。据统计，海底光缆的故摩是由于渔船捕捞和大型船舶抛锚等人为因素造成的，这些捕捞作业和大型运输船只锚齿入泥深度可达左右。埋探达到，海缆受损事件将明显减少该布缆船的最大埋设深度达，最大系柱拖力达，可以较好满足大埋探棄求）装载能力强。原老式布缆船的海缆装载量不百盹，只能采用分段 施工的方法，导致工期延军事交通学报第卷第期长，也增加了施工难度。该布 缆船在船 体中部设置两个海缆舱，装载 能力成倍增加，可以较好满足海底光缆建设需要。）维修光缆 能力强。原 老式布 缆船针对的作业对象为海底电缆，没有安装 维修光缆所需的接续、测试设备，因此不具备 维修海底光缆的能力。该布 缆船配备动力定 位系统和先进的维修设备，包括先进的故 障定位设备、高效的捞缆装置、拉力较大的鼓轮机和快速接 续设备 等，具有 较强的维修光缆的能力。结语本文基于某新型布 缆船对海缆敷设、埋设和打捞维修等 作业任 务要求，开展了海缆作业系统配置总体方案研究，提出了主要海缆作业设备组成和基本形 式，分析设 计了综 合 控制系统组成框架，研究提出了各 海缆作业设备的功能要求和初步组成方案，为全船总体技 术方案确定和实现预期的海缆作业能力提供参考。参考文献：赵 波？海 缆船的现状与展望？航海 技术，（）：毛建辉，张志 刚，袁舟 龙 海 缆施工船总体设 计特点？造船技术，（）：吴爰国，袁舟龙，公言强，等？国内海底电缆深埋敷设施工技术综述？浙江电力，（）：陈然，梅文 杰，狄健，等？航行敷设时海 底电缆的受力分 析光 纤与电缆及其应用技术，（）：陈晓翎，麻蔚然？小型海 缆船尾门吊的设 计？船海工程，（）：，陈琦，李格 伦？新型布缆船拖曳绞车控制 系统上海交通大学 学 报，（）：（编辑：史 海英）（上接第页）突出理论要点精讲。教员要引导学员先学会分析教材上知识点的来源及其存在的原因或作用等，再进一步形成对这 些知识点的认识，帮助他们 解决知其所以然的问题，达成掌握相关理论学习方法、提高解决实际问题能力的教 学目的。例如，现行全军军事硕士专业学 位 学员 系列统编教材，在要求进行军事案例教学的每章中，都将处置相关问题的共性知识理论 要点，作为课堂讨论的理论拓展讲授内容 专门编写。因此，任课教员要在教 学实施的最 后环节，突出强调本案 例 教学活动应掌握的理论 要点，并根据 学员学习情 形提供发散思维、创造性思维的方法指导。结语在军事案 例 教 学的准备与具体实施 过程中，任课教员要切 实 贯 彻“以学员为中心”理念，牢固确立学员是课堂 主人的课堂观，自觉地把“教”定位为服务于学员学习活动的行为。任课教员在备课阶段，根据 学员学习认知的基本过程及他们在“看找评悟”个基本教学环节的学习情形，做好课堂设 计与相应的课 前准备工作；在组织课堂研讨阶段，围绕引导学员基本任务完成 情况，将讨论的课堂渐次营造为案例发生的现场和案例处置的现场；在开展理论拓展讲授阶段，遵循主 导经验教训总结、指 点借鉴启迪归 纳和 突出理论 要点精讲条基本原则，依据 学员学习的真实情况，展开案例拓展研究讲授活动。参考文献：邵 光 华美国师范教 育中的案 例 教 学法及其启示课程？教 材？教法，（）：宋耘哈佛商学院“案 例 教 学”的教 学设 计与组织实施高教探索，（）：中国人民解放军总参谋部军训和兵 种部军事 案 例 教 学北京：解放军出版社，：李飞，李宗璞，胡 剑波，等混合式案 例 教 学 方法研究空军工程大学 学 报（军事科学版），（）：刘 海燕，孙文远大学 小班研讨课：向“以学为中心”教 学范式的转型中国大学 教 学，（）：（编辑：高凌杰）