一种具有光电缆防缠绕结构的海洋勘探承重器的制作方法

本发明涉及光电缆传输领域，特别是一种具有光电缆防缠绕结构的海洋勘探承重器。

背景技术：

1、钢缆由于是螺旋式织绕互捻而成，在拉伸受力时会产生额外的织绕旋转扭力。海洋取样探测用的钢缆动辄上万米，这种织绕旋转扭力产生的危害非常严重。随取样探测设备向海底下放，增长的钢缆会持续增加自身拉力，同时长钢缆会有系统自激共振，再加上海平面起伏引起的船舶升沉，共同作用形成的即时拉力是巨大的，产生的额外织绕旋转扭力也是相当可观的。在探测设备未着底前，这种扭力会不断产生，迫使取样探测设备在下放过程中不停旋转，而在设备收缆上升过程中，随钢缆的变短和自重的减少，这种扭力反向作用又会迫使探测设备不停地反向旋转。

2、危险的情况有两种：

3、一、在取样探测设备着底时钢缆承重减轻，根据胡克定律，拉力减少钢缆会产生回缩，触底一刻由于钢缆仍为紧绷状态，不易发生缠绕。但若再继续下放，钢缆松弛，拉伸力减少，会产生与此前方向相反的扭转力。着底探测设备此时不能自由旋转释放相应扭力，松弛的钢缆随即扭转缠绕。在钢缆回收过程中，缠绕处拉成死结，钢缆损坏的同时还造成无法顺利通过a架滑轮，致使探测设备回收工作无法进行。大洋考察装备通常造价不菲，甚至没有备份，钢缆扭结造成的设备损坏和连带经济损失是难以估量的；

4、二、钢缆下放数千米后相对刚性已很低，很容易发生钢缆系统自激共振。尽管有海水的运动阻尼作用，共振幅度不会无限放大，但这种共振增幅还是会有几米甚至十几米。振荡运动向上时，紧绷状态的钢缆会发生松弛，至高点后在设备和其自身重力下又会重新拉紧，并下沉至振荡运动的底端，之后再开始新一轮向上和向下，周而复始。周期性振荡下行至底端时，下拉收紧的钢缆虽也有一个拉力产生的额外织绕旋转扭力，但拉紧状态不易产生缠绕。而到振荡的上端时，钢缆最下部分松弛，拉力减少，钢缆会有一个反向的旋转扭力产生，如果这个扭力没有适时释放，钢缆就会发生缠绕。特别当大洋考察设备的重浮比(空气中重量÷水中浮力)接近于1时，下沉速度本来就慢，在共振的最上点，不能及时下沉，也就不能及时拉紧钢缆，反向扭转力得不到及时释放，钢缆就会发生缠绕，在收揽回收过程中形成死结。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术中钢缆在产生额外的织绕旋转扭力时无法将其释放，而导致钢缆缠绕的问题，提供一种具有光电缆防缠绕结构的海洋勘探承重器，可以及时释放钢缆产生的织绕旋转扭力，防止承重座随着钢缆转动，且能够防止承重器处于深海时，被深海巨大的水压导致漏水。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有光电缆防缠绕结构的海洋勘探承重器，包括光电缆，所述光电缆外包裹有钢缆，所述钢缆上固定套设有承重头，所述承重头外转动连接有承重座，所述承重头和承重座轴向固定，所述承重座上安装有探测器，所述光电缆和探测器之间通过旋转光电耦合器进行光电连接，所述承重头还包括包裹在所述旋转光电耦合器外侧的封闭筒体，所述光电缆穿入封闭筒体与旋转光电耦合器连接，且所述封闭筒体内注满保护液体。

3、采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：通过将带光电缆的钢缆固定连接承重头，而承重头与承重座之间可以周向转动，使连接在承重座上的探测器与光电缆之间可以周向旋转，避免探测器在进入水下时，因为钢缆产生额外的织绕旋转扭力而旋转，并且在探测器着地时，也能够释放相应的旋转扭力；通过光电缆和探测器之间通过旋转光电耦合器进行光电连接，避免光电缆的旋转影响光电信号及电力的传输，而通过在旋转光电耦合器外包裹有封闭筒体，并在其中注满保护液体，能够避免旋转光电耦合器被海水侵入。

4、进一步的，还包括储液器，所述储液器内注入与封闭筒体内相同的液体，所述储液器与封闭筒体相连，所述储液器内腔的体积可变，当储液器外部的压力大于内部的压力时，储液器的内腔体积随之减小，使储液器能够将内部的液体输送至封闭筒体内部。

5、采用前述技术方案，使封闭筒体进入深海后，外部的海水压力大于封闭筒体的内部压力时，储液器的内腔体积会率先减小，使得储液器能够将内部的保护液体输送至封闭筒体内部，保证封闭筒体内的压强与外部的压强平衡，避免封闭筒体被损坏。

6、进一步的，所述储液器外壳使用柔性材料制成；或，储液器为缸体和活塞的组合，所述活塞暴露在海水中。

7、采用前述技术方案，将储液器的外壳设置成柔性材料，能够让储液器的设计更简单，减少了设计成本；将储液器设计为缸体和活塞的组合，能够让储液器承载更多的保护液体，也能够注入压力更大的保护液体，也能进入更深的深海中。

8、进一步的，所述储液器具有向内的预压力，通过所述储液器对所述封闭筒体内的保护液体进行预加压，使所述封闭筒体内的保护液体的压力大于所述封闭筒体外的压力。

9、进一步的，储液器外壳的材料为弹性材料，储液器的外壳在安装时被预张紧，然后再与封闭筒体连通；或，储液器为缸体、弹性元件和活塞的组合，所述弹性元件设置在缸体和活塞之间，使外部对活塞的压力方向和弹性元件对活塞的压力方向相同，储液器的弹性元件在安装时被预压缩，然后再与封闭筒体连通。

10、采用前述技术方案，对封闭筒体内的保护液体加压以后，能够让封闭筒体内部压力始终大于外部的压力，相比没有增加压力的情况下，可以让封闭筒体进入更深的海底，并且在封闭筒体发生破损时，率先会将保护液体向外倾泻，避免了海水直接进入封闭筒体内。

11、进一步的，所述承重座与所述封闭筒体之间连接有万向节结构，所述万向节结构使所述封闭筒体相对承重座能够绕光电缆轴线转动，且能使所述承重座能够相对钢缆轴线呈一定角度偏转。

12、采用前述技术方案，所述承重座与所述封闭筒体之间通过连接有万向节结构，能使所述承重座相对钢缆轴线呈一定角度偏转，这让探测器在进入水下时，钢缆由于海水对探测器的冲击会发生横向晃动，钢缆偏转，其轴线就会与竖直时的轴线间产生一定的角度，采用万向节结构可以避免承重座跟随钢缆一起晃动，从而维护了承重座的稳定和安全。

13、进一步的，所述万向节结构包括，所述封闭筒体上固设的万向球头，以及所述承重座内设有与所述万向球头适配的球头腔。

14、采用前述技术方案，通过万向球头和球头腔进行球面接触，避免了硬摩擦，减少了摩擦力，使承重座能够相对钢缆轴线呈一定角度偏转，使承重头因钢缆的扭力和海水的冲击发生偏转时，能够避免承重座随之转动，维护了承重座的稳定和安全，并且采用万向球头和球头腔的配合，能够直接保证承重座和光电缆之间的轴向固定。

15、进一步的，所述封闭筒体和输出缆之间设有转动组件，所述封闭筒体通过转动组件与输出缆相对转动。

16、采用前述技术方案，在探测器所连接的输出缆与封闭筒体之间需要分隔开，避免封闭筒体带动输出缆转动，避免了输出缆因为缠绕扭转力被拧断。

17、进一步的，所述转动组件由封闭旋转座、轴承和旋转密封圈组成，封闭旋转座和输出缆通过轴承转动连接，封闭旋转座和输出缆通过旋转密封圈形成密封，旋转密封圈在轴承的外侧。

18、采用前述技术方案，转动组件通过封闭筒体的内侧壁和输出缆之间的轴承，实现封闭筒体和输出缆的相对转动，而封闭旋转座与封闭筒体和输出缆之间分别通过旋转密封圈来保证封闭筒体内的密封性，避免封闭筒体内灌入海水。

19、进一步的，所述承重座外侧固设有防转翼，所述防转翼包括一长一短两种类型，且两种类型的所述防转翼沿周向间隔交替布置。

20、采用前述技术方案，通过在承重座外侧设置防转翼，使承重座在沉入水下过程中，海水在防转翼之间流动，承重座转动时防转翼会增加海水阻力，避免承重座旋转，并且是一长一短间隔交替布置，使海水在能够进入防转翼之间的缝隙，使得在转动时增加了相应的阻力。

21、附图说明

22、下面结合附图对本发明作进一步说明：

23、图1为本发明一种具有光电缆防缠绕结构的海洋勘探承重器的示意图；

24、图2为a处放大图；

25、图3为承重座的俯视图。