專利名稱：張力軟管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及航行橫向補給領域，具體而言，涉及到航行橫向補給中使用的一種高強度張力軟管。
背景技術：
自十九世紀末航行補給出現(xiàn)以來，海上航行補給經(jīng)歷了從單一液貨補給到綜合補給，從縱向補給到橫向、垂直補給的多次重大改進。1944年發(fā)明了跨索法橫向加油、1953年研制出了平衡重錘張力補償裝置、1957年確立了綜合補給思想，隨即出現(xiàn)了自動傳送補給系統(tǒng)(FAST)，上世紀70年代中期，開始采用FAST系統(tǒng)的改進系統(tǒng)-標準橫向補給裝置(STREAM)，90年代以來，圍繞著進一步提高補給海況和補給速度、減少作業(yè)人員等需求，發(fā)達國家海軍又開展了張力軟管法補給裝置、航行自動對接裝置等新型補給裝備研究。 美法海軍研制的新一代張力軟管海上補給系統(tǒng)，由200英尺(61m) 2. 5英寸(63mm)張力軟管、液壓泵、電動機和控制系統(tǒng)組成，取消了原來的補給柱和跨索，可明顯減少設備重量和所占空間。海上試驗表明，接收船只需3人負責牽引張力絞車釋放的跨海合成索具，節(jié)省了大量人力。采用張力軟管法進行海上補給作業(yè)對軟管的強度有很高的要求，由于省去了傳統(tǒng)液貨補給裝置的補給柱和跨索，要求軟管在沒有輔助支撐裝置的情況下，能夠保持自身形狀和結構，完成液貨的傳輸和補給；由于海上補給作業(yè)環(huán)境惡劣，海水的腐蝕，使得軟管的性能和使用壽命大打折扣；在補給作業(yè)時，由于海況的變化，補給船和接收船之間的距離會發(fā)生很大的變化，這就要求補給船和接收船之間保持較遠的距離，對軟管的強度和自身形狀的維持要求較高；同時，在補給過程中，由于海況變化，補給船和接收船之間的距離突然變大并超過軟管的長度時，會使補給船和接收船發(fā)生相互拖拽，發(fā)生危險。因此，本發(fā)明的主要目的，即在于提供一種新型的張力軟管，能夠大大提高軟管的抗拉、抗壓強度，不需要跨索仍能保持完整的工作形狀；提高軟管的抗腐蝕性能，延長軟管的使用壽命，并使得在發(fā)生緊急情況時，補給船和接收船能夠迅速解脫連接。

發(fā)明內容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種張力軟管，由內向外依次包括內膠層I、骨架層和外膠層3，其特征在于，所述骨架層2包括纖維層21和夾在所述纖維層21中間的金屬螺旋層22，所述內膠層I用以輸送液體介質，且對所輸送的所述液體介質具有抗耐性、密封性；所述骨架層2為所述張力軟管的支撐結構，承受所述張力軟管的工作壓力和張力，其中，所述內膠層I和所述纖維層21連接，保證由彈性體制成的所述內膠層I到剛性體結構的所述纖維層21和所述金屬螺旋層22的無縫過渡與粘結，使成所述張力軟管為結構完整的統(tǒng)一體，所述纖維層21采用纖維材料制成，承受軸向拉力，具抗拉和抗張作用，所述金屬螺旋層22采用螺旋鋼絲作支撐，承受徑向壓力，保證所述張力軟管的管體在正負壓的條件下管徑的變化都在設計范圍內；所述外膠層3保護所述骨架層，對所述張力軟管工作環(huán)境的損害具有抗耐性。在上述技術方案中，優(yōu)選地，在所述張力軟管的端部還設置有管接頭4，所述管接頭4包括相扣合的接頭管芯41和接頭管套42，所述接頭管芯41外表面采用短長度鋸齒狀密封鎖緊工作面，所述鋸齒的短邊411與所述接頭管芯41的軸線垂直，所述鋸齒的斜邊412與所述接頭管芯41的軸線夾角為銳角，所述接頭管套42采用數(shù)段內外壁帶凸筋421的結構，當所述接頭管套42扣合后，扣壓所產(chǎn)生的徑向壓縮力使所述張力軟管管體的所述內膠層3、外膠層I和纖維層21被分段擠壓成波浪形，使所述管接頭4獲得抗拉脫力和密封性倉泛。在上述技術方案中，優(yōu)選地，所述鋸齒頂端的平面與所述鋸齒的短邊411所形成的夾角為光滑的圓角，便于消除所述張力軟管表面的應力集中點，提高所述張力軟管的疲勞壽命。在上述技術方案中，優(yōu)選地，所述纖維層21采用0. 8mm厚的TC 300型纖維材料制成。在上述技術方案中，優(yōu)選地，在所述張力軟管的輸出端還設置有環(huán)形拉纜5和補給軟管6，所述環(huán)形拉纜5用于固定所述張力軟管的所述輸出端，所述補給軟管6用于與接收裝置相連接。在上述技術方案中，優(yōu)選地，按公式I計算所述張力軟管的耐壓強度P 爆=2iKB/D 計+4iKB/D 計 (I)式中P爆-膠管耐壓強度，kgf/cm2i_夾布層數(shù)Kb-膠布強度，kgf/cmDi+「計算直徑，cmDif2-計算直徑，cm。在上述技術方案中，優(yōu)選地，按公式2計算所述張力軟管的軸向最大抗拉力P 軸破=iKb D 計+iP 壓 D 計/4 ⑵式中P -膠管耐壓強度，kgfi_夾布層數(shù)Kb-膠布強度，kg/cmDif「計算直徑，cmD計2-計算直徑，cmP 壓-工作壓力，kgf/cm2。在上述技術方案中，優(yōu)選地，在所述張力軟管的兩端固定處還設置有拉脫裝置，所述拉脫裝置在所述張力軟管的張力大于其設計值時拉斷，以保證作業(yè)的安全。在上述技術方案中，優(yōu)選地，所述拉脫裝置包括六根拉桿7，每根拉桿承受的拉力為F = 8. 25kN-10kN,所述拉桿7的材料選用45號鋼，并進行回火處理，然后進行鍍鉻處理，其 O b 為 600MPa。在上述技術方案中，優(yōu)選地，所述張力軟管通過軟管聯(lián)接法蘭81、過渡管道法蘭82、陽端聯(lián)接彎頭83和所述拉桿7與輸出裝置和輸入裝置相連接，所述張力軟管的一端通過所述軟管聯(lián)接法蘭81與所述輸出裝置的軟管卷筒體上的內管道法蘭相連接，另一端通過所述軟管聯(lián)接法蘭81和所述過渡管道法蘭82與所述陽端聯(lián)接彎頭83連接，所述過渡管道法蘭82和所述陽端聯(lián)接彎頭83之間采用所述拉桿7連接，所述陽端聯(lián)接彎頭83與所述輸入裝置的補給口對接。根據(jù)上述技術方案提供的張力軟管，可以有效地節(jié)約補給作業(yè)時間、減少作業(yè)人員、提高貨物傳輸能力、避免船碰撞事故的發(fā)生，保證補給作業(yè)安全進行。


圖I是根據(jù)本發(fā)明所述張力軟管一實施例的結構示意圖；
圖2是圖I所示A部的放大示意圖；圖3是圖I所示B部的放大示意圖；圖4是圖I中接頭管芯的結構示意圖；圖5是圖I中接頭管套的結構示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明所述軟管與連接裝置組成的連接組件的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明所述張力軟管展開過程的示意圖。
具體實施例方式下面參考

本發(fā)明的具體實施方式
。圖I是根據(jù)本發(fā)明所述張力軟管一實施例的結構示意圖；圖2是圖I所示A部的放大示意圖；圖3是圖I所示B部的放大示意圖。如圖I至圖3所示，本發(fā)明提供了一種張力軟管，由內向外依次包括內膠層I、骨架層和外膠層3，其特征在于，所述骨架層包括纖維層21和夾在所述纖維層21中間的金屬螺旋層22，所述內膠層I用以輸送液體介質，且對所輸送的所述液體介質具有抗耐性、密封性；所述骨架層2為所述張力軟管的支撐結構，承受所述張力軟管的工作壓力和張力，其中，所述內膠層I和所述纖維層21連接，保證由彈性體制成的所述內膠層I到剛性體結構的所述纖維層21和所述金屬螺旋層22的無縫過渡與粘結，使成所述張力軟管為結構完整的統(tǒng)一體，所述纖維層21采用纖維材料制成，承受軸向拉力，具抗拉和抗張作用，所述金屬螺旋層22采用螺旋鋼絲作支撐，承受徑向壓力，保證所述張力軟管的管體在正負壓的條件下管徑的變化都在設計范圍內；所述外膠層3保護所述骨架層，對所述張力軟管工作環(huán)境的損害具有抗耐性。優(yōu)選地，所述纖維層21采用0. 8mm厚的TC 300型纖維材料制成。本發(fā)明提供的張力軟管采用多種纖維材料和鋼絲纏繞增強結構，由內膠層I、骨架層、外膠層3等組成。內膠層I :輸送液體介質(如船用的油料、工作人員的飲用水等)，對所輸送的介質具有抗耐性、密封性。骨架層支撐軟管的結構，承受工作壓力、張力。由纖維層21、金屬螺旋層22(在張力軟管的生產(chǎn)過程中可以根據(jù)具體的強度要求增減纖維層的數(shù)目或添加需要的功能纖維層)構成。內膠層保證由彈性體的橡膠到剛性體結構的高強纖維和金屬絲的無縫過渡與粘結，使之成為結構完整的統(tǒng)一體，提高產(chǎn)品的整體性能；纖維層21采用0. 8mm厚的TC300型^XS)纖維材料承受軸向拉力，具抗拉和抗張作用；金屬螺旋層22采用螺旋鋼絲作支撐，承受徑向壓力，保證管體在正負壓的條件下膠管的通徑變化都在控制范圍內。外膠層3 :保護骨架層，對軟管工作環(huán)境等損害具有抗耐性。這在航行橫向補給中有很重要的作用，因海況較復雜，軟管工作環(huán)境惡劣，如沒有外膠層3，軟管將很快被海水腐蝕、風化，出現(xiàn)老化現(xiàn)象，影響張力軟管的使用壽命。制作所述張力軟管所采取的工藝路線為內徑壓出-套管-內膠布層-纏繞螺旋鋼絲-中膠-外膠布層-外膠片-纏水布-硫化-解水布-脫芯-試壓-轉序。優(yōu)選地，，按公式I計算所述張力軟管的耐壓強度P 爆=2iKB/Di+1+4iKB/Di+2 ⑴式中P爆-膠管耐壓強度，kgf/cm2i-夾布層數(shù)Kb-膠布強度，kgf/cm口計「計算直徑，cmDif2-計算直徑，cm。按公式2計算所述張力軟管的軸向最大抗拉力P$e6 = IKbJiDif^iPj5 3iDif2/4 (2)式中P軸破-膠管耐壓強度，kgfi-夾布層數(shù)Kb-膠布強度，kgf/cm口計「計算直徑，cmD計2_計算直徑，cmP 壓-工作壓力，kgf/cm2。下面舉例說明張力軟管輸油時的張力計算補給作業(yè)時站到站的距離為35m_45m，允許的補給站錯位角最大30，不考慮站的高度差，則軟管的最大放出長度為L = 45/cos30° = 52. Om
即軟管的放出長度為35m至52m。軟管垂度按2m至3m選取，張重比系數(shù)k分別取2. 5和3. 5，計算結果如表I所示。補償時，當軟管張力小于該放出長度時的3m垂度張力值時收軟管，當軟管張力大于該放出長度時的2m垂度張力值時放軟管。如當軟管放出長度為45m(進行檢測)時，當軟管張力小于9866N時收軟管，當軟管張力大于13812N時放軟管。表I :不同長度下補給時軟管所受張力分析
權利要求
1.一種張力軟管，由內向外依次包括內膠層(I)、骨架層和外膠層(3)，其特征在于，所述骨架層包括纖維層(21)和夾在所述纖維層(21)中間的金屬螺旋層(22)，所述內膠層(I)用以輸送液體介質，且對所輸送的所述液體介質具有抗耐性、密封性；所述骨架層(2)為所述張力軟管的支撐結構，承受所述張力軟管的工作壓力和張力，其中，所述內膠層(I)和所述纖維層(21)連接，保證由彈性體制成的所述內膠層(I)到剛性體結構的所述纖維層(21)和所述金屬螺旋層(23)的無縫過渡與粘結，使成所述張力軟管為結構完整的統(tǒng)一體，所述纖維層(21)采用纖維材料制成，承受軸向拉力，具抗拉和抗張作用，所述金屬螺旋層(22)采用螺旋鋼絲作支撐，承受徑向壓力，保證所述張力軟管的管體在正負壓的條件下管徑的變化都在設計范圍內；所述外膠層(3)保護所述骨架層(2)，對所述張力軟管工作環(huán)境的損害具有抗耐性。
2.根據(jù)權利要求I所述的張力軟管，其特征在于，在所述張力軟管的端部還設置有管接頭(4)，所述管接頭(4)包括相扣合的接頭管芯(41)和接頭管套(42)，所述接頭管芯(41)外表面采用短長度鋸齒狀密封鎖緊工作面，所述鋸齒的短邊(411)與所述接頭管芯(41)的軸線垂直，所述鋸齒的斜邊(412)與所述接頭管芯(41)的軸線夾角為銳角，所述接頭管套(42)采用數(shù)段內外壁帶凸筋(421)的結構，當所述接頭管套(42)扣合后，扣壓所產(chǎn)生的徑向壓縮力使所述張力軟管管體的所述內膠層(3)、外膠層(I)和纖維層(21)被分段擠壓成波浪形，使所述管接頭(4)獲得抗拉脫力和密封性能。
3.根據(jù)權利要求2所述的張力軟管，其特征在于，所述鋸齒頂端的平面與所述鋸齒的短邊(411)所形成的夾角為光滑的圓角，便于消除所述張力軟管表面的應力集中點，提高所述張力軟管的疲勞壽命。
4.根據(jù)權利要求3所述的張力軟管，其特征在于，所述纖維層(21)采用0.8mm厚的TC300型纖維材料制成。
5.根據(jù)權利要求4所述的張力軟管，其特征在于，在所述張力軟管的輸出端還設置有環(huán)形拉纜(5)和補給軟管￠)，所述環(huán)形拉纜(5)用于固定所述張力軟管的所述輸出端，所述補給軟管(6)用于與接收裝置相連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的張力軟管，其特征在于，按公式(I)計算所述張力軟管的耐壓強度 P*= 2iKb/Di+1+4iKb/Di+2 ⑴ 式中Ps表示膠管耐壓強度，單位為kgf/cm2 i表示夾布層數(shù) Kb表示膠布強度，單位為kgf/cm Difl表示計算直徑，單位為cm Dif2表示計算直徑，單位為cm。
7.根據(jù)權利要求6所述的張力軟管，其特征在與，按公式(2)計算所述張力軟管的軸向最大抗拉力 P軸破=iKb 。計 i+iP壓D計2/4 (2) 式中Pttss表示膠管耐壓強度，單位為kgf i表示夾布層數(shù) Kb表示膠布強度，單位為kgf/cmDifl表示計算直徑，單位為cm Dif2表示計算直徑，單位為cm P軸表示工作壓力，單位為kgf/cm2。
8.根據(jù)權利要求I至7任一所述的張力軟管，其特征在于，在所述張力軟管的兩端固定處還設置有拉脫裝置，所述拉脫裝置在所述張力軟管的張力大于其設計值時拉斷，以保證作業(yè)的安全。
9.根據(jù)權利要求8所述的張力軟管，其特征在于，所述拉脫裝置包括六根拉桿(7)，每根拉桿承受的拉力為F = 8. 25kN-10kN，所述拉桿(7)的材料選用45號鋼，并進行回火處理，然后進行鍍鉻處理，其O b為600MPa。
10.根據(jù)權利要求9所述的張力軟管，其特征在于，所述張力軟管通過軟管聯(lián)接法蘭(81)、過渡管道法蘭(82)、陽端聯(lián)接彎頭(83)和所述拉桿(7)與輸出裝置和輸入裝置相連接，所述張力軟管的一端通過所述軟管聯(lián)接法蘭(81)與所述輸出裝置的軟管卷筒體上的內管道法蘭相連接，另一端通過所述軟管聯(lián)接法蘭(81)和所述過渡管道法蘭(82)與所述陽端聯(lián)接彎頭(83)連接，所述過渡管道法蘭(82)和所述陽端聯(lián)接彎頭(83)之間采用所述拉桿(7)連接，所述陽端聯(lián)接彎頭(83)與所述輸入裝置的補給口對接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種張力軟管，由內向外依次包括內膠層、骨架層和外膠層，其特征在于，所述骨架層包括纖維層和夾在所述纖維層中間的金屬螺旋層，所述內膠層用以輸送液體介質，且對所輸送的所述液體介質具有抗耐性、密封性；所述骨架層為所述張力軟管的支撐結構，承受所述張力軟管的工作壓力和張力；所述外膠層保護所述骨架層，對所述張力軟管工作環(huán)境的損害具有抗耐性。通過本發(fā)明提供的張力軟管，使得張力軟管的抗拉和抗張力性能明顯改善，省去了傳統(tǒng)張力軟管在工作過程中的輔助支撐裝置，大大簡化了液貨補給裝置的結構，節(jié)約生產(chǎn)成本，使用更加方便。
文檔編號F16L11/08GK102679055SQ20121010278
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權日2012年4月10日
發(fā)明者代紅旗, 宇可, 張海洋, 來曉育, 王 琦, 翟性泉, 趙厚寬, 郭奎 申請人:中國人民解放軍海軍后勤技術裝備研究所, 凱迪西北橡膠有限公司