[發明專利]臍管

在審

• 申請號: 201380013468.8
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN104170027A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 喬恩·波伊斯頓;魯洛夫·馬里薩恩
• 申請（專利權）人: 帝斯曼知識產權資產管理有限公司
• 主分類號: H01B7/18
• 分類號: H01B7/18;F16L9/19;H01B7/04;G02B6/44
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 肖善強

本發明涉及臍管，其包含多個用于提供液壓功能、電功能、信號功能和化學功能的功能元件，例如往來于水下設施。這種臍管主要用于烴的海上生產中，但是它也可以應用于其他行業中，在這些行業中需要在優選地一個單一設備中組合傳輸至少電、信號和流體。

已知的臍管在WO?2011/131969中公開了，其包含臍管元件例如電纜、光纜和軟管以及用于承載作用于臍管上的載荷的元件。WO?2011/131969中的承載載荷的元件是包含高強度有機纖維的合成繩索。例如US?6,472,614、WO?93/17176、GB?2,316,990、US?6,472,614、WO?2005/124095、US?2007/0251694、GB?2,326,177、WO?2005/124095和US?6,472,614中給出了用鋼加固的臍管的其他公開內容。

已知的臍管、尤其是WO?2011/131969中的臍管具有多個優點，例如它們可以在較大的水深度和/或在較大或較劇烈的動力載荷下使用。它們還具有良好的機械性質，尤其是在軸向方向上，并且可以更容易地制造、安裝和維修。

然而，特別是在水下安裝臍管時，一些因素會起到重要的作用。典型地，臍管是管和纜線的復合層狀系統，通過將其從絞盤上的保存設備上解下來從安裝平臺安裝。非常重要的是，已經注意到在儲存和運輸時，不期望的壓力會作用于臍管上。而且，在安裝過程中，臍管受到各種載荷，例如來源于安裝裝置的擠壓-載荷，以及由風浪產生的載荷。還已知最高載荷、尤其是最高拉伸和彎曲應力位于臍管的頂部，即更靠近安裝平臺的部分。這些載荷再加上臍管過高或過低柔性會對其各層之間復雜的相互作用產生不利影響，并且在這些層之間產生摩擦，而摩擦會反過來損壞臍管。

同樣，在臍管內部產生的復雜的相互作用以及對其的要求使得設計工程師面臨挑戰。對例如較高的電壓、較高的功率(power)、較高的溫度和壓強和較輕的重量的需求日益增加，尤其是用于深海臍帶纜時，這些需求迫使工程師對這種系統做超裕度設計(overdesign)，這又反過來導致甚至更復雜的系統和/或更高的成本。

因此，希望提供具有較低程度的上述缺點或者不具有上述缺點的臍管。具體來說，期望獲得以下臍管，該臍管具有最佳柔韌性并且能夠應對大量作用于其上的載荷，從而在特定條件下獲得有利的結果。也期望獲得鑒于其特定要求允許更大的設計自由的臍管。

本發明提供了臍管，其包含多個用于提供其液壓功能、電功能、信號功能和化學功能的功能元件，其中這些功能元件中的至少一些包含含有高強度聚烯烴纖維的纖維鞘。優選地，向所述臍管提供液壓功能的所有功能元件都包含所述纖維鞘，更優選地臍管所包含的所有功能元件包含所述纖維鞘。

發明人觀察到，本發明的臍管(也簡稱為本發明臍管)具有用于在其安裝時防止其所包含的功能元件惡化所需要的柔韌性。具體地來說，發明人觀察到，本發明臍管的柔韌性可以在以下方面得到優化：功能元件之間的摩擦被降低至低于惡化閾值，同時也允許足夠的摩擦來確保在臍管的各種元件之間足夠的載荷分配，因為上述足夠的載荷分配在這種臍管的安裝中是必需的。

本發明臍管的另一個優點是，它可以安全快速地安裝。一旦安裝后，本發明臍管可以表現出最佳的動態疲勞響應，即在其各種元件之間優化的載荷分配。

下文中描述了本發明臍管的各種優選實施方式。在一個優選的實施方式中，本發明臍管所包含的功能元件中的至少一些包含纖維鞘，其中每個功能元件中纖維鞘的質量％為至少0.1質量％、更優選地至少0.5質量％、最優選地至少1.0質量％，每個功能元件中纖維鞘的質量％是相對于所述元件的總質量計算得到的。通常，在一個臍管中，該臍管所包含的各種功能元件的質量之間存在差值，例如提供液壓功能的功能元件的質量可以與提供信號功能或電力功能的功能元件的質量不同。觀察到，當適當地根據具體功能元件的功能來調節纖維鞘的質量％時，可以實現較大的設計自由和最優的性質。優選地，每個功能元件的纖維鞘的質量％為至多25質量％、更優選地至多10質量％、最優選地至多5質量％，每個功能元件的纖維鞘的質量％是相對于所述元件的總質量計算得到的。

優選地，含纖維鞘的至少部分功能元件、更優選地所有功能元件具有外表面，其中外表面是由纖維鞘形成的。換句話說，功能元件諸如電纜通常具有含有層狀結構的壁。優選的是，功能元件的壁所包含的外層包含纖維鞘。