异型材和骨架层以及含该骨架层的海洋复合软管
阅读说明：本技术 异型材和骨架层以及含该骨架层的海洋复合软管 (Special-shaped section bar, framework layer and marine composite hose containing framework layer ) 是由 陈严飞 何明畅 董绍华 刘昊 张晔 侯富恒 于 2021-01-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种异型材和骨架层以及含该骨架层的海洋复合软管,包括钢带；该钢带包括竖钢带体以及相对平行布置的两弯折钢带体,弯折钢带体包括顺次连接为一体的第一横臂、第一竖臂、第二横臂、第二竖臂、第三横臂和第三竖臂；第三横臂、第一横臂、第二横臂在水平方向由长到短分布且相互平行,第一至第三竖臂在竖直方向相互平行,第一竖臂、第二横臂和第二竖臂之间形成开口朝外的第一U型槽,第二竖臂、第三横臂和第三竖臂之间形成开口朝内的第二U型槽；竖钢带体连接在两第一横臂的端部之间,竖钢带体长度小于两第三横臂之间的竖向间距,两第三竖臂端部之间的间距大于两第二横臂的外壁面之间的竖向间距,第二横臂的长度大于第三竖臂的宽度。(The invention discloses a profiled bar, a framework layer and a marine composite hose containing the framework layer, which comprise a steel belt; the steel belt comprises a vertical steel belt body and two bent steel belt bodies which are arranged in parallel relatively, wherein each bent steel belt body comprises a first cross arm, a first vertical arm, a second cross arm, a second vertical arm, a third cross arm and a third vertical arm which are sequentially connected into a whole; the third cross arm, the first cross arm and the second cross arm are distributed from long to short in the horizontal direction and are parallel to each other, the first vertical arm to the third vertical arm are parallel to each other in the vertical direction, a first U-shaped groove with an outward opening is formed among the first vertical arm, the second cross arm and the second vertical arm, and a second U-shaped groove with an inward opening is formed among the second vertical arm, the third cross arm and the third vertical arm; the vertical steel strip body is connected between the end parts of the two first cross arms, the length of the vertical steel strip body is smaller than the vertical distance between the two third cross arms, the distance between the end parts of the two third vertical arms is larger than the vertical distance between the outer wall surfaces of the two second cross arms, and the length of the second cross arms is larger than the width of the third vertical arms.)
技术领域
本发明涉及一种异型材和骨架层，特别涉及一种用于海洋复合软管的异型材和骨架层。
背景技术
随着经济社会的飞速发展，人类对石油能源需求也与日俱增，因此陆上以及浅海油气藏资源已经无法满足人类的需求，海洋油气开发也由浅海转向深海区域，深海海洋石油工程不断发展。我国南海是世界四大海洋油气资源区之一，南海油气储量约占我国油气资源总量的1/3。因此，亟需研发先进可靠的深水开发装备进行油气开采工作。
近些年各国开始使用非粘结柔性软管作为海洋油气开发输送载体，此类型管道的主要优点在于其优越的力学性能，能够应对海洋复杂的载荷，且耐腐蚀性好、海底地形地貌适应性强、铺设速度快、施工费用较低、不易结蜡，且管材可回收使用。由于具有以上优良特性，非粘结柔性管道逐渐成为深水油气开发的重要输送载体。非粘结复合软管通常由骨架层、内衬层、抗压铠装层、耐磨层、抗拉铠装层、绝缘层、外护套层等多层构成的复合管体结构，其中骨架层主要抵抗外部压力载荷，提供足够的径向刚度来支撑内衬管，防止因静水外压过大导致的结构压溃破坏。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种异型材和骨架层以及含该骨架层的海洋复合软管，该异型材之间互锁缠绕连接，互锁单元间留有一定间隙允许其进行相对移动，使得复合软管具有良好的柔性，并通过一定的变形来抵御外界载荷，使其能应用于复杂的深水环境。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种异型材，包括截面呈类吕型的钢带；所述钢带包括竖钢带体以及相对平行布置的两弯折钢带体，
所述弯折钢带体包括顺次连接为一体的第一横臂、第一竖臂、第二横臂、第二竖臂、第三横臂和第三竖臂；所述第三横臂、第一横臂、第二横臂在水平方向由长到短分布且相互平行，所述第一竖臂、第二竖臂和第三竖臂在竖直方向相互平行，且所述第二竖臂长于所述第三竖臂，所述第一竖臂、第二横臂和第二竖臂之间形成开口朝外的第一U型槽，所述第二竖臂、第三横臂和第三竖臂之间形成开口朝内的第二U型槽；
所述竖钢带体连接在两所述第一横臂的端部之间，所述竖钢带体长度小于两所述第三横臂之间的竖向间距，两所述第三竖臂端部之间的间距大于两所述第二横臂的外壁面之间的竖向间距，所述第二横臂的长度大于所述第三竖臂的宽度。
在一些实施例中，两所述弯折钢带体关于所述竖钢带体的水平中心线对称，两所述第二横臂的内壁面之间留有第一间隙，所述第一间隙为所述钢带厚度的十二分之一。
在一些实施例中，所述竖钢带体的内壁面与第一横臂的内壁面的连接处呈弧形，所述竖钢带体的外壁面与第一横臂的外壁面的连接处呈弧形。
在一些实施例中，所述第一横臂的内壁面与第一竖臂的内壁面的连接处呈弧形，所述第一横臂的外壁面与所述第一竖臂的外壁面的连接处呈弧形；
所述第一竖臂的内壁面与所述第二横臂的内壁面的连接处呈弧形，所述第一竖臂的外壁面与所述第二横臂的外壁面的连接处呈弧形；
所述第二横臂的内壁面与所述第二竖臂的内壁面的连接处呈弧形，所述第二横臂的外壁面和所述第二竖臂的外壁面的连接处呈弧形；
所述第二竖臂的内壁面和所述第三横臂的内壁面的连接处呈弧形，所述第二竖臂的外壁面和所述第三横臂的外壁面的连接处呈弧形。
所述第三横臂的内壁面和所述第三竖臂的内壁面的连接处呈弧形，所述第三横臂的外壁面和所述第三竖臂的外壁面的连接处呈弧形；
所述第三竖臂的端面呈圆弧形。
本发明还提供一种骨架层，由若干上述任意实施例中的异型材缠绕互锁形成，即第二个异型材的两第一横臂、两第一竖臂以及竖钢带体围成的矩形框体嵌设于第一个异型材的两第二U型槽围成的C型槽体内，以此类推进而形成缠绕互锁结构。
在一些实施例中，当两所述第一横臂、两第一竖臂以及竖钢带体围成的矩形框体嵌设于第一个异型材的两第二U型槽围成的C型槽体内时,第一个异型材的两第二竖臂的内壁面与第二个异型材的竖钢带体的外壁面保留第二间隙；第一个异型材的两第三横臂的内壁面与第二个异型材的两第一横臂的外壁面对应保留第二间隙；第一个异型材的两第三竖臂的内壁面与第二个异型材的两第一竖臂的外壁面对应保留第二间隙，第一个异型材的两第三竖臂的外壁面与第二个异型材的两第二竖臂的外壁面对应保留第二间隙；第一个异型材的两第三竖臂的端面与第二个异型材的两第二横臂的外壁面对应保留第二间隙，所述第二间隙为钢带厚度的四分之一，其余缠绕互锁的异型材亦然。
在一些实施例中，所述异型材的材质为不锈钢钢带且为中空结构，不锈钢钢带弯曲产生的矩形空腔中填充有热阻材料、高强度材料或绝缘材料。
另外地，本发明还提供一种海洋复合软管，该海洋复合软管从内至外依次为骨架层、内衬层、互锁抗压铠装层、非互锁抗压铠装层、第一耐磨层、第一抗拉铠装层、第二耐磨层、第二抗拉铠装层和外包覆层；所述骨架层为上述任意实施例中的骨架层。
本发明采用以上技术方案，其具有如下优点：1、本发明提供的异型材截面呈类“吕”型，包括相对平行布置的两弯折钢带体以及连接在两弯折钢带体的第一横臂之间的竖钢带体，两第一横臂、两第一竖臂以及竖钢带体围成的矩形框体，两弯折钢带体上的两第二U型槽围成C型槽体，矩形框体能够活动嵌设于C型槽体内，从而使得异型材之间缠绕互锁形成骨架层，且骨架层为双层结构，大大提高骨架层的力学性能，使得骨架层能够有效抵抗静水外压。2、本发明第一异型材上的两第三竖臂外壁面到第二异型材的两第二竖臂的外壁面的间隙仅为钢带厚度的四分之一，即在骨架层内表面形成的凹槽更小，能够有效减少骨架层内涡流的产生，使得内部油气介质输送更加平缓，提高油气介质输送效率。3、由于本发明的互锁单元(相互嵌合的矩形框体和C型槽体)间存在一定的间隙，因而异型材之间可以发生相对运动，使得由异型材缠绕互锁形成的骨架层应用于海洋复合软管时，复合软管具有良好的柔性，能够通过一定的变形来抵御外界载荷，能应用于复杂的深水环境。4、本发明的异型材的内部中空，可填充热阻材料来减弱管道与周围环境的换热，亦可根据需要填充其他材料来提供额外强度或者绝缘性能。5、本发明的异型材上各臂的端面连接处圆角和弧形，使得相邻两异型材通过矩形框体和C型槽体缠绕互锁时，两异型材的臂端面之间为圆滑过渡，提高海洋复合软管的柔性，避免在海洋复合软管弯曲时产生划痕，保证管道的安全性，延长管道的使用寿命。
附图说明
图1是本发明异型材的结构示意图；
图2是本发明骨架层的结构示意图；
图3是本发明海洋复合软管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1所示，本发明一种异型材，包括截面呈类“吕”型的钢带10；该钢带10包括竖钢带体110以及相对平行布置的两弯折钢带体120，
弯折钢带体120包括顺次连接为一体的第一横臂121、第一竖臂122、第二横臂123、第二竖臂124、第三横臂125和第三竖臂126；第三横臂125、第一横臂121、第二横臂123在水平方向由长到短分布且相互平行，第一竖臂122、第二竖臂124和第三竖臂126在竖直方向相互平行，且第二竖臂124长于第三竖臂126，第一竖臂122、第二横臂123和第二竖臂124之间形成开口朝外的第一U型槽，第二竖臂124、第三横臂125和第三竖臂126之间形成开口朝内的第二U型槽；
竖钢带体110连接在两第一横臂121的端部之间，竖钢带体110长度小于两第三横臂125之间的竖向间距，两第三竖臂126端部之间的间距大于两第二横臂123的外壁面123b之间的竖向间距，第二横臂123的长度大于第三竖臂126的宽度。
在上述实施例中，优选地，两弯折钢带体120关于竖钢带体110的水平中心线对称，两第二横臂123的内壁面123a之间留有第一间隙，具体地，该第一间隙为钢带10厚度的十二分之一。
在上述实施例中，优选地，竖钢带体110以及两弯折钢带体120的厚度相等。
在上述实施例中，优选的，竖钢带体110的内壁面110a与第一横臂121的内壁面121a的连接处呈弧形，竖钢带体110的外壁面110b与第一横臂121的外壁面121b的连接处呈弧形。
在上述实施例中，优选地，第一横臂121的内壁面121a与第一竖臂122的内壁面122a的连接处呈弧形，第一横臂121的外壁面121b与第一竖臂122的外壁面122b的连接处呈弧形。
在上述实施例中，优选地，第一竖臂122的内壁面122a与第二横臂123的内壁面123a的连接处呈弧形，第一竖臂122的外壁面122b与第二横臂123的外壁面123b的连接处呈弧形。
在上述实施例中，优选地，第二横臂123的内壁面123a与第二竖臂124的内壁面124a的连接处呈弧形，第二横臂123的外壁面123b和第二竖臂124的外壁面124b的连接处呈弧形。
在上述实施例中，优选地，第二竖臂124的内壁面124a和第三横臂125的内壁面125a的连接处呈弧形，第二竖臂124的外壁面124b和第三横臂125的外壁面125b的连接处呈弧形。
在上述实施例中，优选地，第三横臂125的内壁面125a和第三竖臂126的内壁面126a的连接处呈弧形，第三横臂125的外壁面125b和第三竖臂126的外壁面126b的连接处呈弧形。
在上述实施例中，优选地，第三竖臂126的端面呈圆弧形。
如图2所示，本发明还提供一种骨架层，由若干上述任意实施例中的异型材缠绕互锁形成，即第二个异型材Ⅱ的两第一横臂121、两第一竖臂122以及竖钢带体110围成的矩形框体嵌设于第一个异型材Ⅰ的两第二U型槽围成的C型槽体内，以此类推进而形成缠绕互锁结构。
在上述实施例中，优选地，当两第一横臂121、两第一竖臂122以及竖钢带体110围成的矩形框体嵌设于第一个异型材Ⅰ的两第二U型槽围成的C型槽体内时,第一个异型材Ⅰ的两第二竖臂124的内壁面124a与第二个异型材Ⅱ的竖钢带体110的外壁面110b保留第二间隙；第一个异型材Ⅰ的两第三横臂125的内壁面125a与第二个异型材Ⅱ的两第一横臂121的外壁面121b对应保留第二间隙；第一个异型材Ⅰ的两第三竖臂126的内壁面126a与第二个异型材Ⅱ的两第一竖臂122的外壁面122b对应保留第二间隙，第一个异型材Ⅰ的两第三竖臂126的外壁面126b与第二个异型材Ⅱ的两第二竖臂124的外壁面124b对应保留第二间隙；第一个异型材Ⅰ的两第三竖臂126的端面与第二个异型材Ⅱ的两第二横臂123的外壁面123b对应保留第二间隙，第二间隙为钢带10厚度的四分之一，其余缠绕互锁的异型材亦然。
在上述实施例中，优选的，异型材的材质为不锈钢钢带且为中空结构，不锈钢钢带弯曲产生的矩形空腔中填充有热阻材料、高强度材料或绝缘材料，由此热阻材料可以提供良好的保温效能，高强度材料可以提供额外强度，绝缘材料可以提供较好的绝缘性能，使形成的骨架层具有良好的适应性。
另外地，如图3所示，基于上述任意实施例中的骨架层，本发明还提供一种海洋复合软管，该海洋复合软管从内至外依次为骨架层1、内衬层2、互锁抗压铠装层3、非互锁抗压铠装层4、第一耐磨层5、第一抗拉铠装层6、第二耐磨层7、第二抗拉铠装层8和外包覆层9；骨架层1为由上述若干个异型材缠绕互锁形成的骨架层。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
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