本發(fā)明涉及一種在海上使用的水中構(gòu)件裝置系留纜繩及其制作方法。

背景技術(shù)：
海上水中構(gòu)件裝置主要指海面浮筒泊位、浮標(biāo)、潛標(biāo)、航標(biāo)燈、水中兵器(水雷)等。過去這些水中構(gòu)件裝置在使用時(shí)的系留纜繩都采用鋼絲纜繩或錨鏈。現(xiàn)在隨著系留纜繩系統(tǒng)裝置使用范圍的擴(kuò)大和水深的增加，系留纜繩加長，重量隨之增加，浮體浮力無法支承。根據(jù)我國海區(qū)情況和海軍、海事(航管)部門的要求，不可能再用鋼絲纜繩或錨鏈作為系留索，需要替代材料。在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)單層8股、12股結(jié)構(gòu)纜繩容易被海上風(fēng)力割斷和磨損，并不適合海上深水系泊。國內(nèi)外10多年海上系泊系統(tǒng)纜繩使用證明，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維是目前世界上強(qiáng)度最高的商業(yè)化高性能纖維。等直徑時(shí)，其強(qiáng)度及伸長率與相應(yīng)的鋼纜相近，但重量僅為鋼纜的15％；等重量時(shí)，其強(qiáng)度比鋼纜高15倍之多；其使用壽命比普通化纖纜繩一般高出2～3倍。用其纖維材料制成的系泊纜繩具有高強(qiáng)、高模、輕質(zhì)、低延伸、低蠕變，斷裂伸長率只有3％左右、耐海水腐蝕、耐紫外線輻射、漂浮于水、操作方便、經(jīng)久耐用、安全性高等特點(diǎn)，所以超高分子量聚乙烯纜繩最適合長時(shí)間深水海上系泊的應(yīng)用。但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，超高分子量聚乙烯系泊纜繩如在高溫和持久強(qiáng)力下使用會(huì)發(fā)生蠕變性能不太好之弱點(diǎn)，而蠕變的發(fā)展可導(dǎo)致纖維材料的破損和老化失效，限制其在海上系泊中的長期應(yīng)用。如作為長久性海上水中構(gòu)件裝置系留纜繩選用基材必須對(duì)其蠕變性能加以改善與提高，確保長久性海上水中構(gòu)件裝置系留纜繩在實(shí)際使用條件下的可靠性、耐久性、安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種內(nèi)層纜芯由超高分子量聚乙烯制成8股形態(tài)結(jié)構(gòu)，外層由耐磨高強(qiáng)型滌綸纖維編織成固定護(hù)套，具有更輕、更安全、更耐久性能的纜繩及其制作方法；為克服現(xiàn)有系留纜繩索扣存在的不耐磨和容易打滑松脫的現(xiàn)象，并保證纜繩及索扣綜合性能的利用。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種海上用水中構(gòu)件裝置系留纜繩，為皮芯復(fù)合雙層結(jié)構(gòu)；內(nèi)層纜芯由DM20超高分子量聚乙烯制成的8股形態(tài)結(jié)構(gòu)，外層為耐磨高強(qiáng)型滌綸的固定護(hù)套。本發(fā)明一種海上用水中構(gòu)件裝置系留纜繩制作方法如下：步驟一：8股形態(tài)結(jié)構(gòu)的纜芯制備方法如下：a、制粗紗，選取纖度DM20超高分子量聚乙烯纖維3根通過拼線機(jī)捻合成粗紗；b、制繩紗，將7根合成的粗紗通過加捻機(jī)捻合成繩紗；c、制繩股，將3根合成的繩紗通過制股機(jī)捻合成繩股；d、編繩，將8根合成的繩股經(jīng)制繩機(jī)編織成8股纜芯；e、浸樹脂，將8股纜芯經(jīng)自動(dòng)浸膠機(jī)多次重復(fù)浸漬、涂覆LAG045樹脂，并通過擠膠裝置，擠出多余的樹脂；f、預(yù)拉處理，采用特制拉力機(jī)對(duì)纜芯進(jìn)行預(yù)拉，拉力為纜繩設(shè)計(jì)的實(shí)際使用拉力的2～3倍，預(yù)拉時(shí)間50～60秒，通過預(yù)拉處理，使纜芯形態(tài)相對(duì)固定，蠕變減?。籫、烘干，預(yù)拉處理后，將纜芯放到繩架上晾干或送入烘房烘干，同時(shí)卷裝成形候用；步驟二、固定護(hù)套編制如下：a、拼線，選取纖度1118D耐磨高強(qiáng)型滌綸長絲3根，捻合成粗紗；b、加捻，將拼線后的7根粗紗，通過加捻機(jī)進(jìn)行加捻，制作繩紗；c、制股，將加捻后的3根繩紗，在制股機(jī)上制成符合雙層編繩機(jī)錠子大小的筒子繩股；d、編制，將32根繩股圍繞纜芯經(jīng)雙層編繩機(jī)一次性編織成固定護(hù)套。采用本發(fā)明后，其有益效果為：采用超高分子量聚乙烯纖維，其超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維是目前世界上強(qiáng)度最高的商業(yè)化高性能纖維。等直徑時(shí)，其強(qiáng)度及伸長率與相應(yīng)的鋼纜相近，但重量僅為鋼纜的15％；等重量時(shí)，其強(qiáng)度比鋼纜高15倍之多；其使用壽命比普通化纖纜繩一般高出2～3倍。用其纖維材料制成的系泊纜繩具有高強(qiáng)、高模、輕質(zhì)、低延伸、低蠕變，斷裂伸長率只有3％左右、耐海水腐蝕、耐紫外線輻射、漂浮于水、操作方便、經(jīng)久耐用、安全性高等特點(diǎn)，所以超高分子量聚乙烯纜繩最適合長時(shí)間深水海上系泊的應(yīng)用。但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，超高分子量聚乙烯系泊纜繩如在高溫和持久強(qiáng)力下使用會(huì)發(fā)生蠕變性能不太好之弱點(diǎn)，而蠕變的發(fā)展可導(dǎo)致纖維材料的破損和老化失效，限制其在海上系泊中的長期應(yīng)用。如作為長久性海上水中構(gòu)件裝置系留纜繩選用基材必須對(duì)其蠕變性能加以改善與提高，確保長久性海上水中構(gòu)件裝置系留纜繩在實(shí)際使用條件下的可靠性、耐久性、安全性。超高分子量聚乙烯纜繩蠕變的程度取決于UHMWPE纖維的型號(hào)、工作溫度、平均載荷和加載時(shí)間。通過改善與提高UHMWPE蠕變性能后，使得Dyneema纖維既具有最高的拉伸強(qiáng)度和模量，又具有最好的抗蠕變性能。不同蠕變性能Dyneema等級(jí)纖維特性與應(yīng)用比較長久性海上水中構(gòu)件裝置系留纜繩繩體選用具有超低蠕變性能的超高分子量聚乙烯DM20等級(jí)纖維制成纜芯，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測試證明達(dá)到系留纜繩高強(qiáng)、超輕、低延展、耐疲勞、30年持久壽命的基本特性要求。為進(jìn)一步增強(qiáng)系留纜繩使用的耐磨性、耐久性、耐候性，控制磨損和老化程度，保持纜繩強(qiáng)度的最佳化，系留纜繩纜芯外層設(shè)有固定護(hù)套，選用耐磨高強(qiáng)型滌綸纖維(PET)制作。不僅耐磨性能好、高強(qiáng)，而且低延展、耐疲勞性能良好，綜合性能媲美錦綸。同時(shí)由于滌綸纖維價(jià)格便宜，相比錦綸等纖維更具性價(jià)比，相比普通滌綸長絲，耐磨高強(qiáng)型滌綸具有更好的耐磨性，能完善纜繩對(duì)耐磨性要求較高產(chǎn)品的性能。不同纖維材料耐磨及基本性能比較超高分子量聚乙烯和耐磨高強(qiáng)型滌綸復(fù)合雙層結(jié)構(gòu)系留纜繩既能滿足水中構(gòu)件裝置在風(fēng)暴中定位時(shí)最大載荷對(duì)剛度的要求，又能保證具有足夠的彈性來削弱由波浪運(yùn)動(dòng)引起的最大峰值載荷。已經(jīng)證明UHMWPE-PET復(fù)合雙層結(jié)構(gòu)繩纜是最適合長時(shí)間固定深海水中構(gòu)件裝置海上系留的應(yīng)用。同時(shí)確認(rèn)這種復(fù)合雙層結(jié)構(gòu)纜繩在海上深水中的應(yīng)用比鋼纜和錨鏈系泊系統(tǒng)具有更輕、更安全、更耐久的優(yōu)勢。超高分子量聚乙烯和耐磨高強(qiáng)型滌綸皮芯復(fù)合雙層結(jié)構(gòu)系留纜繩不僅具備超高分子量聚乙烯纜繩強(qiáng)度大、重量輕、低延展、低蠕變、耐老化、浮于水、易操作的特點(diǎn)，而且具有和滌綸相當(dāng)?shù)哪Σ料禂?shù)及耐磨性能，從而極大地延長纜繩的使用壽命。附圖說明圖1為本發(fā)明海上用水中構(gòu)件裝置系留纜繩皮芯復(fù)合雙層結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明海上用水中構(gòu)件裝置系留纜繩截面結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式如圖1和圖2所示，一種海上用水中構(gòu)件裝置系留纜繩，為皮芯復(fù)合雙層結(jié)構(gòu)；內(nèi)層纜芯1由DM20超高分子量聚乙烯制成的8股形態(tài)結(jié)構(gòu)，外層為耐磨高強(qiáng)型滌綸纖維編織的固定護(hù)套2。本發(fā)明一種海上用水中構(gòu)件裝置系留纜繩制作方法，其制作過程如下：步驟一：8股形態(tài)結(jié)構(gòu)的纜芯制備方法如下：a、制粗紗，選取纖度DM20超高分子量聚乙烯纖維3根通過拼線機(jī)捻合成粗紗；b、制繩紗，將7根合成的粗紗通過加捻機(jī)捻合成繩紗；c、制繩股，將3根合成的繩紗通過制股機(jī)捻合成繩股；d、編繩，將8根合成的繩股經(jīng)制繩機(jī)編織成8股纜芯；e、浸樹脂，將8股纜芯經(jīng)自動(dòng)浸膠機(jī)多次重復(fù)浸漬、涂覆LAG045樹脂，并通過擠膠裝置，擠出多余的樹脂；f、預(yù)拉處理，采用特制拉力機(jī)對(duì)纜芯進(jìn)行預(yù)拉，拉力為纜繩設(shè)計(jì)的實(shí)際使用拉力的2～3倍，預(yù)拉時(shí)間50～60秒，通過預(yù)拉處理，使纜芯形態(tài)相對(duì)固定，蠕變減小；g、烘干，預(yù)拉處理后，將纜芯放到繩架上晾干或送入烘房烘干，同時(shí)卷裝成形候用；編織工藝的關(guān)鍵在于控制纜芯的直徑，提高強(qiáng)力和力求粗細(xì)均勻?？刂浦睆街饕谟谶m當(dāng)配置纖維的根數(shù)并合理組合，而纜芯的強(qiáng)度除與纖維材料的強(qiáng)度有關(guān)外，還與纖維纖度和編織時(shí)的密度大小有關(guān)。一般來說，纖度大有利于強(qiáng)度利用率的發(fā)揮。另外，隨著編織密度的減小，則纜芯的強(qiáng)度就增大。編織密度不能過大，否則纜芯不僅強(qiáng)度低而且手感較硬。編織密度適當(dāng)調(diào)節(jié)，不僅有利于強(qiáng)度的提高，而且還能獲得良好的手感，纜芯的粗細(xì)均勻性與編織時(shí)的張力有關(guān)。在制粗紗、制繩紗、制繩股和編繩過程中，保持每根纖維所受張力基本一樣，捻距控制在20～30cm。在制粗紗、繩紗、繩股時(shí)，均具有一定的捻度，這樣可以確保單絲的斷裂不會(huì)將強(qiáng)度的損失傳遞很遠(yuǎn)，一般在幾個(gè)捻距后就沒有影響了。同樣單股繩紗的強(qiáng)力損失也不會(huì)傳遞很遠(yuǎn)。這樣提高了纜繩的整體耐磨性能，即便纜繩表面磨起毛，也不會(huì)對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生大的影響。實(shí)際使用證明，這種編織工藝與普通編織工藝相比纜繩強(qiáng)力能夠提高8～10％。步驟二、固定護(hù)套的編制如下：a、拼線，選取纖度1118D耐磨高強(qiáng)型滌綸長絲3根，捻合成粗紗；b、加捻，將拼線后的7根粗紗，通過加捻機(jī)進(jìn)行加捻，制作繩紗；c、制股，將加捻后的3根繩紗，在制股機(jī)上制成符合雙層編繩機(jī)錠子大小的筒子繩股；d、編制，將32根繩股圍繞纜芯經(jīng)雙層編繩機(jī)一次性編織成固定護(hù)套。上述工藝流程為：