專利名稱：一種拖曳水密電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水下的拖曳通信系統(tǒng)。 技術(shù)背景拖曳水密電纜常見應(yīng)用于水下的拖曳通信浮標(biāo)系統(tǒng)，也可應(yīng)用于水下機(jī)器人系統(tǒng)，起拖曳水下系統(tǒng)及傳輸信號(hào)、能源的作用。國內(nèi)、外各種浮標(biāo)用拖曳電纜的規(guī)格較多，類似的電纜代表有中國電子科技集團(tuán)公司第二十三研究所研制生產(chǎn)的用于應(yīng)急通信浮標(biāo)的ZMYJ-13型綜合水密電纜和美國 Rochester研制生產(chǎn)的Side Scan Sonar Tow Cable。這兩種電纜的大致結(jié)構(gòu)如圖1、圖2 所示。圖1為ZMYJ-13型綜合水密電纜結(jié)構(gòu)示意圖。圖中11為中位線；12為電源線；13 為雙絞線；14為增強(qiáng)層；15為編織緊固層；16為聚氨酯外護(hù)套。圖2為Side Scan Sonar Tow Cable結(jié)構(gòu)示意圖。圖中21為電源線；22為同軸線；23為聚氨酯外護(hù)套為鋼絲鎧裝增強(qiáng)層。這兩種電纜均應(yīng)用于各種不同的水下拖曳系統(tǒng)，具有各自特點(diǎn)。ZMYJ-13型綜合水密電纜采用芳綸材料作為增強(qiáng)層，具有水密性高、比重小等優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)是電纜外徑大、抗拉強(qiáng)度低、高頻下衰減性能差。Side Scan Sonar TowCable采用鋼絲絞合鎧裝，具有抗拉強(qiáng)度高、外徑小、抗穿刺等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)電纜是比重過大，彎曲柔軟性不好。因此為了滿足一些項(xiàng)目的需要，需要研制、生產(chǎn)一種具有高強(qiáng)度、高水密、比重小、外徑小、彎曲柔軟性好的拖曳水密電纜。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高強(qiáng)度拖曳水密電纜，要求電纜在滿足耐縱橫向4. 5MPa的水密條件下，能同時(shí)滿足信號(hào)傳輸性能符合四類數(shù)據(jù)纜的要求；在小外徑條件下，滿足抗拉強(qiáng)度高(最高可達(dá)80kN)，能在ISkN拉力下反復(fù)收放多次無故障，并滿足電纜比重小(< 1. 3)等技術(shù)要求。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種拖曳水密電纜，所述電纜的芯線元件由電源線、屏蔽信號(hào)線、非屏蔽信號(hào)線成纜絞合而成；在芯線元件外部設(shè)有增強(qiáng)層，在增強(qiáng)層外擠塑外護(hù)套；其特征在于所述屏蔽信號(hào)線、非屏蔽信號(hào)線均為芯線對(duì)絞結(jié)構(gòu)；信號(hào)線的導(dǎo)體均采用若干股銅線絞合而成，絞合導(dǎo)體時(shí)填充密封膠用于滿足水密要求；所述信號(hào)線的導(dǎo)體外設(shè)有采用低密度聚乙烯擠出形成的絕緣層；所述對(duì)絞后的信號(hào)線外擠塑一層內(nèi)護(hù)套，用于保護(hù)芯線對(duì)絞結(jié)構(gòu)；所述屏蔽信號(hào)線在內(nèi)護(hù)套外還設(shè)有采用0. Imm的銅線進(jìn)行編織形成的屏蔽層。所述電源線導(dǎo)體采用若干股銅線絞合而成，絞合導(dǎo)體時(shí)填充密封膠用于滿足水密要求；所述電源線導(dǎo)體外設(shè)有采用低密度聚乙烯擠出形成的絕緣層。按照中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行排線對(duì)芯線元件進(jìn)行成纜絞合，在各芯線元件間填充有用于使外觀圓整的填芯；在成纜時(shí)在芯線空隙中填充密封膠用于滿足水密要求。成纜后的芯線外面鎧裝一層高強(qiáng)度纖維作為抗拉增強(qiáng)層。為了使電纜的外護(hù)套和抗拉增強(qiáng)層之間黏結(jié)緊密，在抗拉增強(qiáng)層外面還稀編有一層高強(qiáng)度纖維繩作為緊固層。所述信號(hào)線導(dǎo)體采用7根Φ0. 2mm裸銅線絞合，絞合節(jié)距為7mm士 1mm。所述電源線導(dǎo)體采用19根Φ0. 2mm銅線絞合，絞合節(jié)距為12mm士 1mm。本實(shí)用新型可帶來以下有益效果本實(shí)用新型的電纜結(jié)構(gòu)緊湊，采用了多股銅線絞合作為各導(dǎo)電芯線，能滿足柔軟、 反復(fù)彎曲收放使用的要求。對(duì)絞信號(hào)線的電氣性能優(yōu)異，在1 IOMHz的范圍內(nèi)，衰減性能、 特性阻抗、串音等性能均優(yōu)于四類數(shù)據(jù)纜的技術(shù)要求。擠塑一層內(nèi)護(hù)套可以很好的保護(hù)電纜的對(duì)絞信號(hào)線在承受側(cè)壓力后的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使電纜在經(jīng)受反復(fù)收放后依然能保持良好的數(shù)據(jù)傳輸性。在電纜的各結(jié)構(gòu)單元中均添入了密封膠以滿足電纜的4. 4MPa的縱、橫向水密性能。采用束絞工藝鎧裝抗拉增強(qiáng)層，可以有效提高高強(qiáng)度纖維的強(qiáng)度利用率。對(duì)抗拉增強(qiáng)層采用了扭力的設(shè)計(jì)平衡以滿足電纜在大拉力反復(fù)收放使用后外觀不出現(xiàn)扭曲的現(xiàn)象。優(yōu)選采用編織高強(qiáng)度纖維繩的辦法來提高外護(hù)套和抗拉增強(qiáng)層之間的黏結(jié)力，可使電纜各結(jié)構(gòu)層緊密。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中ZMYJ-13型綜合水密電纜結(jié)構(gòu)示意圖圖2為現(xiàn)有技術(shù)中Side Scan Sonar Tow Cable結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的拖曳水密電纜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖3所示，圖3中31為屏蔽對(duì)絞信號(hào)線；32為非屏蔽對(duì)絞信號(hào)線；33為電源線； 34為填芯；35為抗拉增強(qiáng)層；36為編織緊固層；37為聚氨酯外護(hù)套。本實(shí)施例中，電纜的芯線元件由一對(duì)屏蔽對(duì)絞信號(hào)線31、一對(duì)非屏蔽對(duì)絞信號(hào)線 32以及兩根電源線33組成。在芯線元件外鎧裝有扭力平衡設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度纖維作為抗拉增強(qiáng)層35。為了使外護(hù)套37與抗拉增強(qiáng)層35黏結(jié)緊密采用了在抗拉增強(qiáng)層外面編織一層高強(qiáng)度纖維繩作為緊固層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)各部分的設(shè)計(jì)詳述如下一、信號(hào)線(1)對(duì)絞信號(hào)線導(dǎo)體為了滿足電纜柔軟，反復(fù)收放彎曲使用的要求，信號(hào)線采用多股銅線絞合。為了滿足電氣需要，采用7根Φ0. 2mm裸銅線絞合，絞合節(jié)距為7士 1mm。為了滿足水密要求，絞合導(dǎo)體時(shí)需填充密封膠。(2)信號(hào)線絕緣由于該電纜的對(duì)絞信號(hào)線有非屏蔽和屏蔽兩種，因此絕緣芯線的絕緣外徑有所區(qū)別。絕緣材料采用低密度聚乙烯，用壓力式模具擠出。(3)對(duì)絞信號(hào)線對(duì)絞采用高精度對(duì)絞機(jī)，對(duì)絞節(jié)距控制在18士2mm。(4)對(duì)絞信號(hào)線均需擠塑一層內(nèi)護(hù)套，可以很好的保護(hù)芯線對(duì)絞結(jié)構(gòu)，使其在使用過程中經(jīng)受反復(fù)彎曲收放使用后其結(jié)構(gòu)依然能保持穩(wěn)定，電氣性能基本能保持不變。屏蔽對(duì)絞線的內(nèi)護(hù)套擠出外徑Φ3.0士0. 15mm，非屏蔽對(duì)絞線的內(nèi)護(hù)套擠出外徑 Φ3.5士0. 15mm。采用聚烯烴彈性體材料作為內(nèi)護(hù)套材料。(5)屏蔽對(duì)絞信號(hào)線的屏蔽層采用0.1mm的銅線進(jìn)行編織。編織密度需大于 85%。二、電源線(1)電源線導(dǎo)體為了滿足電纜柔軟，反復(fù)收放彎曲使用的要求，電纜信號(hào)線采用多股銅線絞合。為了滿足電氣需要，采用19根Φ0. 2mm銅線絞合。為了滿足水密要求，絞合導(dǎo)體時(shí)需填充密封膠。(2)電源線絕緣電源線的絕緣外徑為Φ2. 4士0. 15mm，絕緣材料采用低密度聚乙烯，用壓力式模具擠出。(3)總成纜按照如圖3所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行排線對(duì)芯線元件進(jìn)行成纜絞合。為了使外觀圓整，可以在各芯線元件間填充四根填芯。為了滿足水密要求，在成纜時(shí)需填充密封膠。三、抗拉增強(qiáng)層為了滿足電纜抗大拉力的要求，需要對(duì)成纜后的芯線外面鎧裝一層高強(qiáng)度纖維作為抗拉增強(qiáng)層。為了滿足水密的要求，高強(qiáng)度纖維需經(jīng)過防水處理。鎧裝后的外徑應(yīng)當(dāng)控制在Φ11_以下。為了使電纜的外護(hù)套和抗拉增強(qiáng)層之間黏結(jié)緊密，我們采用在抗拉增強(qiáng)層外面稀編一層高強(qiáng)度纖維繩作為緊固層。四、外護(hù)套為了滿足電纜的耐磨、耐海水腐蝕、耐反復(fù)收放、柔軟性等要求，采用合適性能的聚氨酯材料作為外護(hù)套。擠出時(shí)采用壓力式模具，擠出外徑為Φ14.7士0.3mm。本實(shí)施例的電纜在ISkN的試驗(yàn)拉力下反復(fù)收放多次后，對(duì)絞信號(hào)線的電氣性能基本無變化。國內(nèi)外電纜與本電纜產(chǎn)品的指標(biāo)或?qū)崪y值比較見下表國內(nèi)外同類電纜技術(shù)比較表
電纜型號(hào)、名稱技術(shù)指標(biāo)電纜芯數(shù)傳輸類型破斷強(qiáng)度水密性電纜比重電纜外徑mm本產(chǎn)品電纜實(shí)測值6芯四類數(shù)據(jù)纜彡 80kN4.4MPa，2h 縱橫向無泄漏1.314.7 士 0.3ZMYJ-13型綜合水密電纜13芯音頻信號(hào)彡 20kN4.4MPa, 2h 縱橫向無泄漏1.2717.5 士 0.5Side Scan Sonar Tow Cable6芯控制信號(hào)彡 80kN4.4MPa, 2h 橫向無泄漏3.613 (標(biāo)稱值)本電纜電氣性能與四類數(shù)據(jù)纜性能比較表
權(quán)利要求1.一種拖曳水密電纜，所述電纜的芯線元件由電源線、屏蔽信號(hào)線、非屏蔽信號(hào)線成纜絞合而成；在芯線元件外部設(shè)有增強(qiáng)層，在增強(qiáng)層外擠塑外護(hù)套；其特征在于所述屏蔽信號(hào)線、非屏蔽信號(hào)線均為芯線對(duì)絞結(jié)構(gòu)；信號(hào)線的導(dǎo)體均采用若干股銅線絞合而成，絞合導(dǎo)體時(shí)填充密封膠用于滿足水密要求；所述信號(hào)線的導(dǎo)體外設(shè)有采用低密度聚乙烯擠出形成的絕緣層；所述對(duì)絞后的信號(hào)線外擠塑一層內(nèi)護(hù)套，用于保護(hù)芯線對(duì)絞結(jié)構(gòu)；所述屏蔽信號(hào)線在內(nèi)護(hù)套外設(shè)有采用0. Imm的銅線進(jìn)行編織形成的屏蔽層；所述電源線導(dǎo)體采用若干股銅線絞合而成，絞合導(dǎo)體時(shí)填充密封膠用于滿足水密要求；所述電源線導(dǎo)體外設(shè)有采用低密度聚乙烯擠出形成的絕緣層；按照中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行排線對(duì)芯線元件進(jìn)行成纜絞合，在各芯線元件間填充有用于使外觀圓整的填芯；在成纜時(shí)在芯線空隙中填充密封膠用于滿足水密要求；成纜后的芯線外面鎧裝一層高強(qiáng)度纖維作為抗拉增強(qiáng)層。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種拖曳水密電纜，其特征在于在抗拉增強(qiáng)層與外護(hù)套之間還稀編有一層高強(qiáng)度纖維繩作為緊固層。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種拖曳水密電纜，其特征在于所述信號(hào)線導(dǎo)體采用7根 Φ0. 2mm裸銅線絞合，絞合節(jié)距為7mm士 1mm。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種拖曳水密電纜，其特征在于所述電源線導(dǎo)體采用19根 Φ0. 2mm銅線絞合，絞合節(jié)距為12mm士 1mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及水下的拖曳通信系統(tǒng)。所要解決的技術(shù)問題在于提供一種拖曳水密電纜，兼具高強(qiáng)度、高水密、比重小、外徑小、彎曲柔軟性好的特點(diǎn)。本實(shí)用新型采用了多股銅線絞合作為各導(dǎo)電芯線；擠塑一層內(nèi)護(hù)套很好的保護(hù)對(duì)絞信號(hào)線的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在電纜的各結(jié)構(gòu)單元中均添入了密封膠以滿足電纜的4.4MPa的縱、橫向水密性能。采用束絞工藝鎧裝增強(qiáng)抗拉層，采用了編織高強(qiáng)度纖維繩的辦法來提高外護(hù)套和抗拉增強(qiáng)層之間的黏結(jié)力。本實(shí)用新型電纜各結(jié)構(gòu)層緊密，電氣性能優(yōu)異，在1～10MHz的范圍內(nèi)，衰減性能、特性阻抗、串音等性能均優(yōu)于四類數(shù)據(jù)纜的技術(shù)要求。電纜在18kN的試驗(yàn)拉力下反復(fù)收放多次后，對(duì)絞信號(hào)線的電氣性能基本無變化。
文檔編號(hào)H01B7/18GK202093868SQ201120002030
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者劉輝, 成琦, 許德玲 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十三研究所