CN100498983C - 一种重缆和零浮力缆混合式光电复合拖缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种重缆和零浮力缆混合式光电复合拖缆，包括一根重缆，该重缆由一根在Kevlar抗拉层内有多模光纤、屏蔽电源线和屏蔽双绞线，并充入阻水材料组成一体，在所述的重缆上根据所需长度设置重缆段、过渡段和零浮力段；其中所述的重缆段设置在重缆的一端，所述的零浮力段设置在与重缆段相对的重缆另一端；在该重缆的抗拉层外套上聚亚安酯护套，再在该聚亚安酯护套外套上一层浮力材料制作的护套制成零浮力缆段；所述的过渡段设置在所述的重缆段与所述的零浮力段中间；该过渡段为将所述重缆段与所述的零浮力段外面的发泡护套由厚逐渐变薄来形成拖缆的过渡段。该拖缆的结构简单，系统工作稳定性高，降低了成本。

Description

一种重缆和零浮力缆混合式光电复合拖缆
技术领域
本发明涉及一种水下拖曳系统的拖缆，特别是涉及一种重缆和零浮力缆混合式光电复合拖缆
背景技术
在海洋探测领域，有些水下航行器需要靠母船用拖缆拖曳航行。为了保证水下航行器的平稳的运动姿态，水下航器往往采用零浮力拖曳方式，水下航器是零浮力的，拖缆的一段也要求是零浮力的。零浮力缆的尺寸往往较重缆的大，若拖缆全部做成零浮力缆必将增大流体阻力，使得拖体很难下潜到指定深度。因此，在水下拖曳系统的拖缆设计时，往往要求拖缆的一段是零浮力缆，而另一段是重缆。
以往制作重缆和零浮力缆的方式是，分别加工一段重缆和零浮力缆，再利用两个水密金属连接头将重缆和零浮力缆连接起来。为了减小零浮力缆的尺寸，铠装一般只能选择Kevlar而不能选择钢丝铠装。而在水下拖缆承重的情况下，做与Kevlar连接的金属承重头存在的问题是：
1)成本非常高，若拖缆中有光纤，做承重连接头的成本会更高(十万元人民币左右)；
2)由于拖缆在水下承重运动时往往会出现振荡现象，金属承重头很容易漏水，拖头外部的光纤和电缆线也很容易折断；
3)拖缆收放很麻烦；
4)拖缆的承重连接头的抖动会传递到拖体上，对系统的运动平稳性也是很不利的。
若能不用承重连接头，在一根缆上实现重缆和零浮力缆的混合将会大大减小系统的成本，提高可靠性以及拖曳系统运动的稳定性。然而，以往的零浮力光电复合缆的浮力材料一般都加在拖缆的外护套内，这种方式的好处是对浮力材料的强度要求比较小，但这种方式无法在一根电缆上实现重缆和零浮力混合缆的成缆。
现在拖缆的浮力材料已经具有相当大的耐压和耐摩擦的性能，完全可以将浮力材料放置在拖缆的外面，当然为了美观可以在浮力材料外面再加一层防护层，工艺上也很容易实现。在一根缆上实现无接头的重缆和零浮力缆的混合是完全可能的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有重缆和零浮力缆混合拖曳线缆存在的成本高、结构复杂、可靠性低以及收放困难的缺陷；从而提供一种在一整根重缆上(缆长＝重缆的长度+过渡段的长度+零浮力缆的长度)，在需要成零浮力缆的部分外面加发泡材料，使得该段重缆成为零浮力缆，在零浮力缆和重缆之间加平滑过渡段，达到一根缆上实现了无接头的重缆和零浮力缆的混合式光电复合拖缆。
本发明的目的是这样实现的：
本发明提供的重缆和零浮力缆混合式光电复合拖缆，包括一根重缆，该重缆由一根在Kevlar抗拉层4内有多模光纤2、屏蔽电源线3和屏蔽双绞线7，并充入阻水材料5组成一体，其特征在于：在所述的重缆上根据所需长度设置重缆段9、过渡段10和零浮力段8；其中所述的重缆段9设置在重缆的一端，所述的零浮力段8设置在与重缆段9相对的重缆另一端，零浮力缆8的结构如图4所示；该零浮力缆段8在该重缆的抗拉层4外套上聚亚氨脂护套1，再在该聚亚氨脂护套1外套上一层浮力材料制作的发泡护套6制成；所述的过渡段10设置在所述的重缆段9与所述的零浮力段8中间(如图1和图2所示)；该过渡段10为将所述重缆段9与所述的零浮力段8外面的浮力材料制作的发泡护套6由厚逐渐变薄来形成拖缆的过渡段10。
在上述的技术方案中，还包括在发泡护套6外再加上一层不发泡聚乙烯薄膜。
在上述的技术方案中，所述的阻水材料5可以分别为ATG、PEPJ、BTPR油膏。ATG油膏的阻水特性更好。
在上述的技术方案中，所述的浮力材料为发泡聚乙烯材料。
本发明首先将原来将发泡浮力材料填充在拖缆护套内部的方式，改变成将浮???力材料附在原外护套的成缆方式，该重缆和零浮力光电混合拖缆具有以下优点：
1.本发明的重缆和零浮力光电混合拖缆的结构简单，系统工作稳定性高；
2.本发明的拖缆的总体尺寸及重量比全零浮力缆的要小；
3.该拖缆的浮力层设置在拖缆的最外层，这样对拖缆有保护作用，具有耐摩擦；
4.该类拖缆的绞车收放缆比用承重转接头的混合缆得要简单方便得多。
5.制造本发明的拖缆降低了成本。
附图说明
图1是本发明的光电混合拖缆纵向图
图2a是已有的零浮力缆剖面图
图2b是本发明的零浮力缆的剖面图
图3是本发明的重缆和零浮力缆成缆剖面图
图4是本发明的光电混合拖缆断面结构图(去掉最外层的发泡护套即成为重缆)
图面说明如下：
1—聚亚氨脂护套；        2—四芯多模光纤；          3—四芯屏蔽电源；
4—Kevlar抗拉层；        5—阻水材料；              6—发泡护套；
7—四芯屏蔽双绞线；      8-零浮力缆段；             9-重缆段；
10-过渡段。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的光电混合拖缆的结构进行详细地说明
实施例1
参考图1，采用国外定购了两套缆长分别为700米和800米的承重缆，该缆的弯曲半径0.4米，抗断拉力15吨。本实施例的承重缆分为3段，重缆段9、零浮力段8和过渡段10(如图1和图2所示)，重缆段9的长度为700米，和零浮力段8的长度为800米。该承重缆的Kevlar抗拉层4内有多模光纤2、屏蔽电源线3、屏蔽双绞线7，并充入油作为阻水材料5成为一体。承重缆的一端作为重缆段9，然后在其余2段外面包覆聚亚氨脂护套1，再在该聚亚氨脂护套1外套上一层发泡护套6构成零浮力缆8，零浮力缆8设置在该承重缆的另一端(即与重缆段9相对应的另一端)，其结构如图3所示。零浮力缆8包括：在Kevlar抗拉层4内有多模光纤2、屏蔽电源线3、屏蔽双绞线7，并充入油作为阻水材料5成为一体，所充入的阻水材料5为ATG、PEPJ或BTPR油膏；再在抗拉层4外套上聚亚氨脂护套1，最后加上一层发泡聚乙烯材料制作的发泡护套6，如图4所示。为了保护电缆和便于拖缆在绞车上的收放，在零浮力缆和重缆之间需设置一段过渡段10，该过渡段10为将重缆外面的发泡护套6由厚逐渐变薄来形成拖缆的过渡段10。
实施例2
本实施例结构与实施例1一样，只是在实施例1的基础上还包括在发泡护套6外，再加上一层不发泡聚乙烯薄膜，因为这种重力和浮力混合缆的成缆方式，对浮力材料的耐摩擦性能要有一定的要求，因为浮力发泡材料的表面一般较为粗糙，在水下倾斜拖动时势必会增加拖缆的阻力，可以考虑在浮力材料外面再加薄膜的方式，可以使拖缆更加美观并能减小倾斜拖曳时拖缆的流体阻力。由于零浮力拖缆在水下工作时一般是水平的，因此，浮力材料可以不加保护膜，不会增大多少水流阻力。
本发明的光电复合拖缆经过了长时间的湖上和海上拖曳试验，浮力材料耐磨，耐压性能良好，没有出现剥落现象。且由于浮力发泡材料本身硬度和韧性比较好，在零浮力段的浮力材料对拖缆起到了较好的保护作用。
本实施例的光电混合拖缆的主要技术参数如下：
A、传输特性：
1)4芯多模光纤(50/125)装在充油的、激光焊接的不锈钢管内。数据传输速率不小于100Mb/s；光信号衰减不大于1.0dB/km，工作动态衰减不大于2.0dB/km；
2)4芯屏蔽电源线，16#AWG(19*0.0113”，1.23mm2)，工作功率不小于1500W，耐压不小于3000V，PE绝缘，屏蔽为90％的T/C编织层，聚烯烃Polyolefin护套；
3)6对屏蔽双绞线，24#AWG(19*0.005”，0.24mm2)，聚乙烯绝缘层内有阻水材料，屏蔽为90％的T/C编织层和铝铂屏蔽层加两层聚脂层；导线间电容：56pG/m。
B、物理指标
1)拖缆工作抗拉强度不小于3000kgf，断裂强度不小于15000kgf；
2)拖缆弯曲直径：不大于0.8m；
3)浮缆，直径：38.1mm，长度：100m，比重：1.025gm/cc；
4)重缆，直径：22.86mm，长度：900m，比重：1.78gm/cc。

Claims (4)

1.一种重缆和零浮力缆混合式光电复合拖缆，包括一根重缆，该重缆由一根在Kevlar抗拉层(4)内有多模光纤(2)、屏蔽电源线(3)和屏蔽双绞线(7)，并充入阻水材料(5)组成一体，其特征在于：在所述的重缆上根据所需长度设置重缆段(9)、过渡段(10)和零浮力段(8)；其中所述的重缆段(9)设置在重缆的一端，所述的零浮力段(8)设置在与重缆段(9)相对的重缆另一端；在该重缆的抗拉层(4)外套上聚压氨脂护套(1)，再在该聚压氨脂护套(1)外套上一层浮力材料制作的发泡护套(6)制成零浮力段(8)；所述的过渡段(10)设置在所述的重缆段(9)与所述的零浮力段(8)中间；该过渡段(10)为将所述重缆段(9)与所述的零浮力段(8)外面的发泡护套(6)由厚逐渐变薄来形成拖缆的过渡段(10)。
2.按权利要求1所述的重缆和零浮力缆混合式光电复合拖缆，其特征在于，还包括在发泡护套(6)外再加上一层不发泡聚乙烯薄膜。
3.按权利要求1所述的重缆和零浮力缆混合式光电复合拖缆，其特征在于，所述的阻水材料(5)为ATG、PEPJ或BTPR油膏。
4.按权利要求1所述的重缆和零浮力缆混合式光电复合拖缆，其特征在于，所述的浮力材料为发泡聚乙烯材料。
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