CN101866720A - 浮力可控光电综合缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种浮力可控光电综合缆，包括缆芯及套装在缆芯外部的护套，所述缆芯包括加强芯及一根以上环绕加强芯绞合的由松套管及其内装光纤和填充纤膏构成的光纤束管和电源线；其特征在于在所述护套内增设了一层以上浮力控制单元绞合层；浮力控制单元是物理发泡塑料填充绳或空心塑料管；加强芯是由芳纶纤维束包覆塑料垫层构成；护套主要由从里至外依次包敷在缆芯上的第一阻水包带层、两层浮力控制单元绞合层、第二阻水包带层、芳纶加强层及聚氨酯外护套构成；所述缆芯内还设有铜芯信号线和/或同轴电缆信号线。本发明的优点是：可合理灵活控制光电综合缆的浮力，满足了定位在水面或水下操作的特种应用要求，且抗拉强度显著提高。

Description

浮力可控光电综合缆
技术领域
本发明涉及一种主要用于定位于水面或水下操作的特种应用情况信息与电力传输的光电综合缆，尤其涉及一种浮力可控光电综合缆。
背景技术
目前普通光电综合缆可铺设于江、河、湖、海等水下，用于水工观测，水下探测或跨水域进行信号或电力传输等，但对于特殊应用情况，如水下机器人，水面测控系统等的信息与电力传输应用，则要求光电综合缆不仅能置于水下，根据使用需要，应能停留在水中任何位置或漂浮在水面上，这就要求对其浮力进行控制，现有光电综合缆在制作中不具备浮力调控功能，因而不能保证其浮力满足上述特种用途的需要。此外现有光电综合缆主要由缆芯及套装在缆芯外部的护套构成，现有光电综合缆的缆芯中的加强芯采用的是磷化钢丝或是玻璃纤维增强塑料杆，柔韧性较差，抗拉强度不能满足上述应用的需要。
发明内容
本发明的主要目的在于针对上述问题，提供一种浮力可控光电综合缆，在缆内增设浮力控制单元，并采用高强度加强芯，从而达到合理灵活控制光电综合缆的浮力并显著提高抗拉强度的效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种浮力可控光电综合缆，包括缆芯及套装在缆芯外部的护套，所述缆芯包括加强芯及一根以上环绕加强芯绞合的由松套管及其内装光纤和填充纤膏构成的光纤束管和电源线；其特征在于在所述护套内增设了一层以上浮力控制所述浮力控制单元是物理发泡塑料填充绳或空心塑料管。
所述加强芯是由芳纶纤维束包覆塑料垫层构成。
所述护套主要由从里至外依次包敷在缆芯上的第一阻水包带层、两层浮力控制单元绞合层、第二阻水包带层、芳纶加强层及聚氨酯外护套构成。
所述缆芯内还设有铜芯信号线和/或同轴电缆信号线。
所述缆芯内还设有铜芯信号线和/或同轴电缆信号线。
本发明的有益效果是：由于在光电综合缆内增设了浮力控制单元，通过调整浮力控制单元的尺寸规格及增减数量，达到调整光电综合缆浮力的效果，可以实现合理灵活控制光电综合缆浮力的目的，满足了定位在水面或水下操作的特种应用情况的要求；加强芯采用芳纶纤维束加强芯，硬度及柔韧性明显提高，保证了光电综合缆的抗拉强度要求，具有良好的抗侧压性能，保证了光电综合缆的使用性能和寿命。
附图说明
图1是本发明的横截面结构示意图。
图中：1光纤束管，11光纤，12纤膏，13松套管，2加强芯，21芳纶纤维束，22塑料垫层，3铜芯信号线，31铜丝线束，32绝缘层，4第一阻水包带层，5第二阻水包带层，6芳纶加强层，7电源线，71铜丝线束，72绝缘层，80浮力控制单元，81第一浮力控制单元绞合层，82第二浮力控制单元绞合层，83扎纱层9聚氨酯外护套，10阻水缆膏。
以下结合附图和实施例对本发明详细说明。
具体实施方式
图1是本发明的横截面结构示意图。如图所示，是一种浮力可控光电综合缆，包括缆芯及套装在缆芯外部的护套，上述缆芯包括加强芯2及一根以上环绕加强芯2绞合的由松套管13及其内装光纤11和填充纤膏12构成的光纤束管1和电源线7；本实施例中，缆芯包括一根光纤束管1，三根铜芯电源线7，电源线7是由铜丝线束71包覆聚乙烯绝缘层72形成。其特征在于在上述护套内增设了一层以上浮力控制单元绞合层。本实施例中设置了两层浮力控制单元绞合层。上述护套主要由从里至外依次包敷在缆芯上的第一阻水包带层4、第一浮力控制单元绞合层81，第二浮力控制单元绞合层82，第二阻水包带层5、芳纶加强层6及聚氨酯外护套9构成，实际制作中在第一阻水包带层4内缆芯的缝隙中还充以阻水缆膏10，在第一浮力控制单元绞合层81外部包覆扎纱层83，然后再绞绕第二浮力控制单元绞合层82。上述浮力控制单元81可采用物理发泡塑料填充绳或空心塑料管，本实施例中采用了空心塑料管。上述加强芯2是由芳纶纤维束21包覆塑料垫层22构成，塑料垫层22可采用聚乙烯层或聚丙烯层等。
实际应用中，上述缆芯内还可设有铜芯信号线和/或同轴电缆信号线。本例中缆芯内设置了两根铜芯信号线3，铜芯信号线3是由铜丝线束31包覆聚乙烯绝缘层32形成。缆芯是由一根光纤束管1、三根电源线7及两根铜芯信号线3环绕加强芯2绞合成紧凑圆形的缆芯。
本发明为解决现有普通光电综合缆在特种场合应用中，必须在水面上或水下任意位置操作的的浮力要求，特设计开发了内置浮力控制单元的光电综合缆，通过增减浮力控制单元的尺寸规格及数量，达到调整光电综合缆浮力的功能。基于阿基米德原理，浸在水中的光电综合缆受到水的浮力大小应等于其排开水的重量。当将光电综合缆完全浸入水中时会有两种情况，一种情况是：浮力大于光电综合缆的重力时，光电综合缆将上浮并露出水面，最终光电综合缆静止在水面上，呈漂浮状态；另一种情况是：当浮力等于光电综合缆的重力时，光电综合缆将可以停留在水下任意位置。根据机器人工作或探测工作的需要，可以把上述光电综合缆调节成使其比重与水的比重一致，即在水下任意位置工作，也可以调节使其比重小于水的比重，而漂浮于水面上工作。
上述光电综合缆中通过光纤传输信息，通过内设铜芯电源线传输电力，还可设铜芯信号线和/或同轴电缆信号线，具有多种功能。
上述浮力可控光电综合缆的成缆过程如下：首先将6芯光纤11分别套入松套管13中，松套管内填充纤膏12，形成光纤束管1；缆芯中心是加强芯2，加强芯2是由芳纶纤维束21包覆塑料垫层22构成，高强度芳纶纤维束加强芯可增加该光电综合缆的抗拉能力；一根光纤束管1、三根铜芯电源线7及两根铜芯信号线3围绕加强芯2绞合成紧凑圆形的缆芯，并在缆芯内的缝隙充以阻水缆膏10，阻水缆膏采用市售ZLT-28A阻水缆膏，有良好的电气性能可有效防止水的进入；缆芯外先包覆第一阻水包带层4，然后在其外侧设置浮力控制单元绞合层81、82，本例中，浮力控制单元80采用空心塑料管，由16根空心塑料管在第一阻水包带层4外侧绞合形成第一浮力控制单元绞合层81，包覆扎纱层83，再由22根空心塑料管绞合形成第二浮力控制单元绞合层82，空心塑料管的规格及数量可以按设计要求进行变化，以达到光电综合缆整体的浮力设计要求；在第二浮力控制单元绞合层82外侧设置第二阻水包带层5；上述第一阻水包带层4、第二阻水包带层5用的阻水带采用市售ZSD型阻水带，其作用是一旦有水分侵入，阻水包带层吸收水分的部分体积会迅速膨胀，同时变成粘稠的胶状物，可阻止水分进一步渗透；在第二阻水包带层5外侧绞绕芳纶加强层6，该层主要作用是增加光电综合缆的抗拉性能；最外层为用挤塑机挤制的聚氨酯外护套，对本光电综合缆起防水、防机械损伤、耐磨等保护作用。
上述物理发泡塑料填充绳或空心塑料管均为现有常规产品。上述光纤可采用单模光纤如B1.1、B1.3、B4，或多模光纤如A1a 50/125、A1b 62.5/125，光纤数量可设置2～24芯形成多种规格浮力可控光电综合缆。松套管采用高模量塑料，如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
根据使用要求制取漂浮在水面上的光电综合缆，以下结合上述实施例给出各结构层的材料的型号规格、尺寸数据及每公里长度的重量(kg/Km)：
(1)6芯的光纤束管1：光纤束管外径3.0mm，壁厚0.5mm，7.8kg/Km；
(2)芳纶纤维束包覆聚乙烯塑料垫层形成的加强芯2：外径3.1mm，8.0kg/Km；
(3)两根铜芯信号线3：外径3.0mm，铜丝截面积为0.75mm2，11.5kg/Km×2；
(4)三根电源线7：外径为3.0mm，铜丝截面积为1.5mm2，18.3kg/Km×3；
(5)第一阻水包带层4：2.8kg/Km；
(6)第二阻水包带层5：3.0kg/Km；
(7)芳纶加强层6：用18根8050规格芳纶纤维绞合后外径为16.5mm，14.2kg/Km；
(8)第一、第二浮力控制单元绞合层81、82：由16+22根双层聚乙烯空心塑料管形成双层绞合层，绞合后外径14.5mm，聚乙烯空心塑料管外径2.0mm，内径1.3mm，每根：1.7kg/Km，总计：1.7kg/Km×38；
(9)聚氨酯外护套9：厚度1.8mm，外径19.7mm，109kg/Km；
(10)ZLT-28A阻水缆膏：5kg/Km。
由以上各层制得浮力可控光电综合缆，直径φ＝19.7mm，每公里缆重量＝292.3kg，计算出比重为0.96g/mm3。比重值小于水的比重，由此制得漂浮在水面上的光电综合缆。
以上所述，仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明的形状材料和结构作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种浮力可控光电综合缆，包括缆芯及套装在缆芯外部的护套，所述缆芯包括加强芯及一根以上环绕加强芯绞合的由松套管及其内装光纤和填充纤膏构成的光纤束管和电源线；其特征在于在所述护套内增设了一层以上浮力控制单元绞合层。
2.根据权利要求1所述的浮力可控光电综合缆，其特征在于所述浮力控制单元是物理发泡塑料填充绳或空心塑料管。
3.根据权利要求1所述的浮力可控光电综合缆，其特征在于所述加强芯是由芳纶纤维束包覆塑料垫层构成。
4.根据权利要求1、2或3所述的浮力可控光电综合缆，其特征在于所述护套主要由从里至外依次包敷在缆芯上的第一阻水包带层、两层浮力控制单元绞合层、第二阻水包带层、芳纶加强层及聚氨酯外护套构成。
5.根据权利要求4所述的浮力可控光电综合缆，其特征在于所述缆芯内还设有铜芯信号线和/或同轴电缆信号线。
6.根据权利要求1、2或3所述的浮力可控光电综合缆，其特征在于所述缆芯内还设有铜芯信号线和/或同轴电缆信号线。
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