CN105225753A

CN105225753A - 一种骨架式光电复合拖曳缆及其制造方法

Info

Publication number: CN105225753A
Application number: CN201510545337.5A
Authority: CN
Inventors: 蔡晶; 卢星星; 熊壮; 何军; 李闵刚
Original assignee: Yangtze Optical Fibre and Cable Co Ltd
Current assignee: Yangtze Optical Fibre and Cable Co Ltd
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2016-01-06

Abstract

本发明涉及一种骨架式光电复合拖曳缆及其制造方法，该缆包括外护套和缆芯，其特征在于所述的缆芯包括骨架，骨架槽内分别安设有光通信单元、电通信单元和电源导线，缆芯外包覆阻水带，阻水带外设置非金属加强件层，非金属加强件层外包覆紧固层，紧固层外为外护套。本发明集光单元、电源线和通信线于一体，采用骨架结构缆芯，实现大芯数多信号传输功能，满足拖曳缆信息传输量大的要求，光缆具备优良的机械性能，通过缆结构与材料的选择控制拖曳缆的密度接近海水密度，利用海水浮力降低水听器系统使用的能源损耗；本发明机械性能好，抗弯曲、衰减低，信号传输可靠，适用于水听器系统中的大量信号传输。

Description

一种骨架式光电复合拖曳缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种应用于水听器系统的骨架式光电复合拖曳缆。

背景技术

光电复合拖曳缆是水听器系统中的关键元件，在实际应用中，从光源发出的光，经拖曳光缆传送到水下光纤水听器系统，水声信号经各个光纤水听器转变为光信号，光信号再经拖曳缆传输到陆地或船舶上的光电接收机。随着水听器系统的不断发展，海底信息大量增加，水听器阵列也在不断扩展。在设计大芯数拖曳缆时，不仅要考虑拖曳缆的密度与海水的密度接近以减轻整个系统的能量损耗，而且要在芯数大量增加的条件下保持较小的缆径。

中国专利CN204066874U公开了一种新型光电复合水密拖曳缆，由光单元与电源线组成的光电单元、内护套、抗拉层和外护套组成；其中所述光单元通过在紧包光纤外再添加芳纶纤维增强层和挤包一层聚氨酯外护套；所述抗拉层采用内外层芳纶纤维SZ向绞合再在最外层编织一层芳纶纤维的铠装结构，并在所述拖曳缆中所有空隙填充有阻水密封胶使电缆整体无缝隙。它具有衰减低、拉力大、超低密度和高水密等优点。但是申请人认为该拖曳缆在相同缆径的情况下所包含的光单元较少，难以满足水听器系统光信息传输量大的使用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供了一种适用于水听器系统的骨架式光电混合拖曳缆及其制造方法，该光缆不仅机械性能好，信号传输可靠，而且能满足拖曳缆信息传输量大的要求。

本发明为解决上述提出的问题所采用的拖曳缆技术方案为：包括外护套和缆芯，其特征在于所述的缆芯包括骨架，骨架槽内分别安设有光通信单元、电通信单元和电源导线，缆芯外包覆阻水带，阻水带外设置非金属加强件层，非金属加强件层外包覆紧固层，紧固层外为外护套。

按上述方案，所述的非金属加强件包括芳纶纤维加强层，在芳纶纤维加强层外包覆芳纶纤维编织层。

按上述方案，所述的芳纶纤维加强层为双层结构，一层S旋向，一层Z旋向，芳纶纤维加强层节距300~600mm，张力4~8N。

按上述方案，所述的紧固层为无纺布绕包层。

按上述方案，所述的骨架中心安设有中心加强芯，所述的中心加强芯由玻璃纤维增加复合材料构成。

按上述方案，所述的光通信单元为紧套光纤和/或光纤带；所述的电通信单元为屏蔽双绞信号线；所述的电源导线为镀银铜线绞合导线，电源导线外包覆绝缘层。

按上述方案，所述的光纤和光纤带均由高强度抗弯曲光纤构成。

按上述方案，所述的缆芯间隙中填充密封材料，使所述拖曳缆整体无缝隙，所述的密封材料为沥青等高粘度材料。

按上述方案，所述骨架由聚丙烯材料制成，聚丙烯材料的密度为0.90～0.91g/cm³，约占缆体积的10～20%；所述的外护套、屏蔽双绞信号线护套和电源导线绝缘层均由聚乙烯材料制成，聚乙烯材料的密度为0.918～0.925g/cm³，约占缆体积的40～50%；所述的中心加强芯的密度为1.9~2.1g/cm³，约占缆体积的1～4%；电源导线的密度约为8.5~9.5g/cm³，约占缆体积的2～4%；所述的非金属加强件层和紧固层密度为0.90-0.95g/cm³，约占缆体积的18～32%；所述光纤密度为1.5~1.6g/cm³，约占缆体积5%~10%；密封材料约占缆体积的1～3%；通过缆尺寸与材料的选择控制拖曳缆的密度≤1.15g/cm³，接近海水密度，从而降低水听器系统的能源损耗。

按上述方案，所述拖曳缆的抗拉强度大于或等于100Mpa。

本发明光电复合拖曳缆的制作方法的技术方案如下：

将骨架置于并带机放线架上，光通信单元、电通信单元和电源导线也分别置于各自的放线架上，并经导轮引入对应的骨架槽内，骨架持续向前牵引形成缆芯，再穿经绕包机绕包一层阻水带收线；

然后将绕包好阻水带的缆芯在绕包机上饶包两层芳纶纤维加强层，一层S旋向，一层Z旋向，芳纶纤维抗拉层节距300~600mm，张力4~8N；再进入编织机制作芳纶纤维编织层；

将已包覆编织层的缆芯穿经绕包机绕包紧固层，再将已包覆紧固层的缆芯匀速穿过外护套成型模具，用外护层挤塑机在所述紧固层外挤包聚乙烯外护套，所述挤塑机自进料口至模口各区依次设置为：进料口、机筒一区、机筒二区、机筒三区、机筒四区、机筒五区、机颈和模口，并设置各区温度分别为：进料口为150±5℃、机筒一区为180±10℃、机筒二区为190±10℃、机筒三区为200±10℃、机筒四区为210±10℃，机筒五区为220±10℃、机颈和模口为230±10℃；设置在模口出口处的冷却区域采用分段冷却，与模口相连的第一段冷却采用冷却温度为50±10℃的温水冷却槽，其余各段均为常温水冷却。

按上述方案，所述的芳纶纤维编织层的编织角为40~50°，编织层的密度为80~90%。

本发明的有益效果在于：1.本发明集光单元、电源线和通信线于一体，采用骨架结构缆芯，结构更为合理，不仅安设更多的光通信单元，实现大芯数多信号传输功能，满足拖曳缆信息传输量大的要求，而且骨架槽隔绝性好，各单元置于骨架槽中相互干扰小，信号传输可靠；2.骨架结构缆芯配置双层芳纶纤维加强层和纤维编织层，并且双层芳纶纤维加强层采用双层S/Z绞合结构，使光缆具备优良的机械性能，同时消除绞合产生的扭力，并保证光缆的柔软性和抗拉抗扭性；3.通过缆结构与材料的选择控制拖曳缆的密度接近海水密度，利用海水浮力降低水听器系统使用的能源损耗；4.光电复合拖曳缆在缆芯外纵包阻水带并填充密封材料，保证了光电复合拖曳缆的密封性，同时光通信单元采用高强度抗弯曲光纤，从而控制光纤的传输损耗，降低衰减，保证光信号传输的可靠性，以获得更好的探测效果。

附图说明

图1为本发明一个实施例的径向剖面图结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式进一步阐述本发明。

如图1所示，包括外护套10和缆芯，所述的缆芯包括径向截面为圆形的骨架2，骨架沿其外周开设有6~8个骨架槽，其中2个骨架槽中安设电源导线3，电源导线为镀银铜线绞合导线，电源导线外包覆绝缘层；1个骨架槽中安设电通信单元4，所述的电通信单元为屏蔽双绞信号线；其余骨架槽内分别安设有光通信单元5，所述的光通信单元为光纤带，总芯数为180芯；骨架中心安设有中心加强芯1，所述的中心加强芯由玻璃纤维增加复合材料构成。所述骨架由聚丙烯材料制成。所述的缆芯间隙中填充密封材料，使所述拖曳缆整体无缝隙，所述的密封材料为沥青等高粘度材料。缆芯外包覆阻水带6，阻水带外设置非金属加强件层，所述的非金属加强件包括芳纶纤维加强层7，芳纶纤维加强层为双层结构，一层S旋向，一层Z旋向，构成双层S/Z绞合结构，芳纶纤维加强层节距300~600mm，张力4~8N，在芳纶纤维加强层外包覆芳纶纤维编织层8，芳纶纤维编织层的编织角为48°，编织层的密度为86%。所述的芳纶纤维为Vectran纤维。非金属加强件层外包覆紧固层9，所述的紧固层为无纺布绕包层；最后挤包一层单边厚度为2.0mm的聚乙烯外护套10。所述的屏蔽双绞信号线护套和电源导线绝缘层也均由聚乙烯材料制成。

拖曳缆密度与海水相近以降低水听器系统的能源损耗，通过缆尺寸与材料的选择可控制缆的密度≤1.15g/cm³。其中聚丙烯材料的密度为0.90～0.91g/cm³，约占缆体积的15%；低密度聚乙烯材料的密度为0.918～0.925g/cm³，约占缆体积的45%；骨架槽中心加强件的密度约为2.0g/cm³，约占缆体积的1.5%；电源导线的镀银铜线的密度约为8.92g/cm³，约占缆体积的2%；无纺布紧固层、芳纶纤维加强层密度为0.90-0.95g/cm³，约占缆体积的30%；所述光纤密度为1.5~1.6g/cm³，约占缆体积5%；其它沥青等约占缆体积的1.5%；缆的密度为1.12g/cm³。

本实施例的制造工艺是按如下步骤进行：

将一根直径为2.0mm的玻璃纤维增强复合材料作为中心加强件，在骨架生产线上经过两层挤塑形成满足要求的骨架；

将骨架置于并带机放线架上，光通信单元、电通信单元和电源导线也分别置于各自的放线架上，并经导轮引入对应的骨架槽内，骨架持续向前牵引形成缆芯，在缆芯间隙中填充密封材料，再穿经绕包机绕包一层阻水带收线；

然后将绕包好阻水带的缆芯在绕包机上饶包两层芳纶纤维加强层，一层S旋向，一层Z旋向，芳纶纤维抗拉层节距400mm，张力4N，再入编织机上编制芳纶纤维编织层，编织角为48°，编织层的密度为86%；

将已包覆编织层的缆芯穿经绕包机绕包紧固层，再将已包覆紧固层的缆芯匀速穿过外护套成型模具，用外护层挤塑机在所述紧固层外挤包聚乙烯外护套，外护套单边厚度为2.0mm，所述挤塑机自进料口至模口各区依次设置为：进料口、机筒一区、机筒二区、机筒三区、机筒四区、机筒五区、机颈和模口，并设置各区温度分别为：进料口为150±5℃、机筒一区为180±10℃、机筒二区为190±10℃、机筒三区为200±10℃、机筒四区为210±10℃，机筒五区为220±10℃、机颈和模口为230±10℃；设置在模口出口处的冷却区域采用分段冷却，与模口相连的第一段冷却采用冷却温度为50±10℃的温水冷却槽，其余各段均为常温水冷却。

Claims

1.一种骨架式光电复合拖曳缆，包括外护套和缆芯，其特征在于所述的缆芯包括骨架，骨架槽内分别安设有光通信单元、电通信单元和电源导线，缆芯外包覆阻水带，阻水带外设置非金属加强件层，非金属加强件层外包覆紧固层，紧固层外为外护套。

2.按权利要求1所述的骨架式光电复合拖曳缆，其特征在于所述的非金属加强件包括芳纶纤维加强层，在芳纶纤维加强层外包覆芳纶纤维编织层。

3.按权利要求2所述的骨架式光电复合拖曳缆，其特征在于所述的芳纶纤维加强层为双层结构，一层S旋向，一层Z旋向，芳纶纤维加强层节距300~600mm，张力4~8N。

4.按权利要求1或2所述的骨架式光电复合拖曳缆，其特征在于所述的紧固层为无纺布绕包层。

5.按权利要求1或2所述的骨架式光电复合拖曳缆，其特征在于所述的骨架中心安设有中心加强芯，所述的中心加强芯由玻璃纤维增加复合材料构成；所述的光通信单元为紧套光纤和/或光纤带；所述的电通信单元为屏蔽双绞信号线；所述的电源导线为镀银铜线绞合导线，电源导线外包覆绝缘层。

6.按权利要求5所述的骨架式光电复合拖曳缆，其特征在于所述的光纤和光纤带均由高强度抗弯曲光纤构成；所述的缆芯间隙中填充密封材料。

7.按权利要求6所述的骨架式光电复合拖曳缆，其特征在于所述骨架由聚丙烯材料制成，聚丙烯材料的密度为0.90～0.91g/cm³，约占缆体积的10～20%；所述的外护套、屏蔽双绞信号线护套和电源导线绝缘层均由聚乙烯材料制成，聚乙烯材料的密度为0.918～0.925g/cm³，约占缆体积的40～50%；所述的中心加强芯的密度为1.9~2.1g/cm³，约占缆体积的1～4%；电源导线的密度约为8.5~9.5g/cm³，约占缆体积的2～4%；所述的非金属加强件层和紧固层密度为0.90~0.95g/cm³，约占缆体积的18～32%；所述光纤密度为1.5~1.6g/cm³，约占缆体积5%~10%；密封材料约占缆体积的1～3%；通过缆尺寸与材料的选择控制拖曳缆的密度≤1.15g/cm³。

8.按权利要求1或2所述的骨架式光电复合拖曳缆，其特征在于所述拖曳缆的抗拉强度大于或等于100Mpa。

9.一种骨架式光电复合拖曳缆的制造方法，其特征在于

10.按权利要求9所述的骨架式光电复合拖曳缆的制造方法，其特征在于所述的芳纶纤维编织层的编织角为40~50°，编织层的密度为80~90%。