CN107578842A - 一种水面漂浮电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的是一种水面漂浮电缆。由多根圆形横截面的导电体外包敷有绝缘层，组成导线，导线外包裹有保护层，在保护层与导线组间隙处充填有填充体。所述导电体为连续导电碳纤维。所述绝缘层采用三元乙丙橡胶。所述填充体采用氮气发泡的聚乙烯。所述保护层选择耐水解的聚醚型聚氨酯弹性体混合料。本发明重量轻，小于水的密度，能够在水面漂浮；抗拉强度高和柔软性好，能够实现多次的卷绕收放动作，而不损坏电缆。确保电缆的达到预期使用寿命。适宜作为水面电缆使用。
Description
技术领域
本发明提出的是电气领域的电缆，主要应用于水面作业的船只、平台设备的临时供电。具体地说是一种水面漂浮电缆。
背景技术
电线电缆主要以金属导体作为导电体，各种塑料或橡胶作为绝缘及护层。其中构成电缆的材料90%以上的密度均大于水的密度lg／cm3，所以常规设计制造的电缆的密度均会超过lg／cm3，根本无法漂浮在水面上。根据阿基米德定律，要实现电缆在水面上的漂浮，在设计该电缆结构时，必须降低电缆本身的自重，增加电缆的体积加大排水量，在电缆结构设计时各构成元件必须使用密度较轻的材料，采用中空的结构，使用发泡材料降低密度等方法。
电线电缆导电元件使用的材料一般为铜、铝，主要考虑到这两种材料来源丰富、价格低、具有一定的机械强度、具有导热性、可加工和高导电性，但密度较大。其中铜抗拉强度206～275Mpa，铝抗拉强度147～176Mpa；铜导电率100%IACS，铝导电率63%IACS；铜8.89 g／cm3，铝2.7 g／cm3。电缆结构设计中导电元件材料选择铝最为合适，通过绝缘，填充及护层材料的合理选择，会使电缆的密度减低到l g／cm3以下，实现电缆在水面漂浮。由于铝自身的特点，不能拉制到直径0.2mm以下铝丝，不能制成柔软的导体，不易卷绕收放，由于强度低，多次卷绕后容易断裂，综上所述现有电缆不能满足电缆多次卷绕收放的使用要求。
如采用铜作为导电元件材料，填充元件体积会很大，造成电缆外径增大。
发明内容
为了能够使得电缆在水面漂浮，本发明提出了一种水面漂浮电缆。该电缆通过连续导电碳纤维作导电体、三元乙丙橡胶作绝缘层、聚乙烯作填充体和聚醚型聚氨酯弹性体作为保护层，解决电缆水面漂浮的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
由多根圆形横截面的导电体外包敷有绝缘层，组成导线，导线外包裹有保护层，在保护层与导线组间隙处充填有填充体。
所述导电体为连续导电碳纤维。
所述绝缘层采用三元乙丙橡胶。
所述填充体采用氮气发泡的聚乙烯。
所述保护层选择耐水解的聚醚型聚氨酯弹性体混合料。
积极效果，由于本发明采用连续导电碳纤维作导电材料、三元乙丙橡胶作绝缘材料、聚乙烯作填充材料和聚醚型聚氨酯弹性体作为护层材料，诸使用材料重量轻，使得电缆的密度小于水的密度，能够在水面漂浮；抗拉强度高和柔软性好，能够实现多次的卷绕收放动作，而不损坏电缆；根据不同的使用环境选择不同的护层材料，以适应使用场合的需要，确保电缆的达到预期使用寿命。适宜作为水面电缆使用。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中，1.导电体，2.绝缘层，3.填充体，4.保护层。
具体实施方式
据图所示，由多根圆形横截面的导电体1外包敷有绝缘层2，组成导线，导线外包裹有保护层4，在保护层与导线组间隙处充填有填充体3。
所述导电体为连续导电碳纤维；
碳纤维密度在1.73～1.935 g／cm3，抗张强度≥3500Mpa，导电率50%IACS，根据传输功率的不同选择不同根数的直径约为0.91mm的长纤导电碳纤维绞合在一起。
所述绝缘层采用三元乙丙橡胶；
乙丙橡胶密度约0.87 g／cm3，制成的混合料密度约0.94 g／cm3。采用常规的挤橡连续硫化设备上进行加工。
所述填充体采用氮气发泡的聚乙烯；
氮气发泡的聚乙烯，其中氮气密度为0.00125 g／cm3；
聚乙烯密度0.94 g／cm3，按发泡率80%计算，发泡填充的密度为0.198 g／cm3。在熔融的聚乙烯材料注入压力≥1.9倍溶体压力的氮气，使聚乙烯发泡，通过成型模具挤包到电缆缆芯上，并迅速冷却定性。
所述保护层选择耐水解的聚醚型聚氨酯弹性体混合料，既柔软耐磨，又具有高强度，密度1.28g/cm3。使用挤塑机加工保护层。不同规格的电缆通过改变填充体的体积来增加电缆的体积来降低电缆的密度。
实施例密度计算：
一种电缆的设计结构参数见下表：
理论计算电缆密度：
导电元件每千米重量=3.14×0.91×0.91/4×61×3×1,85=220.07kg；
绝缘元件每千米重量=3.14×(8.2+1.2)×1.2×0.94×3=99.88kg；
发泡填充元件体积=3.14×（24×24-3×10.6×10.6）/4=187.55mm³；
填充元件每千米重量=187.55×0.198=37.14kg；
护层元件每千米重量=3.14×(24+1.8)×1.8×1.28=186.65kg；
合计每千米重量=220.07+99.88+37.14+186.65=543.74kg；
电缆横截面积=3.14×27.6×27.6/4=597.98mm²；
电缆密度=543.74/597.98=0.91g/cm³；
密度小于水的密度，电缆可以漂浮在水中。
本发明的特点：
1、选用了导电性较好、密度小、强度高且柔软的连续导电碳纤维，降低了电缆自身的重量，又满足了导电性能的要求；
2、通过改变发泡填充体在电缆结构中的体积量，能够制造出密度更低的电缆。
Claims (1)
1.一种水面漂浮电缆，由多根圆形横截面的导电体（1）外包敷有绝缘层（2），组成导线，导线外包裹有保护层（4），在保护层与导线组间隙处充填有填充体（3）；
其特征是：
所述导电体为连续导电碳纤维；
所述绝缘层采用三元乙丙橡胶；
所述填充体采用氮气发泡的聚乙烯；
所述保护层选择耐水解的聚醚型聚氨酯弹性体混合料。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112700910A (zh) * | 2020-09-10 | 2021-04-23 | 湖南金缆电工科技有限责任公司 | 一种舰船用电缆及其制作方法 |
| CN115402484A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-11-29 | 武汉理工大学 | 一种具有自航及储能能力的船式数据回收舱 |
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