CN108597656A - 一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆,所述脐带缆包括阻水单元、拉力单元、浮力单元和功能单元组合，所述阻水单元包括具有一内通腔的阻水护套、沿顺时针方向设置阻水绕包和沿轴线方向设置的阻水填充物，所述阻水绕包包裹所述功能单元组合设置，所述拉力单元包括抗拉中心束和拉力保护网，所述拉力保护网包裹所述浮力单元设置，所述光电复合电缆工作时，所述水下段的高强度零浮力防水光电复合脐带缆的重力等于所述水下段的高强度零浮力防水光电复合脐带缆在水中受到的浮力；通过设置不同的浮力单元对应不同型号脐带电缆，从而可以按零浮力需求选择不同型号电缆，且在有限外径下，具有较高的防水性能和抗拉性能。用于水下机器人、大型勘测设备、深海设备连接以及军工领域特定环境设备连接。

Description

一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆
技术领域
本发明涉及一种脐带缆技术领域，尤其涉及一种高抗拉强度、零浮力防水光电复合脐带缆领域，用于大型水下勘测设备，大功率水下工作设备、深海工作设备，以及军工领域特定设备连接等领域。
背景技术
随着科技的发展，社会的进步，人们对空间的探索越来越深入，海洋作为一种未知领域，逐渐吸引了人们的好奇，然而水下工作环境相比于陆地工作环境要危险、复杂的多，并且正是因为海洋还有很多未知领域，所以水下作业尤其是深水作业变得尤为危险。为此人类在探索海洋奥秘时，需要使用到各式各样不同的潜水设备来完成探索工作。
在探索海洋作业时，当潜水员下潜超过200米后，即达到饱和潜水深度，此时就需要采用深水下潜装备来保护潜水员自身不受水压和水下低温的侵袭。因此越来越多的深海潜水装备被应用到探索工作中。随着各式各样的新潜水装备的问世和应用，连接新装备的脐带缆显得尤为重要，脐带缆是一种集电力、数字信号、视频信号等功能为一体的多功能传输电缆。由于需要在深海作业时使用，因此脐带缆需具备高的防水性能、高的抗拉强度以及水中零浮力等性能。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种脐带缆，突破电缆的外径与拉力、浮力之间平衡的设计瓶颈，在有限外径范围内兼具有较高的防水性能、较高的抗拉强度以及零浮力性能。
本发明的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，用于控制端与水下探测设备连接，所述脐带缆包括阻水单元、拉力单元、浮力单元和功能单元组合，所述阻水单元包括具有一内通腔的阻水护套、沿顺时针方向设置阻水绕包和沿轴线方向设置的阻水填充物，所述阻水绕包包裹所述功能单元组合设置，所述浮力单元包裹所述阻水绕包设置，所述拉力单元包括抗拉中心束和拉力保护网，所述拉力保护网包裹所述浮力单元设置，所述阻水护套包裹所述拉力保护网设置，且所述阻水绕包包裹所述抗拉中心束设置，所述功能单元组合包括电源线单元、控制线单元、光纤数据通信单元，所述光电复合电缆与水下探测设备连接时，所述水下段的高强度零浮力防水光电复合脐带缆的重力等于所述水下段的高强度零浮力防水光电复合脐带缆在水中受到的浮力。
进一步，所述电源线单元、控制线单元以及光纤数据通信单元之间分别具有空隙，所述空隙内分别填充有阻水填充丝和阻水填充膏。
进一步，所述阻水填充物包括沿轴线方向设置的阻水填充丝以及阻水填充膏。
进一步，所述阻水绕包括两层无纺布和夹设于两层所述无纺布间的吸水树脂，所述阻水护套的材质为水饱和度千分之三的聚氨酯。
进一步，所述电源线单元包括电源线芯以及包裹于电源线芯上的绝缘层。
进一步，所述控制线单元包括至少两对互相绞合的控制信号单线以及包裹在至少两对互相绞合的控制信号单线外表面的控制线护套。
进一步，所述控制线护套由防水聚氨酯制成。
进一步，所述数据线单元包括至少两根单模光纤。
进一步，所述浮力单元包括微孔发泡材料浮力层。
进一步，所述抗拉中心束由绞合的若干条聚芳酯纤维束集成，所述拉力保护网由凯夫拉丝编织而成。
本发明的有益效果为：通过设置阻水单元并将所述阻水单元的阻水绕包包裹于所述功能单元组合设置，且设置所述阻水护套包裹所述拉力网设置，使得所述脐带缆达到较高的防水性能；通过设置浮力单元，并根据工作环境以及水深的需要选择不同的浮力单元对应不同型号的电缆，使得脐带缆在水中受到的浮力等于在水中段的重力，从而达到零浮力差的目的，实现悬浮或漂浮。且通过设置拉力单元以及所述拉力保护网，使得电缆在有限的外径范围内的抗拉力大大增强。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明的一个实施例的脐带缆的截面结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
结合附图1所示，本发明的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆实施例，用于控制端与水下探测设备连接，所述脐带缆包括阻水单元1、拉力单元2、浮力单元3和功能单元组合4，所述阻水单元1包括具有一内通腔111的阻水护套11、沿顺时针方向设置阻水绕包12和沿轴线方向设置的阻水填充物5，所述阻水绕包12包裹所述功能单元组合4设置，所述浮力单元3包裹所述阻水绕包12设置，所述拉力单元2包括抗拉中心束21和拉力保护网22，所述拉力保护网22包裹所述浮力单元3设置，所述阻水护套11包裹所述拉力保护网22设置，且所述阻水绕包12包裹所述抗拉中心束21设置，所述功能单元组合4包括电源线单元41、控制线单元42、光纤数据通信单元43，所述光电复合电缆与水下探测设备连接时，所述水下段的高强度零浮力防水光电复合脐带缆的重力等于所述水下段的高强度零浮力防水光电复合脐带缆在水中受到的浮力。通过设置所述阻水单元1，并将所述阻水单元1的阻水绕包12包裹所述功能单元组合4设置，从而使得所述高强度零浮力防水光电复合脐带缆达到较高的防水性能。所述光电复合电缆与水下探测设备连接时，所述水下段的高强度零浮力防水光电复合脐带缆的重力等于所述水下段的高强度零浮力防水光电复合脐带缆在水中受到的浮力。通过设置不同的浮力单元3对应不同型号的脐带缆，并根据工作环境、水深的需要选择对应型号的电缆，使得脐带缆在水中受到的浮力等于在水中段的重力，从而达到零浮力差的目的，实现悬浮或漂浮。且通过设置拉力单元2使得所述脐带缆在有限的外径范围内的抗拉力大大增强，突破传统缆300公斤拉力限制，实现吨位级抗拉强度，进而填补了行业空白。所述电源线单元41、控制线单元42以及光纤数据通信单元43之间分别具有空隙，所述空隙内分别填充有阻水填充丝51和阻水填充膏。
作为一种实施例，本发明的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，其浮力单元3的厚度大概占到总缆外径的17％-17.5％，阻水护套11的厚度约占到总缆外径的23.5％-24％；例如，功能单元组合4的外径达10.1mm，至浮力单元3的外径达到12.95mm-13mm，再至阻水护套11的外径17mm，这样整根缆在水下时，脐带缆的重力与浮力大致可以抵消，受力最小。
作为一种实施例，所述阻水单元1包括沿顺时针方向设置的阻水绕包以及沿轴线方向设置的阻水填充物5。所述阻水填充物5包括沿轴线方向设置的阻水填充丝51以及阻水填充膏。通过设置阻水填充物进一步提高阻水单元1的阻水功能。优选的，所述阻水护套11包括由聚氨酯材料制成，所述阻水绕包12括两层无纺布和夹设于两层所述无纺布间的吸水树脂，所述阻水护套的材质为水饱和度千分之三的聚氨酯。作为一种实施例，所述阻水填充物5沿轴线方向设置，作为纵向吸水结构，且由阻水填充丝51和阻水填充膏组成，所述阻水填充丝51吸水后膨胀，填充空间，从而起到阻水作用，所述阻水填充膏涂抹在功能单元组合4外表面，凝固后成柔软状态，且不吸水，从而起到阻止水进入内部的作用。
优选的，所述电源线单元41包括电源线芯411以及包裹于电源线芯411上的绝缘层412。所述电源线单元41至少为两根。所述电源线芯411为裸铜或者镀锡软铜导线。
优选的，所述控制线单元42包括至少两对互相绞合的控制信号单线422以及包裹在至少两对互相绞合的控制信号单线422外表面的控制线护套421。所述控制信号单线422为裸铜或者镀锡铜外包覆聚乙烯绝缘层制成。优选的，所述控制信号单线422为四根。所述控制线护套421由防水聚氨酯制成。进而达到进一步防水目的
优选的，所述光纤数据通信单元43包括至少两根单模光纤；用于水下数据信号传输到水面控制端。所述光纤数据通信单元43具有不怕电磁干扰，高保真传输，光纤及其脐带缆能承受3000万次弯折，提高光纤及其脐带缆频繁收放使用的工作寿命。
由于脐带缆在水下对装备动力方面的影响是很大的，无论能潜入水下几百米的小设备，还是到水下几千米的大型设备，在水下拖动一根没有零浮力设计的脐带缆需要损耗很大一部分动力，如果电缆在水中所受的重力过大，电缆会沉入水底，加上海底不规则的地形，设备可能会被脐带缆拖住无法工作，甚至加大设备回收难度；如果脐带缆设计在水中浮力过大，整根缆将飘在水面，加大装备设备的下潜负载，甚至使得设备无法维持在水下正常工作，增加能耗。因此为了实现零浮力脐带缆将最小化对装备受力影响，优选的，所述浮力单元3包括微孔发泡材料浮力层，所述微孔材料可以为PE或tpu材料,以控制整根缆密度等于海水的密度，从而达到脐带缆悬浮或漂浮的目的。可以根据脐带的功能、结构要求，调整设定浮力层的材料和厚度，从而可以改变脐带缆在水中受到的浮力的大小。并通过选择不同的浮力单元3对应不同型号脐带电缆，从而在对应的工作环境以及海水或者淡水中的脐带缆受到的重力等于受到的浮力。所述脐带缆放入水下后，所述脐带缆在水中的浮力等于所述脐带缆的重力，从而达到零浮力的目的。装备设备水下工作时，电缆处于悬浮状态，此时脐带缆缆在水中的重力基本消失，对设备受力的影响约等于零。最大化保留设备动力，提高工作效率减少设备能耗。
优选的，所述抗拉中心束21由绞合的若干条聚芳酯纤维束集成，所述拉力保护网22为凯夫拉丝编织拉力保护网。通过在所述浮力单元3外表面包裹设置拉力保护网22共同起抗拉作用，从而达到很高的抗拉效果。从而进一步达到抗拉的目的。且使得电缆受力从外向内变得均匀，降低因某一点或一段受力过大而造成电缆断裂的情况发生。使得所述脐带缆在有限的外径范围内，突破传统缆300公斤的限制，实现吨位级的抗拉强度。
优选的，所述阻水护套11采用改性高分子聚氨酯混合材料制成、改性后耐磨、耐低温零下50度至零上80度、耐海水、耐酸碱，高抗拉强度，如表格一所述。高抗拉强度与一定硬度的外部护层结合，既能保证电缆拉力的需要，又能保证电缆在水下的抗水压形变情况，再加上阻水护套11本身的管状结构还有电缆本身以及浮力层的支撑，使得脐带缆可以在水下长期工作不形变，以保证脐带缆在海水或者淡水中浮力变化最小，水中受力变化控制在最小。高耐磨性能保护电缆内部结构，在电缆使用过程中，最大程度减少横向冲击，划伤鱼类撕咬等情况对电缆的影响。
表格一
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，用于控制端与水下探测设备连接，其特征在于，所述脐带缆包括阻水单元、拉力单元、浮力单元和功能单元组合，所述阻水单元包括具有一内通腔的阻水护套、沿顺时针方向设置阻水绕包和沿轴线方向设置的阻水填充物，所述阻水绕包包裹所述功能单元组合设置，所述浮力单元包裹所述阻水绕包设置，所述拉力单元包括抗拉中心束和拉力保护网，所述拉力保护网包裹所述浮力单元设置，所述阻水护套包裹所述拉力保护网设置，且所述阻水绕包包裹所述抗拉中心束设置，所述功能单元组合包括电源线单元、控制线单元、光纤数据通信单元，所述光电复合电缆与水下探测设备连接时，所述水下段的高强度零浮力防水光电复合脐带缆的重力等于所述水下段的高强度零浮力防水光电复合脐带缆在水中受到的浮力。
2.根据权利要求1所述的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，其特征在于，所述电源线单元、控制线单元以及光纤数据通信单元之间分别具有空隙，所述空隙内分别填充有阻水填充丝和阻水填充膏。
3.根据权利要求1所述的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，其特征在于，所述阻水填充物包括沿轴线方向设置的阻水填充丝以及阻水填充膏。
4.根据权利要求1所述的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，其特征在于，所述阻水绕包括两层无纺布和夹设于两层所述无纺布间的吸水树脂，所述阻水护套的材质为水饱和度千分之三的聚氨酯。
5.根据权利要求1所述的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，其特征在于，所述电源线单元包括电源线芯以及包裹于电源线芯上的绝缘层。
6.根据权利要求1所述的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，其特征在于，所述控制线单元包括至少两对互相绞合的控制信号单线以及包裹在至少两对互相绞合的控制信号单线外表面的控制线护套。
7.根据权利要求6所述的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，其特征在于，所述控制线护套由防水聚氨酯制成。
8.根据权利要求1所述的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，其特征在于，所述数据线单元包括至少两根单模光纤。
9.根据权利要求1所述的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，其特征在于，所述浮力单元包括微孔发泡材料浮力层。
10.根据权利要求1所述的一种高强度零浮力防水光电复合脐带缆，其特征在于，所述抗拉中心束由绞合的若干条聚芳酯纤维束集成，所述拉力保护网由凯夫拉丝编织而成。
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