CN110993168A - 一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆，其结构由内到外依次包括缆芯、复合屏蔽层、外护层、胶层；所述缆芯包括绞合而成的光缆单元、信号线单元和多个动力线单元，填充于所述光缆单元、信号线单元和多个所述动力线单元之间的玄武岩纤维绳填充层，以及将所述玄武岩纤维绳填充层扎紧的聚酯包带层；所述复合屏蔽层由一层铜丝与一层石墨烯包带组成；所述外护层为发泡TPU材料。本发明通过合理设计电缆内部结构以及涂抹Line‑X胶层，得到的一种水下探测用综合缆，具有较高的抗冲击性能，能够承受3Mpa的水压试验而其结构不发生变形，具有外径小，重量轻，防水、耐腐蚀、防爆、屏蔽性能好、柔软的优点。

Description

一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆
技术领域
本发明涉及水下探测用综合缆技术领域，具体涉及一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆。
背景技术
随着我国不断加大海洋开发力度和资金投入，使得水下探测用综合缆系列产品拥有广阔的应用前景。在海洋探测所用埋设机、水下机器人、水下摄影及声呐探测等设备中的重要元器件之一就是水下探测用缆，它是整个设备的中枢和桥梁，承担将船舶指挥中心发出的各种指令传给水下设备的功能。目前用于海洋水下探测用综合缆产品的结构设计不再是简单地将各个电缆、光缆等单元罗列和排布，而是逐渐向根据设备使用需要进行专门设计的转变，其功能也已从单一功能逐渐向多功能、多用途、多元化方向发展，是集光缆、通信电缆、电力电缆等一身的综合电缆，具有技术含量高、材料特殊、工艺复杂、加工难度大、加工设备及检测仪器品种多等特点。
但我国受加工能力和材料等条件的制约，对其研究、开发及生产较少，现有水下探测用综合缆虽然能够满足多数据传输的功能，但因将多种电缆集成在一起，电缆的整体重量增加；因其在海水中使用，电缆表面会附着一些海中微生物，并且海水中具有多种酸碱类化合物，腐蚀电缆护层表面；同时，电缆在拖曳过程中极易导致电缆护套裂伤，导致电缆内部进水，出现故障。
发明内容
为了解决现有的水下探测用综合缆重量较重、表面不耐腐蚀以及不防水的技术问题，而提供一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆。通过对电缆结构的设计、材料的选择使本发明水下探测用综合缆与现有水下探测器用电缆相比，具有外径小，重量轻，防水、耐腐蚀、防爆、屏蔽性能好、柔软的优点。
为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆，其结构由内到外依次包括缆芯、第二复合屏蔽层、外护层、胶层；所述缆芯包括绞合而成的光缆单元、信号线单元和多个动力线单元，填充于所述光缆单元、信号线单元和多个所述动力线单元之间的玄武岩纤维绳填充层，以及将所述玄武岩纤维绳填充层扎紧的聚酯包带层，保证成缆线芯间的紧密；
所述第二复合屏蔽层由一层铜丝与一层石墨烯包带组成；
所述外护层为发泡TPU材料，采用发泡结构的外护层，能够降低电缆整体比重，提高整体电缆在海水中的浮力，更好地降低电缆在水下移动时，水对电缆造成的压力。
进一步地，所述信号线单元由内到外的结构依次包括多个信号线芯，将多个所述信号线芯扎紧的无纺布包带层，第一复合屏蔽层，非金属内护层；所述信号线芯由信号线导体和包裹在所述信号线导体外的低密度聚乙烯绝缘层组成；所述信号线导体为镀石墨烯铜导体。
更进一步地，所述镀石墨烯铜导体为表面浸镀了石墨烯的铜导体。采用“浸镀”的方式，在铜丝表面镀石墨烯镀层，防止铜单线氧化的同时，可大大提高铜单线的导电性能。
更进一步地，所述第一复合屏蔽层由一层铜丝与一层石墨烯包带组成，采用铜丝屏蔽加石墨烯包带复合屏蔽形式，在铜丝屏蔽遇到较强干扰信号时，可降低电磁场产生二次干扰的信号，提高屏蔽效果，降低信号传输过程中的损耗；所述非金属内护层为聚烯烃材料。
进一步地，所述动力线单元包括由动力线导体和包裹在所述动力线导体外的低密度聚乙烯绝缘层组成；所述动力线导体为镀石墨烯铜导体，所述镀石墨烯铜导体为表面浸镀了石墨烯的铜导体。
进一步地，所述光缆单元采用多个单模光纤芯，多个所述单模光纤芯绞合后其间隙采用凯夫拉绳填充层作填充，外包增塑剂含量为30wt％～70wt％的软质聚氯乙烯护套保护层。
进一步地，所述综合缆的外护层采用小分子含量小于6％的聚醚型TPU材料，小分子含量越小，TPU材料纯度越高，使用纯度较高的TPU材料能够更加均匀的在外护层外涂抹胶层，使胶层粘连更加紧密。
进一步地，所述胶层为Line-X胶层，厚2mm，采用喷涂方式进行涂抹，使综合缆具有更好的防水、防海洋微生物附着、耐腐蚀、防爆的作用。
有益技术效果：
本发明将多个信号线单元、多个动力线单元和光缆单元绞合成缆，在其中填充连续相玄武岩纤维绳作为填充层，可以很好的消除各线芯间电磁的干扰，同时成缆间隙采用连续相玄武岩纤维绳填充作为加强芯，能够提高电缆整体的抗拉能力，防止电缆后期拖拽多个探测器时，发生线芯断裂的问题，电缆失去作用，然后以包带扎紧，在外包裹铜丝和石墨烯的复合屏蔽层，外挤包发泡TPU外护层，最后在涂抹一层Line-X胶层，得到水下探测用综合缆；本发明通过合理设计电缆内部结构以及涂抹Line-X胶层，得到的综合缆，具有较高的抗冲击性能，能够承受3Mpa的水压试验而其结构不发生变形，具有外径小，重量轻，防水、耐腐蚀、防爆、屏蔽性能好、柔软的优点。
附图说明
图1为本发明实施例1的防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆结构示意图，其中1-缆芯、2-第二复合屏蔽层、3-外护层、4-胶层；
1-缆芯由11-光缆单元、12-信号线单元、13-动力线单元、14-玄武岩纤维绳填充层、15-聚酯包带层组成；
12-信号线单元由121-信号线芯、122-无纺布包带层、123-第一复合屏蔽层、124-非金属内护层组成；121-信号线芯由1211-信号线导体、1212-低密度聚乙烯绝缘层组成；
13-动力线单元由131-动力线导体、132-低密度聚乙烯绝缘层组成；
11-光缆单元由111-单模光纤芯、112-凯夫拉绳填充层、113-软质聚氯乙烯护套保护层组成。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例进一步描述本发明，但不限制本发明范围。
实施例1
本实施例的防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆结构示意图如图1所示，其结构由内到外依次包括缆芯1、由一层铜丝与一层石墨烯包带组成第二复合屏蔽层2、发泡TPU材料外护层3、Line-X胶层4；所述缆芯1包括绞合而成的光缆单元11、两个信号线单元12和多个动力线单元13，填充于所述光缆单元11、两个信号线单元12和多个所述动力线单元13之间的玄武岩纤维绳填充层14，以及将所述玄武岩纤维绳填充层14扎紧的聚酯包带层15；
其中，所述信号线单元12由内到外依次包括多个信号线芯121，将多个所述信号线芯121扎紧的高强度超薄型无纺布包带层122，由一层铜丝与一层石墨烯包带组成的第一复合屏蔽层123，非金属内护层124；所述信号线芯121由信号线导体1211和包裹在所述信号线导体1211外的低密度聚乙烯绝缘层1212组成；所述信号线导体1211为镀石墨烯铜导体；
所述镀石墨烯铜导体为表面浸镀了石墨烯的铜导体，采用“浸镀”，在铜丝表面镀石墨烯镀层，防止铜单线氧化的同时，可大大提高铜单线的导电性能；所述复合屏蔽层2采用铜丝屏蔽加石墨烯包带复合屏蔽形式，在铜丝屏蔽遇到较强干扰信号时，可降低电磁场产生二次干扰的信号，提高屏蔽效果，降低信号传输过程中的损耗；所述非金属内护层124为柔软低密度聚烯烃材料，密度小于0.94g/cm3。
其中，所述动力线单元13包括由镀石墨烯铜导体131和包裹在所述镀石墨烯铜导体131外的低密度聚乙烯绝缘层132组成，所述镀石墨烯铜导体131为表面浸镀了石墨烯的铜导体；
其中，所述光缆单元11采用多个单模光纤111，多个所述单模光纤芯111绞合后其间隙为凯夫拉绳填充层112，外包增塑剂含量为30wt％～70wt％的软质聚氯乙烯护套保护层133组成；
其中，所述发泡TPU材料外护层3为小分子含量小于6％的聚醚型发泡TPU材料，采用发泡结构的外护层，降低电缆整体比重，提高整体电缆在海水中的浮力，更好地降低电缆在水下移动时，水对电缆造成的压力；
其中，所述Line-X胶层4厚为2mm，采用喷涂方式进行涂抹，外护层3的材料中小分子含量越小，TPU材料纯度越高，使用纯度较高的TPU材料作为外护层能够更加均匀的在其上涂抹Line-X胶层，使Line-X胶层粘连更加紧密，使综合缆具有更好的防水、防海洋微生物附着、耐腐蚀、防爆的作用。
本发明通过合理设计电缆内部结构以及涂抹Line-X胶层，得到的一种水下探测用综合缆，具有较高的抗冲击性能，能够承受3Mpa的水压试验而其结构不发生变形，具有外径小，重量轻，防水、耐腐蚀、防爆、屏蔽性能好、柔软的优点。

Claims (8)

1.一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆，其特征在于，所述综合缆结构由内到外依次包括缆芯(1)、第二复合屏蔽层(2)、外护层(3)、胶层(4)；所述缆芯(1)包括绞合而成的光缆单元(11)、信号线单元(12)和多个动力线单元(13)，填充于所述光缆单元(11)、信号线单元(12)和多个所述动力线单元(13)之间的玄武岩纤维绳填充层(14)，以及将所述玄武岩纤维绳填充层(14)扎紧的聚酯包带层(15)；
所述第二复合屏蔽层(2)由一层铜丝与一层石墨烯包带组成；
所述外护层(3)为发泡TPU材料。
2.根据权利要求1所述的一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆，其特征在于，所述信号线单元(12)由内到外的结构依次包括多个信号线芯(121)，将多个所述信号线芯(121)扎紧的无纺布包带层(122)，第一复合屏蔽层(123)，非金属内护层(124)；
所述信号线芯(121)由信号线导体(1211)和包裹在所述信号线导体(1211)外的低密度聚乙烯绝缘层(1212)组成；所述信号线导体(1211)为镀石墨烯铜导体。
3.根据权利要求2所述的一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆，其特征在于，所述镀石墨烯铜导体为表面浸镀了石墨烯的铜导体。
4.根据权利要求2所述的一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆，其特征在于，所述第一复合屏蔽层(123)由一层铜丝与一层石墨烯包带组成；所述非金属内护层(124)为聚烯烃材料。
5.根据权利要求1所述的一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆，其特征在于，所述动力线单元(13)包括由动力线导体(131)和包裹在所述动力线导体(131)外的低密度聚乙烯绝缘层(132)组成；所述动力线导体(131)为镀石墨烯铜导体，所述镀石墨烯铜导体为表面浸镀了石墨烯的铜导体。
6.根据权利要求1所述的一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆，其特征在于，所述光缆单元(11)采用多个单模光纤芯(111)，多个所述单模光纤芯(111)绞合后其间隙采用凯夫拉绳填充层(112)作填充，外包增塑剂含量为30wt％～70wt％的软质聚氯乙烯护套保护层(113)。
7.根据权利要求1所述的一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆，其特征在于，所述综合缆的外护层(3)采用小分子含量小于6％的聚醚型TPU材料。
8.根据权利要求1所述的一种防水、耐腐蚀、防爆型水下探测用综合缆，其特征在于，所述胶层为Line-X胶层，厚2mm，采用喷涂方式进行涂抹。
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