CN112509745A - 一种轻型光电复合缆及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电缆线技术领域，具体为一种轻型光电复合缆及其制作方法，所述轻型光电复合缆从内到外依次包括缆芯、缆芯加强层、外护套；所述缆芯包括电力线、光纤单元、绕包层，数根电力线以所述光纤单元为中心单螺旋绞合，绕包层包覆在所述电力线与光纤单元的绞合线外。本发明提供了一种稳定性强、耐用性好、外径小、重量轻、光电性能强的光电复合缆。
Description
技术领域
本发明涉及光电缆线技术领域，具体为一种轻型光电复合缆及其制作方法。
背景技术
传统无人机具备无需人为干预，能够快速部署等优点被广泛应用于各个领域。但无人机通常以充电锂电池的方式供电，导致无人机的续航时间较短，很难超过1小时，这一缺点限制了无人机的应用范围。在现场监控、现场指挥等领域要求无人机能够全天候的浮空作业，因此需要通过光电复合缆将无人机与地面电源连接起来。
现有无人机光电复合缆尺寸、重量较大，电流载荷小，增加了无人机的负载，影响无人机的飞行控制，限制了无人机的浮空高度和有效载荷；同时由于无人机长续航导致电缆发热严重，长期高温工作导致光路损耗增大甚至中断和线缆老化严重等问题。
因此，急需一种尺寸小，重量轻，电流载荷量和传输稳定性较高且寿命长的光电复合缆。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种轻型光电复合缆及其制备方法，在减小光电复合缆尺寸和重量的同时，增加光电复合缆的电流载荷量和传输稳定性，增加光电复合缆的反复收放寿命和可靠性，其具体结构为：
一种轻型光电复合缆，所述轻型光电复合缆从内到外依次包括缆芯，缆芯加强层2，外护套1；所述缆芯包括电力线、光纤单元、绕包层3，电力线以所述光纤单元为中心单螺旋绞合，绕包层3包覆在所述电力线与光纤单元的绞合线外。
进一步地，所述缆芯包括6根所述电力线和1根所述光纤单元；所述电力线从内到外依次包括电力线导体5和电力线绝缘层4；所述光纤单元从内到外依次包括光纤9、螺旋铠管8、光纤单元加强层7、光纤单元护套6。
进一步地，所述螺旋铠管8的材料为不锈钢。
进一步地，所述电力线导体5材料为铜包铝。
进一步地，所述光纤9为单模光纤。
进一步地，所述光纤单元中的光纤单元加强层7、缆芯加强层2的材料可以选择芳纶纤维或玻璃纱或聚对苯并苯双恶唑或碳纤维材质，加强层纤维以编织结构包覆在光纤单元、缆芯外。
进一步地，所述绕包层3的材料为聚四氟乙烯带。
进一步地，所述光纤单元护套6、电力线绝缘层4、外护套1的材料为乙烯-四氟乙烯共聚物。
一种轻型光电复合缆的制作方法：
步骤一：在单模光纤外单螺旋绕制铠管，制成螺旋铠管光纤；
步骤二：在所述螺旋铠管光纤外编织加强层，在加强层外挤塑外护套制成光纤单元；
步骤三：将导体材料正规绞合制成电力线导体5，在电力线导体5外挤塑电力线绝缘层4制成电力线；
步骤三：将数根电力线以光纤单元为中心进行单螺旋绞合，并绕包制成缆芯；
步骤四：将缆芯加强层2纤维编织在缆芯表面；
步骤五：在缆芯外挤塑外护套。
本发明可带来以下有益效果：
1、本发明制备的轻型光电复合缆，不仅外径细，光缆外径不超过4.5mm，重量轻(单位重量≤25g/m)，大幅提升了无人机的升空高度和有效载荷。
2、本发明制备的轻型光电复合缆，能够提供不小于10A的长期工作电流和不大于15A的短期工作电流，大幅提升无人机的飞行性能和载荷能力，使得无人机能够应用于需携带更多设备长期悬停的飞行任务。
3、本发明制备的轻型光电复合缆光纤单元均采用耐高温材料，从而解决了线缆工作发热引起的光纤信号故障问题，并且增加了线缆高负荷工作条件下的使用寿命。同时采用层绞结构外加编织加强件，使得整缆的稳定性更强，反复收放的寿命大幅提高。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为轻型光电复合缆的结构示意图；
图2为缆芯的结构示意图；
图3为光纤单元的结构示意图；
图4为电力线的结构示意图；
图5为螺旋铠管的结构示意图。
附图标记说明：
1、外护套；2、缆芯加强层；3、绕包层；4、电力线绝缘层；5、电力线导体；6、光纤单元护套；7、光纤单元加强层；8、螺旋铠管；9、光纤。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种轻型光电复合缆，其结构如图1所示，由内而外依次为缆芯、缆芯加强层2和外护套1；
缆芯的结构如图2所示，由内至外分别由光纤单元和数根电力线组成；
所述光纤单元如图3所示，由内至外分别是光纤9、螺旋铠管8、光纤单元加强层7和光纤单元护套6。
所述光纤9可以选用G657B3型耐高温弯曲不敏感单模光纤，工作温度范围为40℃-150℃。
如图5所示，所述光纤9外部绕包有304不锈钢或204不锈钢材质的螺旋铠管8。
所述螺旋铠管8的外层包覆由芳纶纤维或玻璃纱或聚对苯并苯双恶唑或碳纤维材质编织而成的光纤单元加强层7。
光纤单元加强层7外层包有乙烯-四氟乙烯共聚物挤塑制成的光纤单元护套6。
所述电力线如图4所示，由内至外分别是电力线导体5和电力线绝缘层4；
所述电力线导体5可选择正规绞合的铜包铝丝；
所述电力线绝缘层4包覆于所述电力线导体5外层，材质可以选用乙烯-四氟乙烯共聚物片；
数根所述电力线以单螺旋绞合结构，绞合在所述光纤单元外部，绞合后的整体外部可绕包聚四氟乙烯带，制成绕包层3；
所述绕包层3外部设有由芳纶纤维或玻璃纱或聚对苯并苯双恶唑或碳纤维材质编织而成的缆芯加强层2；
所述缆芯加强层2外设有一层可以选择乙烯-四氟乙烯共聚物制成的外护套。
为了制作本发明的一种轻型光电复合缆，其具体方法包括了：
步骤一：光纤单元制备
如图5所示，将不锈钢扁丝，通过螺旋铠管机绕包在光纤9外制成包有螺旋铠管8的螺旋铠管光纤；
再在螺旋铠管光纤外使用编织机均匀地编织芳纶纤维织成光纤单元加强层7；
再在编制好光纤单元加强层7的光纤外，挤塑一层乙烯-四氟乙烯共聚物作为光纤单元护套6，并将光纤单元绕于专用盘上。
步骤二：电力线制作
将数根铜包铝丝正规绞合制成电力线导体5，在绞合好的电力线导体5外挤塑一层乙烯-四氟乙烯共聚物作为电力线绝缘层4，制成电力线。
步骤三：成缆
将数根电力线以一根光纤单元为中心，进行单螺旋绞合，然后绕包聚四氟乙烯带制成缆芯。
步骤四：加强层编织
采用高速编织机，在缆芯外编织一层芳纶纤维。
步骤五：护套挤塑
在编织好的加强层2外挤塑一层乙烯-四氟乙烯共聚物外护套制成轻型光电复合缆。
下面结合实施例进一步说明轻型光电复合缆及其制作方法。
实施例1：6芯轻型光电复合缆
本实施例中，所述光纤9选用G657B3型耐高温弯曲不敏感单模光纤外制成，外径尺寸为(0.245±0.005)mm。
螺旋铠管8采用不锈钢扁丝绕包制成，外径尺寸为(0.6±0.05)mm；
光纤单元加强层7为16根220dtex的芳纶纤维编织而成，编织节距为(16±2)mm。
光纤单元护套6采用乙烯-四氟乙烯共聚物挤塑制成，外径尺寸为(1.20±0.05)mm。
电力线导体5为19根0.18mm的铜包铝丝正规绞合制成，外径尺寸为(0.90±0.02)mm。
电力线绝缘层4采用乙烯-四氟乙烯共聚物，外径尺寸为(1.20±0.05)mm。
将六根电力线以一根光纤单元为中心，进行单螺旋绞合，然后绕包聚四氟乙烯带制成缆芯，绞合节距为40mm，绕包节距为12mm，成缆后缆芯外径尺寸为(3.6±0.1)mm。
缆芯外的加强层2采用16根1100dtex芳纶纤维编织而成，编织节距为45mm。
缆芯加强层2外挤塑一层乙烯-四氟乙烯共聚物作为外护套1，外径尺寸为(4.4±0.2)mm。
实施例2：6芯轻型光电复合缆
本实施例中，所述光纤9选用G657B3型耐高温弯曲不敏感单模光纤外制成，外径尺寸为(0.245±0.005)mm。
螺旋铠管8采用不锈钢扁丝绕包制成，外径尺寸为(0.90±0.05)mm
光纤单元加强层7为16根220dtex的芳纶纤维编织而成，编织节距为(24±2)mm。
光纤单元护套6采用乙烯-四氟乙烯共聚物挤塑制成，外径尺寸为(1.60±0.05)mm。。
电力线导体5为19根0.26mm的铜包铝丝正规绞合制成，外径尺寸为(1.30±0.03)mm。
电力线绝缘层4采用乙烯-四氟乙烯共聚物，外径尺寸为(1.60±0.05)mm。
将6根电力线以1根光纤单元为中心，进行单螺旋绞合，然后绕包聚四氟乙烯带制成缆芯，绞合节距为50mm，绕包节距为15mm，成缆后缆芯外径尺寸为(4.8±0.1)mm。
缆芯加强层2采用1100dtex的芳纶纤维编织而成，编织节距为60mm。
加强层2外挤塑一层乙烯-四氟乙烯共聚物作为外护套1，外径尺寸为(5.8±0.2)mm。
实施例3：6芯轻型光电复合缆
本实施例中，所述光纤9选用G657B3型耐高温弯曲不敏感单模光纤外制成,外径尺寸为(0.245±0.005)mm。
螺旋铠管8采用不锈钢扁丝绕包制成，外径尺寸为(0.90±0.05)mm
光纤单元加强层7为16根440dtex的芳纶纤维编织而成，编织节距为(24±2)mm。
光纤单元护套6采用乙烯-四氟乙烯共聚物挤塑制成，外径尺寸为(1.90±0.05)mm。。
电力线导体5为19根0.32mm的铜包铝丝正规绞合制成，外径尺寸为(1.60±0.03)mm。
电力线绝缘层4采用乙烯-四氟乙烯共聚物，外径尺寸为(1.90±0.05)mm。
将六根电力线以一根光纤单元为中心，进行单螺旋绞合，然后绕包聚四氟乙烯带制成缆芯，绞合节距为60mm，绕包节距为18mm，成缆后缆芯外径为(5.7±0.1)mm。
缆芯加强层2采用1100dtex的芳纶纤维编织而成，编织节距为60mm。
缆芯加强层2外挤塑一层乙烯-四氟乙烯共聚物作为外护套1，外径尺寸为(6.5±0.2)mm。
本发明通过新型的结构设计和材料选择，制成了新型的轻型光电复合缆，所述轻型光电复合缆外径不超过4.5mm，单位重量≤25g/m，大幅提升了无人机的升空高度和有效载荷。
同时所述轻型光电复合缆能够提供不小于10A的长期工作电流和不大于15A的短期工作电流，大幅提升无人机的飞行性能和载荷能力，使得无人机能够应用于需携带更多设备长期悬停的飞行任务。
再者本发明所述的轻型光电复合缆光纤单元均采用耐高温材料，从而解决了线缆工作发热引起的光纤信号故障问题，线缆工作温度达到150℃，使得无人机可以全天候长期工作。同时采用层绞结构外加编织加强层，使得整缆的稳定性更强，抗拉强度达到3000N，反复收放的寿命大幅提高。
本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明，因本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (9)
1.一种轻型光电复合缆，其特征在于：所述轻型光电复合缆从内到外依次包括缆芯，缆芯加强层(2)，外护套(1)；所述缆芯包括电力线、光纤单元、绕包层(3)，电力线以所述光纤单元为中心单螺旋绞合，绕包层(3)包覆在所述电力线与光纤单元的绞合线外。
2.根据权利要求1所述的一种轻型光电复合缆，其特征在于：所述缆芯包括6根所述电力线和1根所述光纤单元；所述电力线从内到外依次包括电力线导体(5)和电力线绝缘层(4)；所述光纤单元从内到外依次包括光纤(9)、螺旋铠管(8)、光纤单元加强层(7)、光纤单元护套(6)。
3.根据权利要求2所述的一种轻型光电复合缆，其特征在于：所述螺旋铠管(8)的材料为不锈钢。
4.根据权利要求2所述的一种轻型光电复合缆，其特征在于：所述电力线导体(5)材料为铜包铝。
5.根据权利要求2所述的一种轻型光电复合缆，其特征在于：所述光纤(9)为单模光纤。
6.根据权利要求1-5所述的一种轻型光电复合缆，其特征在于：所述光纤单元中的光纤单元加强层(7)、缆芯加强层(2)的材料选择芳纶纤维或玻璃纱或聚对苯并苯双恶唑或碳纤维材质，加强层纤维以编织结构包覆在光纤单元、缆芯外。
7.根据权利要求1所述的一种轻型光电复合缆，其特征在于：所述绕包层(3)的材料为聚四氟乙烯带。
8.根据权利要求1所述的一种轻型光电复合缆，其特征在于：所述光纤单元护套(6)、电力线绝缘层(4)、外护套(1)的材料为乙烯-四氟乙烯共聚物。
9.一种轻型光电复合缆的制作方法，其特征在于：
步骤一：在单模光纤外单螺旋绕制铠管，制成螺旋铠管光纤；
步骤二：在所述螺旋铠管光纤外编织加强层，在加强层外挤塑外护套制成光纤单元；
步骤三：将导体材料正规绞合制成电力线导体(5)，在电力线导体(5)外挤塑电力线绝缘层(4)制成电力线；
步骤三：将数根电力线以光纤单元为中心进行单螺旋绞合，并绕包制成缆芯；
步骤四：将缆芯加强层(2)纤维编织在缆芯表面；
步骤五：在缆芯外挤塑外护套。
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