CN113643849B - 系留光电混合缆 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种系留光电混合缆，本发明提供的系留光电混合缆包括缆芯以及包覆在缆芯外侧的保护层；缆芯包括光单元与电单元；光单元包括光纤、涂覆在光纤上的涂覆层以及包覆在涂覆层外侧的紧包层；电单元包括导体以及包覆在导体外侧的电单元外护层；保护层包括阻水层以及混合缆增强层，阻水层包覆在缆芯的外侧，混合缆增强层包覆在阻水层的外侧。本发明提供的系留光电混合缆，地面设备可以通过系留光电混合缆为无人机供电，保证无人机的续航时间，并且无人机与地面设备之间可以通过系留光电混合缆传输信号，使得无人机满足在特殊场景下的使用要求。

Description

系留光电混合缆
技术领域
本发明实施例涉及无人机动力传输技术，尤其涉及一种系留光电混合缆。
背景技术
无人机已经越来越多的被应用于军事和民用领域。无人机因侦察能力强、隐蔽性能好、性价比高、机动性能好、无人员伤亡等特点，在现代军事作战中有着重要的价值与作用。
在相关技术领域中，大多数无人机都负载有可充电锂电池，由锂电池为无人机提供能源。
然而，锂电池自身的重量较大且锂电池的容量有限，限制了无人机的续航时间，在一些特殊的应用场景时，无法满足无人机长时间滞空作业的要求。
发明内容
本发明实施例提供一种系留光电混合缆，以解决现有无人机使用锂电池供电，限制了无人机的续航时间，在一些特殊的应用场景时，无法满足无人机长时间滞空作业的要求的问题。
根据本发明的实施例，提供一种系留光电混合缆，包括缆芯以及包覆在所述缆芯外侧的保护层；
所述缆芯包括光单元与电单元；所述光单元包括光纤、涂覆在所述光纤上的涂覆层以及包覆在所述涂覆层外侧的紧包层；所述电单元包括导体以及包覆在所述导体外侧的电单元外护层；
所述保护层包括阻水层以及混合缆增强层，所述阻水层包覆在所述缆芯的外侧，所述混合缆增强层包覆在所述阻水层的外侧。
在一种可选的实现方式中，所述保护层还包括混合缆外护层，所述混合缆外护层设置在所述混合缆增强层的外侧。本领域技术人员能够理解的是，混合缆外护层可以增强保护层对缆芯的保护作用。
在一种可选的实现方式中，所述光单元还包括光单元增强层以及光单元外护层，所述光单元增强层包覆在所述紧包层的外侧，所述光单元外护层包覆在所述光单元增强层的外侧。本领域技术人员能够理解的是，光单元增强层可以保证光单元的抗拉性能，提高光单元在使用过程中的可靠性。
在一种可选的实现方式中，所述光单元外护层、所述混合缆外护层以及所述电单元外护层的材料均为聚全氟乙丙烯树脂；所述光单元外护层的厚度为0.3mm-0.5mm，所述电单元外护层的厚度为0.3mm-0.8mm，所述混合缆外护层的厚度为0.5mm-1.0mm，和/或；
所述混合缆增强层以及所述光单元增强层均为芳纶纤维编织层，所述光单元增强层中芳纶纤维的直径为100-600丹尼尔，所述混合缆增强层中芳纶纤维的直径为600-2000丹尼尔，所述混合缆增强层的厚度为0.2mm-0.3mm，所述光单元增强层的厚度为0.1mm-0.15mm。本领域技术人员能够理解的是，聚全氟乙丙烯树脂容易加工并且聚全氟乙丙烯树脂具有良好的耐热性能，能保证光单元外护层、混合缆外护层以及电单元外护层在-70℃到﹢200℃的温度范围内稳定使用；将混合缆增强层以及光单元增强层设置为芳纶纤维编织层，芳纶具有优异的低蠕变特性，可以有效保证系留光电混合缆拉伸的稳定性。
在一种可选的实现方式中，所述混合缆外护层的外侧均匀布置有凹槽。本领域技术人员能够理解的是，一方面，凹槽可以减小混合缆外护层的重力，进而减少无人机的上升阻力；另一方面，凹槽可以减小混合缆外护层的截面大小，降低系留光电混合缆在使用时的降低横向气流阻力，提高系留光电混合缆抵抗横向风的能力，提高无人机在浮空过程中的稳定性。
在一种可选的实现方式中，所述凹槽形成为沿系留光电混合缆的纵向方向延伸的螺旋槽纹。本领域技术人员能够理解的是，上述设置提高系留光电混合缆的弯曲性能，便于无人机在上升或下降的过程中弯曲系留光电混合缆。
在一种可选的实现方式中，所述缆芯还包括填充杆，所述光单元与所述电单元沿所述填充杆的纵向绞合。本领域技术人员能够理解的是，通过设置填充杆可以使光单元与电单元在绞合后缆芯形成为近似圆柱状结构，便于在缆芯的外侧设置保护层。
在一种可选的实现方式中，所述填充杆为非金属填充杆。本领域技术人员能够理解的是，非金属填充杆相较于金属填充杆而言重量更轻，且弯曲性能更强，从而非金属填充杆可以相对减少无人机的上升阻力以及使得系留光电混合缆可以反复弯曲。
在一种可选的实现方式中，所述光单元的直径与所述电单元的直径之间的差值不大于0.1mm，和/或；
所述缆芯与所述保护层之间填充阻水纱。本领域技术人员能够理解的是，光单元直径与电单元直径之间的差值小于0.1mm，可以保证光单元与电单元绞合的圆整度；阻水纱可以进一步增加系留光电混合缆的阻水性能。
在一种可选的实现方式中，所述导体为软铜绞线，和/或；
所述紧包层的材料为LCP，所述涂覆层的材料为聚酰亚胺。本领域技术人员能够理解的是，软铜绞线的电导率高且具有较高的柔韧性，适合反复弯曲；LCP材料可以提高光单元的耐高温性能，聚酰亚胺可以降低紧包层的加工对光纤传输性能的影响。
在一种可选的实现方式中，所述电单元还包括金属编织屏蔽层，所述金属编织屏蔽层包覆在所述电单元外护层的外侧。本领域技术人员能够理解的是，金属编织屏蔽层可以提高系留光电混合缆在遭受雷雨天气时运行的安全性。
在一种可选的实现方式中，所述保护层还包括混合缆防火层，所述混合缆防火层设置在所述混合缆增强层与所述混合缆外护层之间。本领域技术人员能够理解的是，防火层可以提高系留光电混合缆的阻燃耐火性能，使得系留光电混合缆可以应用于高层楼宇消防或森林火灾探测等场景。
在一种可选的实现方式中，所述光单元的最外侧包覆光单元防火层，所述电单元的最外侧包覆电单元防火层，和/或；所述混合缆外护层使用耐火材料制成。本领域技术人员能够理解的是，上述设置可以进一步提升系留光电混合缆的耐火阻燃性能。
根据本发明实施例的另一方面，提供另一种系留光电混合缆，包括缆芯以及包覆在所述缆芯外侧的保护层，所述缆芯包括用于传输光信号的光单元以及用于为无人机供电的电单元；
所述保护层包括混合缆外护层，且所述混合缆外护层位于所述保护层的最外侧，所述混合缆外护层的外侧均匀布置有凹槽。
在一种可选的实现方式中，所述凹槽形成为沿系留光电混合缆的纵向方向延伸的螺旋槽纹。
本领域技术人员能够理解的是，本发明的系留光电混合缆，缆芯包括光单元与电单元，光单元可以用于在无人机与地面设备之间传输光信号，电单元可以用于地面设备为无人机进行供电。光单元的紧包层可以提高光单元的抗拉性能，涂覆层可以对光单元的光纤起到保护的作用。系留光电混合缆的保护层包括阻水层以及混合缆增强层，阻水层可以提升系留光电混合缆的阻水性能，混合缆增强层可以保证系留光电混合缆的抗拉性能。这样，可以通过系留光电混合缆实现无人机与地面设备之间的信号传输，同时，地面设备通过系留光电混合缆为无人机供电，保证无人机的续航时间。系留光电混合缆的机械性能满足特殊应用场景下的使用要求，保证系留光电混合缆能够可靠应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种系留光电混合缆的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的光单元的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的系留光电混合缆的部分结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种系留光电混合缆的结构示意图。
附图标记说明：
100、缆芯； 110、光单元；
111、光纤； 112、涂覆层；
113、紧包层； 114、光单元防火层；
120、电单元； 121、导体；
122、电单元外护层； 123、金属编织屏蔽层；
124、电单元防火层； 130、填充杆；
200、保护层； 210、阻水层；
220、混合缆增强层； 230、混合缆外护层；
231、凹槽； 240、混合缆防火层。
具体实施方式
首先，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其做出调整，以便适应具体的应用场合。
其次，需要说明的是，在本发明的描述中，术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或构件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在相关技术中，大多数无人机都负载可充电锂电池，通过锂电池向无人机提供能源。锂电池自身的重量较大且锂电池的容量有限，使得无人机的续航时间普遍不超过1小时。在一些特殊的应用场景，例如救灾抢险、边界巡视、景区检测等场景时，无人机的续航时间短使得在这些场景下无法满足长时间滞空作业的要求。在另一方面，无人机使用无线信号进行通信，在特殊的场景下，难以保证信号的可靠传输。
经过反复思考与验证，本申请发明人发现，如果可以使用系留光电混合缆连接无人机与地面设备，系留光电混合缆包括电单元，由地面设备通过系留光电混合缆的电单元为无人机持续供电，并且系留光电混合缆相对于锂电池而言重量更轻，这样可以避免锂电池对无人机续航时间的限制。在另一方面，无人机可以设置光单元，当无人机与地面设备通过系留光电混合缆连接后，可以通过光单元实现无人机与地面设备之间的通信。系留光缆在工作时始终处于受力状态，包括拉力、侧压力、冲击、扭转以及弯曲等，通过设置系留光电混合缆的具体结构，使得系留光电混合缆满足在特殊场景下能够可靠应用，即系留光电混合缆的光单元与电单元可以正常工作。同时系留光电混合缆的光单元也具有较高的机械强度，降低系留光电混合缆在受到应力时光纤微弯损耗的增加，提高光单元传输数据的稳定性。
有鉴于此，本申请发明人设计了一种系留光电混合缆，用于连接无人机与地面设备。其中，系留光电混合缆的缆芯包括用于为无人机供电的电单元以及用于与无人机进行通信的光单元，光单元的紧包层可以保证光单元的抗拉性能。保护层包括阻水层以及混合缆增强层，阻水层可以保证系留光电混合缆的阻水性能，混合缆增强层可以保证系留光电混合缆的整体抗拉性能。这样，无人机的续航时间不会受到锂电池容量的限制，并且在特殊场景下可以保证无人机信号的可靠传输，使得在特殊场景下无人机也可以胜任多种工作。
图1为本发明实施例提供的一种系留光电混合缆的结构示意图；图2为本发明实施例提供的光单元的结构示意图；图3为本发明实施例提供的系留光电混合缆的部分结构示意图；图4为本发明实施例提供的另一种系留光电混合缆的结构示意图。
如图1所示，本实施例提供的系留光电混合缆包括缆芯100以及包覆在缆芯100外侧的保护层200。其中，缆芯100可以为无人机供电以及实现无人机的信号传输，具体而言，缆芯100包括光单元110与电单元120，地面设备可以通过电单元120为无人机供电，缆芯100的光单元110可以实现无人机与地面设备之间的相互通信。
示意性地，光单元110与电单元120相互绞合，其中，绞合方式可以为单向绞合或者SZ绞合即左右绞合。值得一提的是，绞合的根数不少于2根，其中光单元110和电单元120的根数分别不少于1根，保证供电和信息传输的功能完整。本领域技术人员可以根据无人机的需求，选择合适数量的光单元110和电单元120。一般的，缆芯100中光单元110与电单元120的总数不小于3根。
进一步地，光单元110与电单元120的尺寸相近，以保证光单元110与电单元120绞合后的圆整度，具体而言，光单元110的直径与电单元120的直径之间的差值不大于0.1mm。
如图1所示，缆芯100还包括填充杆130，图1示出了，填充杆130位于光单元110与电单元120之间。具体而言，光单元110与电单元120沿填充杆130的纵向绞合。值得一提的是，填充杆130的横截面为圆形，即填充杆130为圆形杆状结构。本领域技术人员能够理解的是，填充杆130可以提高缆芯100结构的稳定性，光单元110与电单元120沿填充杆130的纵向绞合后形成的缆芯100为近似圆柱状结构，便于在缆芯100的外侧设置保护层200。
进一步地，填充杆130为非金属填充杆，也即是说，填充杆130可以使用非金属材料制成。非金属填充杆相较于金属填充杆而言硬度更低，弯曲性能更优异，从而使系留光电混合缆具有更优异的弯曲性能。填充杆130的材料可以为低密度聚乙烯或热塑性弹性体，从而保证填充杆130的密度更小、重量更轻、具有一定的柔韧性，可耐反复弯曲。
图1-图2示出了，光单元110包括光纤111、涂覆在光纤111上的涂覆层112以及包覆在涂覆层112外侧的紧包层113。其中，光纤111可以为单模光纤，例如，G.652光纤或G.655光纤。光单元110也可以使用多模光纤，例如OM1光纤、OM2光纤、OM3光纤。较佳的，可以使用G.657光纤作为光单元110的光纤111，G.657光纤弯曲不敏感，可以有效降低系留光电混合缆在受到应力作用时光纤111微弯损耗的增加，提高数据传输的稳定性。示例性地，当涂覆层112涂覆在光纤111的表面后，光纤111的直径为255μm±10μm
当系留光电混合缆的应用场景发生变化，即系留光电混合缆的运行环境温度的要求不高时，例如系留光电混合缆使用的环境温度在-50℃到﹢100℃左右时，紧包层113的材料可以为尼龙12、聚氯乙烯、热塑性弹性体如TPE、TPU、TPV或TPEE等。示意性地，当涂覆层112涂覆在光纤111上后，紧包层113可以通过挤塑工艺均匀挤塑在涂覆层112外，使得紧包层113包覆涂覆层112。紧包层113的材料在挤塑的过程中，沿光单元110的纵向平行包覆形成纤维层，纤维层沿光单元110的纵向方向延伸，从而可以提高光单元110的抗拉强度。
进一步的，当系留光电混合缆的运行环境温度的要求较高时，可以使用氟塑料作为紧包层113的材料，例如四氟乙烯-乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物或聚偏氟乙烯等。也可以使用聚醚醚酮作为紧包层113的材料。上述材料具有较高的耐温等级、耐化学腐蚀、抗压以及耐磨损等性能，从而当系留光电混合缆的运行环境温度的要求较高时，紧包层113能够可靠的包覆在涂覆层112的外侧。
较佳的，紧包层113的材料为LCP(Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物)，容易理解，LCP材料具有良好的耐高温性能、良好的抗辐射性、抗水解性、耐候性、耐化学药品性、阻燃性、低发烟性、高尺寸稳定性、极低的线膨胀系数、高冲击强度和刚性较强等优点。使用LCP作为紧包层113的材料，第一方面，紧包层113易于挤塑成型，并且成型后尺寸稳定。第二方面，LCP材料的膨胀系数小，与光纤111相当，当环境温度变化时，LCP材料不会发生明显的热胀冷缩现象，进而可以降低由于紧包层113发生热胀冷缩而造成光纤111传输信号发生延时。作为光单元110的紧包层113，可保证在-70℃到+100℃的温度范围内，光纤111的附加损耗不超过0.005dB/km，降低因环境温度变化时光纤111传输信号的延时，从而可以实现光信号在光单元110中的稳定传输。LCP材料具有较高的熔融温度，一般不小于280℃，在高温下不容易发生熔融软化，提高了光单元110的耐高温性能。
示意性地，当紧包层113的材料为LCP时，涂覆层112的材料可以为聚酰亚胺。容易理解，LCP材料的加工温度为255℃到340℃，为了保证光单元110的光纤111在LCP材料挤塑成型时具有一定的耐温特性，降低较高的加工温度对光纤111传输性能的影响。在光纤111的表面均匀涂覆材料为聚酰亚胺的涂覆层112，涂覆层112可以使光纤111的耐高温等级达到300℃-350℃，从而降低紧包层113的加工对光纤111传输性能的影响。本领域技术人员也可以根据实际需要选择其他适合的涂覆层112材料，例如耐温的丙烯酸树脂、改性硅橡胶以及无机涂料如碳化硅和氮氧化硅等，本实施例此处并不限制。
在一种可能的实现方式中，光单元110还包括光单元增强层以及光单元外护层，光单元增强层包覆在紧包层113的外侧，光单元外护层包覆在光单元增强层的外侧。本领域技术人员能够理解的是，光单元增强层可以进一步提高光单元110的抗拉性能，提高光单元110在使用过程中的可靠性，光单元外护层可以对光单元110内部的光纤111起到进一步保护的作用。
光单元增强层可以为采用其他非金属材料例如碳纤维、玻纤纱或者碳纤维布、玻纤带等材料编织的编织层，进一步的，为了提高光单元110的抗拉性能，光单元增强层也可以采用超高分子量聚乙烯纤维纱进行编织。在一种可能的实现方式中，光单元增强层为芳纶纤维编织层，并且光单元增强层的厚度为0.1mm-0.15mm。光单元增强层中芳纶纤维的直径为100-600丹尼尔，光单元增强层可以包括4-8根芳纶纤维。将光单元增强层设置为芳纶纤维编织层，利用芳纶纤维具有低蠕变特性的特点，可以保证光单元110拉伸的稳定性。
光单元外护层的材料可以为聚全氟乙丙烯树脂，通过挤塑成型均匀地包覆在光单元增强层的表面，并且光单元外护层的厚度为0.3mm-0.5mm。使用聚全氟乙丙烯树脂作为光单元外护层的材料，使得光单元外护层具备抗冲击、耐弯曲、耐老化、耐腐蚀、耐霉菌、耐高温以及绝缘的特性，保证光单元外护层对光纤111的保护作用。
图1示出了，电单元120包括导体121以及包覆在导体121外侧的电单元外护层122。示例性地，导体121为软铜绞线，具体而言，导体121由多根圆单线以束制或同心层绞的方法绞合而成的圆形绞线。导体121的外径D可以按照公式D＝D0+2nd进行计算，其中，D0为中心层的外径，n为导体121除中心层外绞线的层数，d为圆单线的直径。一般情况下，当绞线中心层包含圆单线的根数为1时，D0＝d；当绞线中心层包含圆单线根数为2时，D0＝2d；当绞线中心层包含圆单线根数为3时，D0＝2.154d；当绞线中心层包含圆单线根数为4时，D0＝2.414d；当绞线中心层包含圆单线根数为5时，D0＝2.7d。
电单元外护层122可以通过挤塑工艺均匀地包覆在导体121的表面，示例性地，电单元外护层122的厚度为0.3mm-0.8mm。电单元外护层122的材料可以为氟塑料，例如氟乙烯-乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物或聚偏氟乙烯等。电单元外护层122的材料也可以为聚烯烃、聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯或热塑性弹性体等材料。容易理解，使用电单元外护层122包覆在导体121的外侧可以对导体121起到保护的作用。进一步地，电单元外护层122的材料为聚全氟乙丙烯树脂，聚全氟乙丙烯树脂具有良好的耐热性，可以保证电单元外护层122在-70℃到﹢200℃的温度范围内可以稳定使用，即不会发生熔融软化。另一方面，聚全氟乙丙烯树脂具有良好的加工性能，便于通过挤塑工艺均匀地包覆在导体121的表面。同时，聚全氟乙丙烯树脂具有优异的化学稳定性，耐盐雾腐蚀。在系留光电混合缆长期使用的过程中，电单元外护层122还可以很好的防护因电单元120自身温度的提升对电单元120、光单元110以及整个缆的影响。
如图1所示，电单元120还包括金属编织屏蔽层123，示例性地，金属编织屏蔽层123可以使用铜丝编织而成。金属编织屏蔽层123包覆在电单元外护层122的外侧。通过设置金属编织屏蔽层123可以提高系留光电混合缆在遭受雷雨天气时运行的安全性，当系留光电混合缆遭遇雷电时，雷击电流可以通过金属编织屏蔽层123流入大地，避免雷电对设备和人员的损坏。
继续参照图1，保护层200包括阻水层210以及混合缆增强层220，阻水层210包覆在缆芯100的外侧，混合缆增强层220包覆在阻水层210的外侧。容易理解，阻水层210可以提高系留光电混合缆的阻水性能，示例性地，可以使用阻水带包覆在缆芯100的外侧作为阻水层210，系留光电混合缆在装配的过程中，使用阻水带沿系留光电混合缆的纵向方向包覆在缆芯100的外侧。本实施例此处对于阻水带的具体结构并不限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择任意合适的阻水带，当然，也可以选择市面上现有的阻水带。
进一步地，缆芯100与保护层200之间填充阻水纱，具体而言，缆芯100与阻水层210之间的间隙填充阻水纱。本实施例提供的系留光电混合缆采用全干式结构，满足系留光电混合缆的全截面的横向及纵向阻水。通过在缆芯100与保护层200之间填充阻水纱，可以进一步提高系留光电混合缆的阻水性能。
混合缆增强层220可以提高系留光电混合缆整体的抗拉性能，其中，混合缆增强层220的厚度为0.2mm-0.3mm。一般情况下，混合缆增强层220使用非金属材料例如碳纤维、玻纤纱或者碳纤维布、玻纤带等编织，进一步地，为了增加系留光电混合缆的抗拉性能，混合缆增强层220也可以采用超高分子量聚乙烯纤维纱进行编织包覆。在一种可能的实现方式中，混合缆增强层220为芳纶纤维编织层，也即是说，混合缆增强层220可以使用芳纶纤维编织。容易理解，当无人机升降及滞空期间，系留光电混合缆因受到风向和风力的影响，系留光电混合缆始终在受力情况下处于反复拉伸状态，而芳纶纤维具有低蠕变特性，可以有效保证系留光电混合缆拉伸过程中的稳定性。混合缆增强层220中芳纶纤维的直径可以为600-2000丹尼尔，芳纶纤维编织层可以包括8-24根芳纶纤维。
本实施例提供的系留光电混合缆，缆芯100的电单元120可以为无人机进行供电，缆芯100的光单元110可以用于无人机与地面设备之间的信号传输。光单元110包括光纤111、涂覆层112以及紧包层113，紧包层113可以提高光单元110的抗拉性能，涂覆层112可以在包覆紧包层113的过程中对光纤111起到保护的作用。系留光电混合缆的保护层200包括阻水层210以及混合缆增强层220，阻水层210可以提升系留光电混合缆的阻水性能，混合缆增强层220可以保证系留光电混合缆的抗拉性能。并且，本实施例提供的系留光电混合缆，重量较轻，有利于提高无人机的浮空动力。同时，地面设备通过系留光电混合缆为无人机供电，保证无人机的续航时间。系留光电混合缆的机械性能满足特殊应用场景下的使用要求，保证系留光电混合缆能够可靠应用。
图1示出了，为了提高保护层200对缆芯100的防护效果，保护层200还包括混合缆外护层230，混合缆外护层230的厚度可以为0.5mm-1.0mm，混合缆外护层230设置在混合缆增强层220的外侧。混合缆外护层230可以通过挤塑工艺均与包覆在混合缆增强层220的外侧，其中混合缆外护层230的材料可以为氟塑料，例如氟乙烯-乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物或聚偏氟乙烯等，也可以为聚烯烃、聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯或热塑性弹性体等材料。较佳的，混合缆外护层230的材料为聚全氟乙丙烯树脂，从而混合缆外护层230易于加工并且可以在-70℃到﹢200℃的温度范围内稳定使用，混合缆外护层230具有优异的化学稳定性，耐耐盐雾腐蚀并可以很好的防护因系留光电混合缆自身的温度提升对电单元120、光单元110以及整个缆的影响。
在一种可能的实现方式中，混合缆外护层230的外侧均匀布置有凹槽231。示例性地，凹槽231的数量为多个，多个凹槽231在混合缆外护层230的外侧呈蜂窝状均匀分布，每个凹槽231的形状均为圆弧形，圆弧的半径为0.5mm-1.0mm。当然，多个凹槽231也可以按其他的分布方式均匀布置在混合缆外护层230的外侧，例如，多个凹槽231沿多行多列均匀布置在混合缆外护层230的外侧。通过在混合缆外护层230的外侧均匀布置凹槽231，一方面可以减小混合缆外护层230的重力，进而减少无人机的上升阻力，另一方面，凹槽231可以减小混合缆外护层230的截面大小，降低系留光电混合缆在使用时的降低横向气流阻力，提高系留光电混合缆抵抗横向风的能力，提高无人机在浮空过程中的稳定性。
进一步的，如图3所示，凹槽231形成为沿系留光电混合缆的纵向方向延伸的螺旋槽纹。容易理解，螺旋槽纹的数量为非限制性的，其可以为一个或者多个，当螺旋槽纹的数量为多个时，多个螺旋槽纹可以沿系留光电混合缆的周向均匀分布。示例性地，螺旋槽纹向混合缆外护层230的内部凹陷，螺旋槽纹的横截面可以为圆弧形，圆弧的宽度为0.1mm-0.2mm，螺旋槽纹的深度为0.1mm-0.2mm。将凹槽231设置为沿系留光电混合缆的纵向方向延伸的螺旋槽纹，除降低系留光电混合缆的重力以及减少系留光电混合缆的截面大小以外，还可以提高系留光电混合缆的弯曲性能，便于无人机在上升或下降的过程中系留光电混合缆的弯曲。
当无人机用于高层楼宇消防或森林火灾探测等场景时，系留光电混合缆需要提高阻燃耐火性能。其中阻燃性能体现在当系留光电混合缆着火时，火焰不能发生延燃。耐火性能体现在当系留光电混合缆着火及熄灭过程中，要保持稳定的线路完整性，即保证电力以及信号传输的稳定运行。
如图4所示，保护层200还包括混合缆防火层240，混合缆防火层240设置在混合缆增强层220与混合缆外护层230之间。示例性地，可以使用云母带包覆在混合缆增强层220的外侧作为混合缆防火层240，云母带包覆后，可以通过挤塑工艺在云母带的外侧挤塑混合缆外护层230。其中，云母带可以使用绕包的方式包覆在混合缆增强层220的外侧，绕包的层数可以为单层也可以为双层。通过设置防火层可以提高系留光电混合缆的阻燃耐火性能，使得系留光电混合缆可以应用于高层楼宇消防或森林火灾探测等场景。
进一步地，光单元110的最外侧包覆光单元防火层114，电单元120的最外侧包覆电单元防火层124，示例性地，可以使用云母带绕包在光单元110的最外侧形成光单元防火层114，使用云母带绕包在电单元120的最外侧形成电单元防火层124。通过设置光单元防火层114与电单元防火层124可以进一步提高系留光电混合缆的耐火性能。值得一提的是，当云母带绕包在电单元120的最外侧时，云母带也可以起到屏蔽的作用，提高系留光电混合缆在遭受雷雨天气时运行的安全性，即云母带可以直接绕包在电单元外护层122的外侧并且系留光电混合缆可以不设置金属编织屏蔽层123。
在另一方面，混合缆外护层230可以使用耐火材料制成，其中，耐火材料包括但不限于低烟无卤阻燃聚烯烃、陶瓷化聚烯烃以及陶瓷化硅橡胶等材料，本领域技术人员可以根据实际需要选择适合混合缆外护层230的耐火材料。将混合缆外护层230的材料设置为耐火材料，可以进一步提高系留光电混合缆的耐火性能。
以图1为例，本实施例提供了一种系留光电混合缆，系留光电混合缆的缆芯100包括2组光单元110以及2组电单元120，其中，2组光单元110在实际应用中可只应用其中1组，另一组可做通信线路备用；2组电单元120同时应用。光单元110在包覆光单元增强层以及光单元外护层之前的尺寸为0.9mm±0.05mm，光单元110在包覆光单元增强层以及光单元外护层之后的尺寸为1.9mm±0.2mm。光单元增强层为芳纶纤维编织层。
电单元120的直径为1.8mm-2.0mm，电单元120的导体121采用镀银的软铜绞线，由19根圆单线绞合而成。导体121包括1根中心层、6根第一绞线层以及12根第二绞线层。圆单线的标称直径为0.2mm，19根圆单线绞合后标称外径在1.0mm，导体121的截面积为0.6mm2，导体121在20℃的温度下直流电阻小于等于30Ω/km。软铜绞线镀银后的导电性能更强且表面明亮光泽，并且银镀层可以提高软铜绞线的耐腐蚀性。金属编织屏蔽层123包括12缕铜丝，并且每缕包括6根铜丝。
缆芯100的直径为4.5mm-4.7mm，缆芯100中填充杆130的直径为0.65-0.75mm，缆芯100外使用宽度为15mm-17mm的阻水带包覆作为系留光电混合缆的阻水层210，阻水层210的厚度为0.15mm-0.25mm。混合缆增强层220为芳纶纤维编织层，芳纶纤维的直径为1420丹尼尔，数量为16根。系留光电混合缆在挤塑混合缆外护层230后的直径为7.0mm-7.5mm。
本实施例提供的系留光电混合缆，整体缆重不超过75kg/km，工作拉力不小于1000N，破断拉力不小于4000N。最小弯曲半径可小于8倍的缆径，可反复弯曲不小于300次。系留光电混合缆的电单元120满足绝缘电阻(1000VDC)/(MΩ·km)不小于500，介电强度满足DC 3kV、3min无击穿。系留光电混合缆的光单元110传输性能满足1310nm波长衰减≤0.4dB/km，1550nm波长衰减≤0.3dB/km。系留光电混合缆可以在-70℃到200℃的温度范围内可靠使用。
当系留光电混合缆不使用混合缆外护层230进行包覆时，整体缆重可降低至不超过30kg/km，进一步降低系留光电混合缆自重带来的负载，提高无人机飞行效率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“上”、“下”(如果存在)等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“第一”、“第二”是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种系留光电混合缆，其特征在于，包括缆芯以及包覆在所述缆芯外侧的保护层；
所述缆芯包括光单元与电单元；所述光单元包括光纤、涂覆在所述光纤上的涂覆层以及包覆在所述涂覆层外侧的紧包层；所述电单元包括导体以及包覆在所述导体外侧的电单元外护层；所述保护层包括阻水层、混合缆增强层以及混合缆外护层，所述阻水层包覆在所述缆芯的外侧，所述混合缆增强层包覆在所述阻水层的外侧，所述混合缆外护层设置在所述混合缆增强层的外侧；
所述缆芯与所述保护层之间填充阻水纱；
所述电单元还包括金属编织屏蔽层，所述金属编织屏蔽层包覆在所述电单元外护层的外侧；
所述保护层还包括混合缆防火层，所述混合缆防火层设置在所述混合缆增强层与所述混合缆外护层之间；
所述光单元的最外侧包覆光单元防火层，所述电单元的最外侧包覆电单元防火层，和/或；所述混合缆外护层使用耐火材料制成；
所述混合缆外护层的外侧均匀布置有凹槽；
所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽在所述混合缆外护层的外侧呈蜂窝状均匀分布，每个所述凹槽的形状均为圆弧形。
2.根据权利要求1所述的系留光电混合缆，其特征在于，所述光单元还包括光单元增强层以及光单元外护层，所述光单元增强层包覆在所述紧包层的外侧，所述光单元外护层包覆在所述光单元增强层的外侧。
3.根据权利要求2所述的系留光电混合缆，其特征在于，所述光单元外护层、所述混合缆外护层以及所述电单元外护层的材料均为聚全氟乙丙烯树脂；所述光单元外护层的厚度为0.3mm-0.5mm，所述电单元外护层的厚度为0.3mm-0.8mm，所述混合缆外护层的厚度为0.5mm-1.0mm，和/或；
所述混合缆增强层以及所述光单元增强层均为芳纶纤维编织层，所述光单元增强层中芳纶纤维的直径为100-600丹尼尔，所述混合缆增强层中芳纶纤维的直径为600-2000丹尼尔，所述混合缆增强层的厚度为0.2mm-0.3mm，所述光单元增强层的厚度为0.1mm-0.15mm。
4.根据权利要求1所述的系留光电混合缆，其特征在于，所述缆芯还包括填充杆，所述光单元与所述电单元沿所述填充杆的纵向绞合。
5.根据权利要求4所述的系留光电混合缆，其特征在于，所述填充杆为非金属填充杆。
6.根据权利要求1-5任一项所述的系留光电混合缆，其特征在于，所述光单元的直径与所述电单元的直径之间的差值不大于0.1mm。
7.根据权利要求1-5任一项所述的系留光电混合缆，其特征在于，所述导体为软铜绞线，和/或；
所述紧包层的材料为LCP，所述涂覆层的材料为聚酰亚胺。
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