CN115862940B - 一种动态纵向水密电缆及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电缆领域，具体涉及一种动态纵向水密电缆及其制备工艺。其技术要点如下：电缆由内向外包括：缆芯、外部阻水带、内护套、铠装层和外护套；缆芯由光纤单元结构和若干根动力电源线组成；其中有一根动力电源线外挤包圆形内垫层，其余动力电源线和光纤单元结构外分别挤包结构一致的扇形内垫层并围绕圆形内垫层紧密贴合为一个外部圆整无间隙的整体圆形结构。通过特殊的结构，减少电缆内部形成间隙，增加绝缘线芯之间的结合力，避免电缆在往复运动时相互剥离而形成新的间隙，极大的提高了电缆的防水功能。
Description
技术领域
本发明涉及电缆领域，具体涉及一种动态纵向水密电缆及其制备工艺。
背景技术
目前，水下固定敷设的纵向水密电缆一般采用在电缆结构的内部间隙中涂敷阻水胶，使电缆整体相互粘结在一起，从而阻止水分沿电缆纵向进入，起到防水功能。但随着海洋资源开发的多样化，在特定的场合，电缆需要深水中动态往复运动，原来紧密结合粘结的结构层，在力与位移的作用下，可能会出现分离，形成间隙，破坏防水功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种动态纵向水密电缆，通过特殊的结构，减少电缆内部间隙，增加绝缘线芯之间的结合力，避免电缆在往复运动时相互剥离而形成新的间隙，极大的提高了电缆的防水能力。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
本发明提供的一种动态纵向水密电缆，电缆由内向外包括：缆芯、外部阻水带、内护套、铠装层和外护套；
缆芯由光纤单元结构和若干根动力电源线组成；其中有一根动力电源线外挤包圆形内垫层，其余动力电源线和光纤单元结构外分别挤包结构一致的扇形内垫层并围绕圆形内垫层紧密贴合为一个外部圆整无空间的整体圆形结构，即为缆芯；
扇形内垫层的扇形截面包括大弧、小弧以及连接大弧和小弧的两条对称边，扇形截面在截面方向上与光纤单元结构或动力电源线的横截面关于同一条轴线对称；大弧的中心点与光纤单元结构或动力电源线的横截面中心点之间的距离是L1，扇形截面的顶高h1是(L1-r)；小弧的中心点与光纤单元结构或动力电源线横截面的中心点之间的距离是L2，则扇形截面的底高h2是(L2-r)；
且根据内垫层成缆所受挤压力，限定(L2-r)/(L1-r)＝1.1～1.3，r为光纤单元结构或动力电源线的横截面半径，L1、L2和r的单位均为mm，且(L1-r)≥0.8mm。
进一步的，h2>h1，调整h2与h1之间的比例，使绝缘线芯内外的内垫层面积相当，在生产过程成缆时，以及绝缘线芯在动态往复运动中，受挤压力分散更均匀。
由于本发明提供的缆芯中，扇形内垫层能够与圆形内垫层之间紧密贴合为一个外部圆整无间隙的整体圆形结构，因此能够保护绝缘线芯在动态往复运动中不受摩擦损伤，同时增加径向阻水功能。
进一步的，扇形截面中，大弧与对称边之间的夹角以及小弧与对称边之间的夹角为均为圆角，大弧与对称边之间的圆角的弧度为R1，小弧与对称边之间的圆角的弧度为R2，R2：R1为(1.5～2)：1。
本发明提供的扇形内垫层，通过四个圆角的设计，使其在挤出时表面光滑，同时通过圆弧R1和R2的设计，使圆弧的大小满足成缆绞合时内垫层经挤压可以填充满圆弧外空间，同时使每个扇形内垫层之间紧密贴合形成一个外部圆整无间隙的整体圆形结构，大幅提高电缆的径向阻水功能。
进一步的，本发明提供的缆芯中，优选为6根动力电源线与1个光纤单元结构，其中的5根动力电源和光纤单元结构的外部均挤包扇形内垫层，六个扇形内垫层围绕圆形内垫层形成一个外部圆整无间隙的整体圆形结构。且电缆柔软，允许最小弯曲半径为电缆外径的8倍。
进一步的，光纤单元结构由内向外包括，光纤加强件、光纤、填充和内部阻水带。
其中光纤加强件采用阻水型芳纶纤维，不但能够提高抗拉力，还具有防水功能；光纤采用紧包型单模光纤，能够精准的传递信号；将光纤紧密绞合在光纤加强件外后，在绞合的缝隙填充阻水胶，即为本发明中所说的填充，在填充外部绕包内部阻水带，阻水带采用具有优异阻水功能的橡胶布型阻水带，且在阻水带内外均涂敷凝胶粘结剂，将阻水带内外的结构粘合在一起，阻水带厚度为0.1～0.3mm，重叠30％以上绕包。
进一步的，动力电源线包括导体和导体外的绝缘。
进一步的，导体采用中心为1根的正规绞合结构，在绞合时，每根单丝在进入模具前先通过阻水胶涂敷，绞合后将阻水胶快速烘干。
本发明提供的导体中，导体根数为7根或19根，每根导体单丝由多头铜拉丝机生产，单丝圆整光滑，且每一根都保证尺寸均一。在导体绞合时，每根单丝在进入模具前先通过阻水胶涂敷，确保每一根单丝的所有表面均无漏涂现象；导体截面积范围为0.75mm2～10mm2。
进一步的，在本发明中，导体截面积为0.75mm2～10mm2，导体结构为7根或19根结构，以7根导体计算，0.75mm2，对应导体结构为7/0.37，则导体直径为1.11mm，加上绝缘厚度0.8mm，则绝缘线直径为1.11+2*0.8＝2.71mm，绝缘半径为1.35mm；导体截面积为10mm2，对应导体结构为7/1.35mm，则导体直径为4.05mm，加上绝缘厚度1.4mm，则绝缘线直径为4.05+2*1.4＝6.85mm，绝缘半径为3.43mm。
本发明中，绞合模具采用哈夫模，对模具内阻水胶及单丝形成均匀一致的微挤压，保证胶水均匀涂敷在导体结构中，且对单丝不造成损伤。导体从绞合模具中出来之后，进入烘道，快速烘干阻水胶，使导体的结构迅速稳定。
进一步的，本发明中的绝缘，绝缘采用辐照交联型乙丙橡胶，采用挤橡机挤出，电子加速器辐照交联，生产工艺过程中无蒸汽等水分存在，绝缘性能优异。导体最高允许工作温度达105℃，电缆可在环境温度-40℃～70℃的环境中正常运行。
在绝缘挤出前，导体表面涂敷硅凝胶胶粘剂，经过烘道预热，使导体间隙中的阻水胶软化，绝缘挤出后，在空气中自然冷却。导体与阻水胶，与导体表面的硅凝胶胶粘剂，与绝缘即完全粘合在一起，整体结构中完全没有间隙存在。绝缘挤出采用挤压式生产，绝缘对导体产生一定的压力，增加导体与绝缘的结合力。
挤压式生产模具设计中，模芯与模套之间的对模距离设计为4～5mm，模芯孔径略大于导体直径0.1～0.4mm，模套直径为绝缘外径±0.05mm，挤出压力合适。挤出过程中，挤橡机温度设置为机筒温度60～70℃，机头温度为70～80℃。
挤出的绝缘线芯冷却后收线时，在电缆盘表面及收线时层与层之间均放置棉布带，目的是不损伤未交联的绝缘线芯。乙丙绝缘厚度为0.8～1.4mm，根据导体截面的大小进行匹配。挤出后的绝缘线芯经过加子加速器进行辐照交联，形成交联立体网状结构。
本发明采用的阻水胶，阻水胶浓度满足阻水功能要求，且不对导体通电功能造成影响。导体结构整体圆整，外表光滑，内部阻水胶填满无间隙，达到导体内部纵向水密的目的。同时，在电缆运行过程中，导体会放出热量，使阻水胶的粘度变小，从而减小阻水胶的摩擦力，在电缆往复运动时，导体也可以自由移动，避免电缆往复运动导致导体弯折损伤。而阻水胶不能自行运动，因此能够保证电缆结构的稳定性。
进一步的，圆形内垫层和扇形内垫层采用防水型氯化聚乙烯材料通过挤橡机挤压式挤出，挤出后通过硫化管蒸汽硫化；其中扇形内垫层的硫化程度为
当硫化程度为60～80％时，抗拉强度达到正硫化时的80％以上，塑性(断裂伸长率)为正硫化时的3倍以上。在本发明中，圆形内垫层采用完全硫化定型，硫化结束后，其形状不会再发生变化，进而保证了电缆结构的稳定性；而对于扇形内垫层的硫化度则为硫化程度的其中扇形内垫层的硫化程度为全硫化的采用这种不完全硫化的形式，能够使扇形内垫层具有一定的可塑性，在电缆的往复运动中，扇形内垫层会受到微弱挤压力，但是由于扇形内垫层具有可塑性，因此这种挤压力并不会导致内垫层之间的剥离，也不会导致内垫层与其他结构单元之间的剥离，依然能够紧密贴合，不出现间隙，从而达到纵向阻水的水密特性。
且若的值越大，则电缆的位置更加偏向于扇形内垫层中的大弧一端，当电缆往复运动时，越容易带动扇形大弧一端的运动，导致扇形内垫层与其他结构剥离，因此需要硫化值更大，增加扇形内垫层的刚度。
本发明中，采用扇形内垫层的长度和弧度的比值对扇形内垫层的结构以及电缆在扇形内垫层中的位置进行设定，获得了更加稳定的结构，增加扇形内垫层的径向阻水能力，进一步通过扇形内垫层的结构设计和电缆在扇形内垫层中的位置设计对扇形内垫层的硫化度进行限定，使结构不变的情况下，扇形内垫层既能具有一定的可塑性，避免内部微弱压力导致内垫层之间的剥离，又使内垫层具有足够的刚性，避免往复运动时带动内垫层与其他结构剥离，有效提高径向阻水能力。
为了达到上述目的，本发明中，对圆形内垫层的硫化工艺参数设定为：蒸汽压力1.0～1.4Mpa，牵引速度20～40m/min；而扇形内垫层的硫化工艺参数为：蒸汽压力0.8～1.2Mpa，牵引速度30～50m/min。
在本发明中，蒸汽压力1.0～1.4Mpa，牵引速度20～40m/min，是达到正硫化时的工艺参数。硫化程度为硫化强度与硫化时间的乘积。蒸汽压力不变即硫化温度不变时，硫化强度不变，若牵引速度加快，则线芯在硫化管中停留的时间即硫化时间变少，如牵引速度从20m/min增加到30m/min，则硫化时间变为原来的67％，即硫化程度变为67％。
蒸汽压力改变即硫化温度改变时，硫化温度改变，硫化效应改变。内垫层材料氯化聚乙烯材料，硫化温度系数取1.7，如蒸汽压力1.0对应温度为180℃，硫化强度为蒸汽压力0.9对应温度为176℃，硫化强度为则硫化强度变为65.41/69.75＝81％，牵引速度从40m/min增加到50m/min，则硫化时间变为原来的80％，故硫化程度变为81％*80％＝65％。
进一步的，在圆形内垫层或扇形内垫层挤出前，将动力电源线或光纤单元结构的表面涂覆凝胶粘结剂后进入挤橡机的机头，使挤出后的圆形内垫层或扇形内垫层与动力电源线的绝缘或光纤单元结构的内部阻水带粘结在一起，保护绝缘线芯在动态往复运动中不受摩擦损伤，且增加径向阻水功能。
进一步的，在缆芯成缆时，在圆形内垫层和扇形内垫层表面涂覆凝胶粘结剂，成缆后进行紧压成型，形成完整的外部圆整光滑内部没有间隙的整体结构，且此时外部的扇形内垫层相互保持微弱的挤压力。当电缆在动态运行过程中，绝缘线芯之间不会直接摩擦，不会受到损伤。在多次往复运动后，内垫层之间因为原有微弱挤压力，相互之间也不会剥离，保护紧密贴合，不会形成间隙，始终保持纵向阻水的水密特性。
本发明的第二个目的是提供一种动态纵向水密电缆的制备工艺，具有同样的技术效果。
本发明的上述技术目的是由以下技术方案实现的：
本发明提供的一种动态纵向水密电缆的制备工艺，包括如下操作步骤：将动力电源线、光纤单元结构、圆形内垫层和扇形内垫层紧压成型得到缆芯；在缆芯表面形成内护套；在内护套表面形成钢丝编织的铠装层；在铠装层表面形成外护套。
进一步的，内护套采用氯磺化聚乙烯橡胶，采用挤橡机挤压式生产，厚度≥1.4mm，硫化时控制硫化度为85％。
进一步的，铠装层采用钢丝编织铠装，钢丝直径0.15～0.30mm，编织密度大于75％。钢丝编织铠装层在电缆动态往复运动时受力，减少其他结构受力，保护电缆不受损伤。
进一步的，外护套采用氯磺化聚乙烯橡胶，采用挤橡机挤压式生产，压力能够使铠装层嵌入到内护套结构中，并填满铠装层编织间隙，硫化时控制硫化温度及牵引速度，完成外护套完全硫化，并使内护套继续硫化完成。内护套、铠装层、外护套形成整体结构无间隙，内护套与外护套在编织间隙中无缝紧密结合。外护套厚度不小于2.0mm。内护套，外护套均具有防水耐油的性能。内护套+钢丝编织铠装+外护套的整体结构，内护套、外护套采用氯磺化聚乙烯具有耐油耐腐蚀特性，电缆可使用于海水及油污严重的环境。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的水密电缆，采用电源线与光纤单元结合的结构，减少电缆敷设穿孔密封处理，降低设备水下使用过程中的进水风险，提高安全性。
(2)本发明提供的特殊的电缆结构及生产工艺，使内部完全无间隙，电缆纵向水密达到10Mpa；电缆内部的内垫层结构，内护套+钢丝编织铠装+外护套的整体结构，电缆径向水密达到10Mpa；电缆可在水深1000米以下正常运行。
(3)电缆特殊的内垫层结构绞合紧密结合无缝隙且保留微弱挤压力，电缆动态往复运动时绝缘线芯不会受摩擦损伤，且内垫层之间不会剥离出缝隙。电缆在经受3000次屈挠试验后，依然能通过10Mpa纵向及径向水密试验。
附图说明
图1.本发明实施例中水密电缆的结构示意图；
图2.本发明实施例中扇形内垫层结构示意图。
附图标记
1.导体；2.绝缘；3.圆形内垫层；4.扇形内垫层；5.光纤加强件；6.光纤；7.填充；8.内部阻水带；9.外部阻水带；10.内护套；11.铠装层；12.外护套。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种动态纵向水密电缆及其制备工艺，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1
如图1所示，本实施例提供过的动态纵向水密电缆包括：由动力电源线和光纤单元结构以及内垫层组成的缆芯和外部阻水带9，内护套10，铠装层11以及外护套12。
本实施例提供的缆芯，具体包括6根动力电源线与1个光纤单元结构，其中的5根动力电源和光纤单元结构的外部均挤包扇形内垫层4，另1根动力电源线外部挤包圆形内垫层3，六个扇形内垫层4围绕圆形内垫层3形成一个外部圆整无间隙的整体圆形结构。
圆形内垫层3和扇形内垫层4采用防水型氯化聚乙烯材料通过挤橡机挤压式挤出，挤出后通过硫化管蒸汽硫化；其中圆形内垫层3采用蒸汽压力1.0Mpa，牵引速度20m/min使其全部硫化；而扇形内垫层4的硫化工艺参数为：蒸汽压力1.0Mpa，牵引速度32m/min使其硫化程度为73％。其中，动力电源线由导体1和绝缘2组成；光纤单元结构由光纤加强件5、光纤6、填充7和内部阻水带8组成。
本实施例提供的扇形内垫层4，如图2所示，扇形截面包括大弧、小弧以及连接大弧和小弧的两条对称边，扇形截面在截面方向上与光纤单元结构或动力电源线的横截面关于同一条轴线对称；大弧的中心点与光纤单元结构或动力电源线的横截面中心点之间的距离是L1，则扇形截面的顶高h1是(L1-r)；小弧的中心点与光纤单元结构或动力电源线横截面的中心点之间的距离是L2，则扇形截面的底高h2是(L2-r)，本实施例中(L1-r)取0.8mm，(L2-r)/(L1-r)＝1.1，r为光纤单元结构或动力电源线的横截面半径，L1、L2和r的单位均为mm，则顶高h1＝0.8mm，h2＝0.88mm。
大弧与对称边之间的夹角以及小弧与对称边之间的夹角均为圆角，大弧与对称边之间的圆角的弧度为R1，小弧与对称边之间的圆角的弧度为R2，R2：R1为1.5：1。
扇形内垫层4的硫化程度为
本实施例提供的光纤单元结构中，光纤加强件5采用阻水型芳纶纤维，不但能够提高抗拉力，还具有防水功能；光纤6采用紧包型单模光纤，能够精准的传递信号；将光纤6紧密绞合在光纤加强件5外后，在绞合的缝隙填充阻水胶，即为本实施例中所说的填充7，在填充7外部绕包内部阻水带8，且在内部阻水带8内外均涂敷凝胶粘结剂，将阻水带内外的结构粘合在一起，阻水带厚度为0.3mm，重叠30％绕包。
本实施例提供的动力电源线包括导体1和导体外的绝缘2；导体1采用中心为1根的正规绞合结构，在绞合时，每根单丝在进入模具前先通过阻水胶涂液，绞合后将阻水胶快速烘干；每根导体1的导体单丝根数为7根，每根导体单丝由多头铜拉丝机生产，单丝圆整光滑，且每一根都保证尺寸均一。
在导体1的绞合中，每根单丝在进入模具前先通过阻水胶涂敷，绞合模具采用哈夫模，对模具内阻水胶及单丝形成均匀一致的微挤压，然后进入烘道，快速烘干阻水胶。
本实施例中的绝缘2，采用辐照交联型乙丙橡胶，采用挤橡机挤出，电子加速器辐照交联；在绝缘2挤出前，导体1表面涂敷硅凝胶胶粘剂，经过烘道预热，使导体1间隙中的阻水胶软化，绝缘2挤出后，在空气中自然冷却。导体1与阻水胶，与导体1表面的硅凝胶胶粘剂，与绝缘2即完全粘合在一起。
本实施例提供的绝缘2的挤压式生产模具中，模芯与模套之间的对模距离设计为4mm，模芯孔径略大于导体直径0.4mm，模套直径为绝缘外径+0.05mm，挤出压力合适。挤出过程中，挤橡机温度设置为机筒温度60℃，机头温度为70℃。
本实施例中挤出的动力电源线冷却后收线时，在电缆盘表面及收线时层与层之间均放置棉布带，以不损伤未交联的动力电源线芯。绝缘2厚度为0.8mm，根据导体1截面的大小进行匹配。
本实施例还提供了一种动态纵向水密电缆的制备工艺，其具体实施方式如下：
S1、将动力电源线、光纤单元结构、圆形内垫层和扇形内垫层紧压成型得到缆芯，具体为：在圆形内垫层3或扇形内垫层4挤出前，将动力电源线或光纤单元结构的表面涂覆凝胶粘结剂后进入挤橡机的机头，使挤出后的圆形内垫层3或扇形内垫层4与动力电源线的绝缘或光纤单元结构的内部阻水带8粘结在一起；
S2、在缆芯表面绕包外部阻水带9，采用橡胶布型阻水带，且在外部阻水带9内外均涂敷凝胶粘结剂，将阻水带内外的结构粘合在一起，外部阻水带9厚度0.1mm，重叠30％绕包；
S3、在外部阻水带9外部形成内护套10，采用氯磺化聚乙烯橡胶，采用挤橡机挤压式生产，厚度为1.4mm，硫化时控制硫化度为85％；
S4、在内护套10表面形成钢丝编织的铠装层11，铠装层11采用钢丝编织铠装，钢丝直径为0.30mm，编织密度75％；
S5、在铠装层11表面形成外护套12，外护套12采用氯磺化聚乙烯橡胶，采用挤橡机挤压式生产，压力能够使铠装层11嵌入到内护套10结构中，并填满铠装层11编织间隙，硫化时使外护套12完全硫化，并使内护套10继续硫化完成。
钢丝编织铠装层在电缆动态往复运动时受力，减少其他结构受力，保护电缆不受损伤。
实施例2
如图1和图2所示，本实施例其他结构和工艺同实施例1，不同之处在于：
本实施例提供的扇形内垫层4，如图2所示，扇形截面包括大弧、小弧以及连接大弧和小弧的两条对称边，扇形截面在截面方向上与光纤单元结构或动力电源线的横截面关于同一条轴线对称；大弧的中心点与光纤单元结构或动力电源线的横截面中心点之间的距离是L1，则扇形截面的顶高h1是(L1-r)；小弧的中心点与光纤单元结构或动力电源线横截面的中心点之间的距离是L2，则扇形截面的底高h2是(L2-r)，本实施例中(L1-r)取0.9mm，(L2-r)/(L1-r)＝1.2，r为光纤单元结构或动力电源线的横截面半径，L1、L2和r的单位均为mm，则顶高h1＝0.9mm，h2＝1.08mm。
大弧与对称边之间的夹角以及小弧与对称边之间的夹角均为圆角，大弧与对称边之间的圆角的弧度为R1，小弧与对称边之间的圆角的弧度为R2，R2：R1为2：1。
扇形内垫层4的硫化程度为
其中圆形内垫层3采用蒸汽压力1.0Mpa，牵引速度20m/min使其全部硫化；而扇形内垫层4的硫化工艺参数为：蒸汽压力1.0Mpa，牵引速度27m/min使其硫化程度为60％。
对比实施例1
如图1和图2所示，本实施例的其他结构和工艺均与实施例1相同，不同之处在于：
本实施例提供的扇形内垫层4，如图2所示，扇形截面包括大弧、小弧以及连接大弧和小弧的两条对称边，扇形截面在截面方向上与光纤单元结构或动力电源线的横截面关于同一条轴线对称；大弧的中心点与光纤单元结构或动力电源线的横截面中心点之间的距离是L1，则扇形截面的顶高h1是(L1-r)；小弧的中心点与光纤单元结构或动力电源线横截面的中心点之间的距离是L2，则扇形截面的底高h2是(L2-r)，本实施例中(L1-r)取0.9mm，(L2-r)/(L1-r)＝1，r为光纤单元结构或动力电源线的横截面半径，L1、L2和r的单位均为mm，则顶高h1＝0.9mm，h2＝0.9mm。
大弧与对称边之间的夹角以及小弧与对称边之间的夹角均为圆角，大弧与对称边之间的圆角的弧度为R1，小弧与对称边之间的圆角的弧度为R2，R2：R1为2：1。
对比实施例2
如图1和图2所示，本实施例中的其他结构和工艺均与实施例1相同，不同之处在于：
本实施例提供的缆芯中，圆形内垫层3和扇形内垫层4采用防水型氯化聚乙烯材料通过挤橡机挤压式挤出，挤出后通过硫化管蒸汽硫化；其中圆形内垫层3和扇形内垫层4均采用蒸汽压力1.0Mpa，牵引速度20m/min使其全部硫化。
性能测试
对实施例1～3和对比实施例1～2得到的电缆进行破断力、径向水密压强、纵向水密压强、最小弯曲半径进行测试。
其中，破断力测试方法为：GJB1914；
径向水密压强的测试方法为：GJB1914；
纵向水密压强的测试方法为：GJB1914；
最小弯曲半径的测试方法为：GB/T7424.2。
表1.实施例1～3以及对比实施例1～2的电缆性能测试结果
根据实施例1与对比实施例2对比可知，在不采用本发明提供的特殊结构的扇形内垫层后，电缆的径向阻水能力下降、纵向阻水能力下降。
根据实施例1与对比实施例2对比可知，当扇形内垫层不具有可塑性后，电缆的径向阻水能力下降、纵向阻水能力下降。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种动态纵向水密电缆，其特征在于，所述电缆由内向外包括：缆芯、外部阻水带、内护套、铠装层和外护套；
所述缆芯由光纤单元结构和若干根动力电源线组成；其中有一根动力电源线外挤包圆形内垫层，其余动力电源线和光纤单元结构外分别挤包结构一致的扇形内垫层并围绕圆形内垫层紧密贴合为一个外部圆整无间隙的整体圆形结构，即为所述缆芯；
所述扇形内垫层的扇形截面包括大弧、小弧以及连接大弧和小弧的两条对称边，所述扇形截面在截面方向上与光纤单元结构或动力电源线的横截面关于同一条轴线对称；所述大弧的中心点与光纤单元结构或动力电源线的横截面中心点之间的距离是L1，扇形截面的顶高h1是(L1-r)；小弧的中心点与光纤单元结构或动力电源线横截面的中心点之间的距离是L2，则扇形截面的底高h2是(L2-r)；
且(L2-r)/(L1-r)＝1.1～1.3，r为光纤单元结构或动力电源线的横截面半径，L1、L2和r的单位均为mm。
2.根据权利要求1所述的一种动态纵向水密电缆，其特征在于，所述扇形截面中，所述大弧与对称边之间的夹角以及小弧与对称边之间的夹角均为圆角，大弧与对称边之间的圆角的弧度为R1为1～3mm，小弧与对称边之间的圆角的弧度为R2，R2：R1为(1.5～2)：1。
3.根据权利要求1所述的一种动态纵向水密电缆，其特征在于，所述光纤单元结构由内向外包括，光纤加强件、光纤、填充和内部阻水带。
4.根据权利要求1所述的一种动态纵向水密电缆，其特征在于，所述动力电源线包括导体和导体外的绝缘。
5.根据权利要求4所述的一种动态纵向水密电缆，其特征在于，所述导体采用中心为1根的正规绞合结构，在绞合时，每根单丝在进入模具前先通过阻水胶涂敷，绞合后将阻水胶快速烘干。
6.根据权利要求2所述的一种动态纵向水密电缆，其特征在于，所述圆形内垫层和扇形内垫层采用防水型氯化聚乙烯材料通过挤橡机挤压式挤出，挤出后通过硫化管蒸汽硫化；其中扇形内垫层的硫化程度为其中，S为硫化程度，单位为1。
7.根据权利要求6所述的一种动态纵向水密电缆，其特征在于，在所述圆形内垫层或扇形内垫层挤出前，将所述动力电源线或光纤单元结构的表面涂覆凝胶粘结剂后进入挤橡机的机头，使挤出后的圆形内垫层或扇形内垫层与动力电源线的绝缘或光纤单元结构的内部阻水带粘结在一起。
8.根据权利要求1所述的一种动态纵向水密电缆，其特征在于，在所述缆芯成缆时，在所述圆形内垫层和扇形内垫层表面涂覆凝胶粘结剂，成缆后进行紧压成型，形成完整的外部圆整光滑内部没有间隙的整体结构。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种动态纵向水密电缆的制备工艺，其特征在于，包括如下操作步骤：将动力电源线、光纤单元结构、圆形内垫层和扇形内垫层紧压成型得到缆芯；在缆芯表面形成内护套；在内护套表面形成钢丝编织的铠装层；在铠装层表面形成外护套。
10.根据权利要求9所述的一种动态纵向水密电缆的制备工艺，其特征在于，所述内护套采用氯磺化聚乙烯橡胶，采用挤橡机挤压式生产，厚度≥1.4mm，硫化时控制硫化度为85％。
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