CN209388746U - 一种不带铠装的光电复合零浮力电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电缆技术领域，尤其为一种不带铠装的光电复合零浮力电缆，包括外护套，外护套内设置有内护套漂浮层，内护套漂浮层的内设置有光纤包裹层，光纤包裹层内包裹有光纤内层，外护套、内护套漂浮层、光纤包裹层以及光纤内层均为同轴设置，光纤包裹层从外到内依次设置有加强层、铝箔麦拉带，编织屏蔽网以及聚酯带；光纤内层包括交错设置的芯多模光纤和芯导线，且芯多模光纤与芯导线之间填充有防水填充层。本实用新型光电复合零浮力电缆外径小，光纤本身没有铠装保护，通过调整线缆的内护套漂浮层的密度调整光电复合零浮力电缆的密度，选用外层发泡材质硬度较高的聚乙烯防护套给光纤起到保护作用；内护套漂浮层采用绞合填充层，抗压等机械性能。

Description

一种不带铠装的光电复合零浮力电缆

技术领域

本实用新型涉及电缆技术领域，具体为一种不带铠装的光电复合零浮力电缆。

背景技术

现有的光电复合电缆做成零浮力电缆本身存在一定困难，光纤的保护层是铠装的，重量大，导致电缆整体要保证浮力，就要外径做很大，内部的空隙也大，客户使用不方便，线缆太粗，比如客户要使用1000米长度，要配的卷盘非常大，此外，水下机器人设备本身比较小，线缆对机器成了牵制。鉴于此，我们提供一种不带铠装的光电复合零浮力电缆。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种不带铠装的光电复合零浮力电缆，以解决上述背景技术中提出现如今光电复合电缆的重量大，线缆粗，使用不方便的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种不带铠装的光电复合零浮力电缆，包括外护套，所述外护套内设置有内护套漂浮层，所述内护套漂浮层的内设置有光纤包裹层，所述光纤包裹层内包裹有光纤内层，所述外护套、内护套漂浮层、光纤包裹层以及光纤内层均为同轴设置；

所述光纤包裹层从外到内依次设置有加强层、铝箔麦拉带，编织屏蔽网以及聚酯带；

所述光纤内层包括交错设置的2芯多模光纤和2芯导线，且所述2芯多模光纤与2芯导线之间填充有防水填充层。

作为优选，所述外护套采用聚乙烯防护套，且厚度为0.7-0.8mm。

作为优选，所述内护套漂浮层采用挤塑发泡填充层或绞合填充层。

作为优选，所述挤塑发泡填充层采用挤塑聚乙烯发泡层，通过对发泡度的调整能够对缆的密度进行有效的调节，采用挤塑聚乙烯发泡层的方式可以在保持光电复合零浮力电缆外径不变的情况下，通过调整发泡度对光电复合零浮力电缆密度进行调节。

作为优选，所述绞合填充层采用多根实心聚乙烯棒，按节距绞合在光纤包裹层上形成密度调节层，抗压机械性能好，通过设计好的光电复合零浮力电缆结构，计算出除外护套和内护套漂浮层外的各个结构层的质量，再根据光电复合零浮力电缆所要求密度值计算出绞合填充层的尺寸为：

式中D为光电复合零浮力电缆的实心聚乙烯棒的外径，ρ为光电复合零浮力电缆的密度，V为光电复合零浮力电缆的体积，∑M为光电复合零浮力电缆除实心聚乙烯棒外的质量，N为填充件的数量，K为实心聚乙烯棒的绞合系数，ρ′为实心聚乙烯棒所用材料的密度，L为缆的长度。

作为优选，所述加强层采用凯夫拉编织层或芳纶纤维编织层。

作为优选，所述加强层采用凯夫拉编织层或芳纶纤维编织层增强的光电复合零浮力电缆的抗张强度，根据光电复合零浮力电缆的拉伸强度指标和使用情况，参照相关计算公式进行计算，所述加强层的用量W的计算公式如下：

式中F为光电复合零浮力电缆的抗拉强度，E_z为所述加强层在光电复合零浮力电缆轴向上的弹性模量，ε为光纤元件的设计应变量；

所述加强层以螺旋方式绞合在铝箔麦拉带上，增强加强层的轴向与光电复合零浮力电缆的轴向形成绞合角，增强加强层有效的弹性模量是通过增强加强层的弹性模量在光电复合零浮力电缆轴向上的分量，该分量通过以下的公式进行计算，取加强层绞合半径为R，绞合节距为L_z，则绞合角θ为：

所述加强层在光电复合零浮力电缆轴向上的弹性模量E_z为：

E_z＝Ecos²θ。

作为优选，所述2芯导线的内部分别采用聚丙烯包裹七根镀锡铜导线绞合而成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本不带铠装的光电复合零浮力电缆的外径小，重力轻，光纤本身没有铠装保护，通过调整线缆的内护套漂浮层的密度调整光电复合零浮力电缆的密度，选用外层发泡材质硬度较高的聚乙烯防护套给光纤起到保护作用；内护套漂浮层采用挤塑发泡填充层可以在保持光电复合零浮力电缆外径不变的情况下，通过调整发泡度对光电复合零浮力电缆密度进行调节；内护套漂浮层采用绞合填充层，抗压等机械性能好。

2、本不带铠装的光电复合零浮力电缆通过加强层不仅使零浮力光电混合缆得到足够的抗拉强度，而且使零浮力光电混合缆在承受拉力作用时，光电传输不受拉力的影响。

附图说明

图1为本实用新型的剖视结构示意图；

图2为本实用新型填充挤塑发泡填充层的剖视结构示意图；

图3为本实用新型填充绞合填充层的剖视结构示意图。

图中：1、外护套；2、内护套漂浮层；21、挤塑发泡填充层；22、绞合填充层；3、光纤包裹层；31、加强层；32、铝箔麦拉带；33、编织屏蔽网；34、聚酯带；4、光纤内层；41、2芯多模光纤；42、2芯导线；43、防水填充层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

一种不带铠装的光电复合零浮力电缆，如图1所示，包括外护套1，外护套1内设置有内护套漂浮层2，内护套漂浮层2的内设置有光纤包裹层3，光纤包裹层3内包裹有光纤内层4，外护套1、内护套漂浮层2、光纤包裹层3以及光纤内层4均为同轴设置；

光纤包裹层3从外到内依次设置有加强层31、铝箔麦拉带32，编织屏蔽网33以及聚酯带34；

光纤内层4包括交错设置的2芯多模光纤41和2芯导线42，且2芯多模光纤41与2芯导线42之间填充有防水填充层43。

具体的，外护套1采用聚乙烯防护套，且厚度为0.7-0.8mm，作为本实施例的优选，外护套1的的厚度为0.74mm，保护效果更佳。

进一步的，内护套漂浮层2采用挤塑发泡填充层21或绞合填充层22。

具体的，如图2所示，挤塑发泡填充层21采用挤塑聚乙烯发泡层，通过对发泡度的调整能够对缆的密度进行有效的调节，采用挤塑聚乙烯发泡层的方式可以在保持光电复合零浮力电缆外径不变的情况下，通过调整发泡度对光电复合零浮力电缆密度进行调节。

如图3所示，绞合填充层22采用多根实心聚乙烯棒，按节距绞合在光纤包裹层3上形成密度调节层，抗压机械性能好，通过设计好的光电复合零浮力电缆结构，计算出除外护套1和内护套漂浮层2外的各个结构层的质量，再根据光电复合零浮力电缆所要求密度值计算出绞合填充层22的尺寸为：

式中D为光电复合零浮力电缆的实心聚乙烯棒的外径，ρ为光电复合零浮力电缆的密度，V为光电复合零浮力电缆的体积，∑M为光电复合零浮力电缆除实心聚乙烯棒外的质量，N为填充件的数量，K为实心聚乙烯棒的绞合系数，ρ′为实心聚乙烯棒所用材料的密度，L为缆的长度。

值得注意的是，在各道成缆绞合的工序中，都加入了密度和水接近的填充胶水，填充光电复合零浮力电缆中的空隙，使缆的结构更加紧凑。

值得说明的是，由于要求整根光电复合零浮力电缆上密度的变化小于6％，而光电复合零浮力电缆有多达十几道的加工工序，因此在加工之前要进行精确的理论计算，严格控制每一道工序的加工质量，尤其是影响缆密度的绞合系数、挤塑时的压力与结构尺寸等指标，挤塑时结构尺寸出现变化，质量就会出现变化，缆的密度也会出现变化。挤塑密度比水小的护套时，外径过大，护套变厚，缆的密度就减小；反之缆的密度就增大。挤塑时压力过大，尽管外径保持不变，但是缆芯被压紧，护套变厚，对缆的密度也有影响。挤塑密度比水大的护套时，外径过大，缆的密度就增大。此外，绞合系数过大，绞合节距变小，缆的质量就增加，缆的密度就会增大；反之质量就减少，缆的密度减小。因此对这些工艺参数的严格控制是实现光电复合零浮力电缆密度指标的关键。每道工序加工结束后，都要检测缆的密度，并与设计的密度值进行比较，以确保密度在设计范围内，如果密度出现偏差可在后续工序中逐步进行修正。通常密度调节层都处于缆结构的外层，这是因为在没有加工密度调节层之前，一旦缆的密度偏离了理论设计值，可以通过重新计算和设定密度调节层的结构和工艺参数，将缆的密度偏差调整到设计的目标值之中。

本实施例的不带铠装的光电复合零浮力电缆生产的光电复合零浮力电缆，外径小，光纤本身没有铠装保护，通过调整线缆的内护套漂浮层2的密度调整光电复合零浮力电缆的密度，选用外层发泡材质硬度较高的聚乙烯防护套给光纤起到保护作用；内护套漂浮层2采用挤塑发泡填充层21可以在保持光电复合零浮力电缆外径不变的情况下，通过调整发泡度对光电复合零浮力电缆密度进行调节；内护套漂浮层2采用绞合填充层22，抗压等机械性能好。

实施例2

作为本实用新型的第二种实施例，加强层31采用凯夫拉编织层或芳纶纤维编织层。

进一步的，加强层31采用凯夫拉编织层或芳纶纤维编织层增强的光电复合零浮力电缆的抗张强度，根据光电复合零浮力电缆的拉伸强度指标和使用情况，参照相关计算公式进行计算，加强层31的用量W的计算公式如下：

式中F为光电复合零浮力电缆的抗拉强度，E_z为加强层31在光电复合零浮力电缆轴向上的弹性模量，ε为光纤元件的设计应变量；

加强层31以螺旋方式绞合在铝箔麦拉带32上，增强加强层31的轴向与光电复合零浮力电缆的轴向形成绞合角，增强加强层31有效的弹性模量是通过增强加强层31的弹性模量在光电复合零浮力电缆轴向上的分量，该分量通过以下的公式进行计算，取加强层31绞合半径为R，绞合节距为L_z，则绞合角θ为：

加强层31在光电复合零浮力电缆轴向上的弹性模量E_z为：

E_z＝Ecos²θ。

进一步的，2芯导线42分别采用聚丙烯包裹七根绞合的镀锡铜导线而成。

值得注意的是，加强层31的绞合角对光电复合零浮力电缆的性能有很大的影响。绞合角太大，光电复合零浮力电缆的抗拉强度下降和伸长增加；绞合角太小，会造成光电复合零浮力电缆的结构不稳定，因此绞合角的设计要综合考虑绞合半径、绞合纤维的用量，光电元件的绞合节距等因数，一般在10°以内为宜。

本实施例中加强层31采用60根6300DTEX的芳纶纤维线编织而成，把芳纶分成两层进行绞合，两层芳纶纤维分别采用合适的绞合角，使缆受力时两层芳纶能同时受力以保证缆的抗拉强度。通过优化设计，采用合理的工艺参数，把芳纶纤维的绞合节距和光纤元件的绞合节距进行合理的搭配，不仅使零浮力光电混合缆得到足够的抗拉强度，而且使零浮力光电混合缆在承受拉力作用时，光电传输不受拉力的影响。

本实用新型光电复合零浮力电缆的性能测试如下表所示：

由上表可以看出，本实用新型光电复合零浮力电缆测的试结果表明零浮力光电混合缆满足实际应用的需求，零浮力光电混合缆具有同时传输光电信号和电能、强度高和零浮力等特点，在国防重点工程项目中得到了很好的应用，光电复合零浮力电缆的外径小，本身没有铠装保护，可以通过调整线缆的内护套漂浮层2的密度调整光电复合零浮力电缆的密度，选用外层发泡材质硬度较高的聚乙烯防护套给光纤起到保护作用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种不带铠装的光电复合零浮力电缆，其特征在于：包括外护套(1)，所述外护套(1)内设置有内护套漂浮层(2)，所述内护套漂浮层(2)的内设置有光纤包裹层(3)，所述光纤包裹层(3)内包裹有光纤内层(4)，所述外护套(1)、内护套漂浮层(2)、光纤包裹层(3)以及光纤内层(4)均为同轴设置；

所述光纤包裹层(3)从外到内依次设置有加强层(31)、铝箔麦拉带(32)，编织屏蔽网(33)以及聚酯带(34)；

所述光纤内层(4)包括交错设置的2芯多模光纤(41)和2芯导线(42)，且所述2芯多模光纤(41)与2芯导线(42)之间填充有防水填充层(43)。

2.根据权利要求1所述的不带铠装的光电复合零浮力电缆，其特征在于：所述外护套(1)采用聚乙烯防护套，且厚度为0.7-0.8mm。

3.根据权利要求1所述的不带铠装的光电复合零浮力电缆，其特征在于：所述内护套漂浮层(2)采用挤塑发泡填充层(21)或绞合填充层(22)。

4.根据权利要求3所述的不带铠装的光电复合零浮力电缆，其特征在于：所述挤塑发泡填充层(21)采用挤塑聚乙烯发泡层。

5.根据权利要求3所述的不带铠装的光电复合零浮力电缆，其特征在于：所述绞合填充层(22)采用多根实心聚乙烯棒。

6.根据权利要求1所述的不带铠装的光电复合零浮力电缆，其特征在于：所述加强层(31)采用凯夫拉编织层或芳纶纤维编织层。

7.根据权利要求6所述的不带铠装的光电复合零浮力电缆，其特征在于：所述加强层(31)以螺旋方式绞合在铝箔麦拉带(32)上。

8.根据权利要求1所述的不带铠装的光电复合零浮力电缆，其特征在于：所述2芯导线(42)分别采用聚丙烯包裹七根绞合的镀锡铜导线而成。