CN215887738U - 耐磨防扭深海系泊缆绳 - Google Patents

Abstract

耐磨防扭深海系泊缆绳，该系泊缆绳包括：钢丝绳内芯；包塑层，由绝缘透磁性材料包覆于钢丝绳内芯上形成；缠绕层，由绝缘透磁性耐磨材料缠绕在包塑层外形成；其中，钢丝绳内芯具有3x19+IWS结构，形成该结构的钢丝单股采用1+9+9三层方式排列，内层中心第一钢丝为一根，中间层的第二钢丝为九根，外层的第三钢丝为九根，其中，第一钢丝的直径大于第三钢丝的直径，第二钢丝的直径小于第三钢丝的直径，钢丝单股的捻向与钢丝绳的捻向相反。

Description

耐磨防扭深海系泊缆绳

技术领域

本申请属于浮标系泊技术领域，具体涉及一种耐磨防扭深海系泊缆绳。

背景技术

为了更好地开发与利用海洋资源，各种观测技术与设备应用而生，尤其 是深海浮标，其具有全天候、全天时、稳定可靠的收集海洋信息能力，为天 气、航海及海洋资源开发提供实时的观测资料。通常浮标通过系泊缆绳固定 在海洋上，系泊缆绳由钢缆与化纤绳组成，钢缆的长度在20-700m的深度， 各种观测仪器都挂载在钢缆上，观测仪器与钢缆非接触式接触，通过电磁耦 合感应进行信号传输。

常规系泊钢缆主要分为两部分，内层为强度高、伸缩性小、磁通量高、 不易旋转的圆股钢丝绳，外层为绝缘通磁防腐蚀包塑层，在实际使用过程中 存在以下问题，一是容易发生外表层破损，导致漏磁，造成通讯中断；二是 观测仪器在钢缆上挂载固定时，因只有一层PE包塑层，为防止破坏外表面， 观测仪器不会紧固太紧，随着海上风浪的起伏波动，挂载的仪器会产生滑动， 造成仪器脱落，影响数据传输；三是常规圆股钢丝绳在突然受力的情况下， 钢缆快速旋转发生扭转打结现象，造成钢丝绳松股，影响钢缆的正常使用。

实用新型内容

有鉴于此，一些实施例公开了耐磨防扭深海系泊缆绳，该系泊缆绳包括：

钢丝绳内芯；

包塑层，由绝缘透磁性材料包覆于钢丝绳内芯上形成；

缠绕层，由绝缘透磁性耐磨材料缠绕在包塑层外形成；

其中，钢丝绳内芯具有3x19+IWS结构，形成该结构的钢丝单股采用 1+9+9三层方式排列，内层中心第一钢丝为一根，中间层的第二钢丝为九根， 外层的第三钢丝为九根，其中，第一钢丝的直径大于第三钢丝的直径，第二 钢丝的直径小于第三钢丝的直径，钢丝单股的捻向与钢丝绳内芯的捻向相反。

进一步，一些实施例公开的耐磨防扭深海系泊缆绳，包塑层由绝缘透磁 性材料一次性挤出包塑形成。

一些实施例公开的耐磨防扭深海系泊缆绳，包塑层的厚度为1-3mm。

一些实施例公开的耐磨防扭深海系泊缆绳，绝缘透磁性耐磨材料为高性 能纤维织物。

一些实施例公开的耐磨防扭深海系泊缆绳，高性能纤维织物为超高分子 量聚乙烯编织布，其分子量在300万以上，强度大于4N/tex，超高分子量聚 乙烯编织布缠绕覆盖度大于1/3。

一些实施例公开的耐磨防扭深海系泊缆绳，高性能纤维织物为芳纶编织 布。

一些实施例公开的耐磨防扭深海系泊缆绳，第一钢丝的直径为1.36mm， 第二钢丝的直径为0.66mm，第三钢丝的直径为1.16mm。

本申请实施例公开的耐磨防扭深海系泊缆绳包括具有3x19+IWS结构的 钢丝绳内芯和依次包覆在其外部的包塑层和缠绕层，钢丝绳内芯防扭结和耐 磨性能优异，包塑层和缠绕层具有良好的透磁绝缘性，且能够耐水解、耐海 水腐蚀、耐低温、抗疲劳，缠绕层还具有良好的耐磨性和防割破能力，能够 有效防止紧固在耐磨防扭深海系泊缆绳上的观测仪器滑动，能够适应深海系 泊的严酷使用环境，防止系泊缆绳出现旋转和打结问题，提高了系泊缆绳的 防割性能，延长了使用寿命。

附图说明

图1实施例1耐磨防扭深海系泊缆绳结构示意图。

附图标记

1 钢丝绳内芯 2 包塑层

3 缠绕层 31 超高分子量聚乙烯编织布

具体实施方式

在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不 必解释为优于或好于其它实施例。本申请实施例中性能指标测试，除非特别 说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本申请中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本申请公开的内容。

除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本申请所属技术领 域的普通技术人员通常理解的相同含义；作为本申请中其它未特别注明的试 验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常采用的实验方法和技术 手段。

本文所用的术语“基本”和“大约”用于描述小的波动。例如，它们可 以是指小于或等于±5％，如小于或等于±2％，如小于或等于±1％，如小于或 等于±0.5％，如小于或等于±0.2％，如小于或等于±0.1％，如小于或等于±0.05％。 在本文中以范围格式表示或呈现的数值数据，仅为方便和简要起见使用，因 此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围 内包含的所有独立的数值或子范围。例如，“1～5％”的数值范围应被解释 为不仅包括1％至5％的明确列举的值，还包括在所示范围内的独立值和子范围。 因此，在这一数值范围中包括独立值，如2％、3.5％和4％，和子范围，如1％～3％、2％～4％和3％～5％等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。 此外，无论该范围的宽度或所述特征如何，这样的解释都适用。

在本文中，包括权利要求书中，连接词，如“包含”、“包括”、“带 有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等被理解为是开放性的， 即是指“包括但不限于”。只有连接词“由……构成”和“由……组成”是 封闭连接词。

为了更好的说明本申请内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体 细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。 在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备等未 作详细描述，以便凸显本申请的主旨。

在不冲突的前提下，本申请实施例公开的技术特征可以任意组合，得到 的技术方案属于本申请实施例公开的内容。

在一些实施方式中，耐磨防扭深海系泊缆绳包括：

钢丝绳内芯；

包塑层，由绝缘透磁性材料包覆于钢丝绳内芯上形成；

缠绕层，由绝缘透磁性耐磨材料缠绕在包塑层外形成；

其中，钢丝绳内芯具有3x19+IWS结构，形成该结构的钢丝单股采用1+9+9三层方式排列，其中内层的钢丝称为第一钢丝，位于钢丝单股的中心， 内层中心第一钢丝为一根，中间层的钢丝称为第二钢丝，中间层的第二钢丝 为九根，外层的钢丝称为第三钢丝，外层的第三钢丝为九根，其中，第一钢 丝的直径大于第三钢丝的直径，第二钢丝的直径小于第三钢丝的直径，钢丝 单股的捻向与钢丝绳内芯的捻向相反。

钢丝绳内芯具有导电能力，满足电磁耦合感应的通讯要求，还可以防鱼 咬，3x19+IWS结构扭矩平衡，钢丝单股的捻向与钢丝绳的捻向相反，当外 层受到相反方向的作用力的时候，由于其内层与外层绳股捻向相反，会限制 外层绳股的旋转力，从而适当减少称重物体在空中旋转角度；而且钢丝绳内 芯的3x19+IWS结构中，钢丝单股采用1+9+9三层方式排列，内层中心第一 钢丝为一根，中间层的第二钢丝为九根，外层的第三钢丝为九根，其中，第 一钢丝的直径大于第三钢丝的直径，第二钢丝的直径小于第三钢丝的直径， 中心的第一钢丝直径最大，中间层的第二钢丝直径最小，最外层的第三钢丝 直径位于二者之间，中间层的第二钢丝相当于填充层位于中心钢丝和最外层 钢丝之间，绳股结构紧密，不易旋转松骨，与常规使用的圆股钢丝绳相比， 3x19+IWS结构钢丝绳不仅防旋转性能好，而且防打结性能优异，柔性好， 在深海系泊缆绳中使用工作性能优越。

包塑层由具有绝缘透磁性材料包覆在钢丝绳内芯外部形成，具有绝缘透 磁性能的包塑层能够确保附着与系泊缆绳外部的传感器电信号透过包塑层 通过电磁耦合感应传输到钢丝绳内芯；通常系泊缆绳的使用环境为在海水中， 还要具有耐水解、耐海水腐蚀、耐磨能力。聚氨酯不容易因各种环境因素像 聚氯乙烯那样老化变硬，也不会像聚乙烯那样老化而应力开裂，导致系泊缆 的电气性能和耐环境性能降低；还具有与橡胶一样的耐磨、柔软、耐侯性好 的特点，但其加工工艺却比橡胶简单得多，可以像聚氯乙烯、聚乙烯等材料一样加热挤出，而不需进行硫化；同时其耐低温性能优越，在-60℃情况下 仍能保持良好的弯曲性能，即使以很小的弯曲半径弯曲多次也不会出现开裂， 所以包塑层可以选用聚氨酯材料制作。

较为优选地，包塑层材料选用热塑性聚氨酯；更为优选的包塑层材料为 聚醚型热塑性聚氨酯，邵氏硬度70A-95A；进一步更为优选地，聚醚型热塑 性聚氨酯的邵氏硬度75A-85A，抗拉强度在25Mpa以上，冲击回弹率在40％ 以上，包塑层厚度在1-3mm。

缠绕层通常位于系泊缆绳的最外层，不仅需要具有优异的绝缘透磁性能， 避免电信号传输不畅，还需要具有优异的耐磨防切割性能，防止系泊缆绳外 表被尖锐物体等割破，例如鱼线，导致漏磁现象，通常可以采用高性能纤维 织物，例如芳纶、超高分子量聚乙烯等，不仅强度高，耐磨性明显优越，还 具有防切割性。

较为优先地，高性能纤维织物选用超高分子量聚乙烯编织布；更为优选 地，超高分子量聚乙烯编织布所用超高分子量聚乙烯纤维分子量在300万以 上，强度大于4N/tex；纤维编织布在缠绕过程中，下一层纤维编织布覆盖上 一层纤维编织布宽度的1/3以上，即，超高分子量聚乙烯编织布缠绕覆盖度 大于1/3，使其缠绕更加紧密。

作为可选实施方式，第一钢丝的直径为1.36mm，第二钢丝的直径为 0.66mm，第三钢丝的直径为1.16mm。

以下结合实施例对技术细节做进一步说明。

实施例1

图1为实施例1公开的耐磨防扭深海系泊缆绳结构示意图。

实施例1公开的耐磨防扭深海系泊缆绳包括钢丝绳内芯1，绝缘透磁性材 料包覆于钢丝绳内芯1上形成包塑层2，绝缘透磁性耐磨材料超分子量聚乙 烯编织布31缠绕在包塑层2外形成缠绕层3，缠绕过程中下一层纤维编织布 覆盖上一层纤维编织布宽度的1/3；其中，钢丝绳内芯1具有3x19+IWS结 构，形成该结构的钢丝单股采用1+9+9三层方式排列，内层中心第一钢丝为 一根，中间层的第二钢丝为九根，外层的第三钢丝为九根，其中，第一钢丝 的直径大于第三钢丝的直径，第二钢丝的直径小于第三钢丝的直径，钢丝单 股的捻向与钢丝绳的捻向相反。

实施例2

实施例2公开了耐磨防扭系泊缆绳的一种制作方法，具体包括：

3x19+IWS钢丝绳内芯的制作：

第一步

a制绳用钢丝的制造

生产直径为1.36mm、1.16mm和0.66mm三种规格的制绳用钢丝，生产 中制绳用钢丝原材料选用70#钢，直径6.5mm优质碳素钢热轧盘条生产，经 酸洗、磷化、拉拔、铅淬火、拉拔、镀锌制造成品钢丝直径为1.36mm±0.02mm、 1.16mm±0.02mm和0.66mm±0.02mm三种制绳用钢丝，钢丝抗拉强度为 1960MPa级，镀锌层量为115.34g/mm²；

b绳股制造

用直径1.36mm、1.16mm和0.66mm三种规格的制绳用钢丝分别作为第 一钢丝、第三钢丝和第二钢丝，捻制生产1×19结构钢丝绳股，1×19结构 钢丝绳股按照1+9+9结构排布，钢丝绳股直径4.7±0.02mm，抗拉强度 1960MPa；绳股捻制工艺参数：压线瓦规格4.6mm，捻距28±0.02mm，左 捻向，辊端距25.7mm，压弯深度为绳股直径的1.1～1.3倍；生产要求：股不喷油，生产前用酒精把生产设备中钢丝经过的部位擦试干净，机身过线孔、 分线盘、后变形器及所有过线部位不得起沟槽伤线；生产中闸绳调整一致， 钢丝在分线盘前不得出现起弯现象，压线瓦必须压紧，确保绳股捻制紧密， 绳股不松散、丝不松动；绳股开出100m后检查打扭，以后每一绳股拉出4m， 在自然状态下检查打扭，绳股打扭严格控制在-90～+90度之间；

第二步：捻制合绳

由三根绳股直径4.7±0.02mm捻制为钢丝绳内芯；捻制工艺参数：钢丝 绳内芯直径9.5mm，钢丝绳捻距71mm，钢丝绳内芯捻向为右交互捻，预变 形辊间距65.32mm，预变形压弯深度12.3mm，压线瓦规格9.4mm，定径辊 孔径9.5mm；捻制要求：生产前将生产设备过线部位、预变形器擦拭干净， 过线部位不得起槽伤线，各过线辊转动灵活；调整好工字轮闸绳松紧，保证 捻制张力均匀，钢丝不起壳，不松散，钢丝绳打扭≤+180度；

第三步：钢丝绳包塑和缠绕

采用单螺杆挤出包塑机一次性挤出包塑成型。

挤出温度：120℃/140℃/165℃/168℃

口模温度：133℃/116℃

螺杆挤出速度：210rpm

超高分子量聚乙烯编织布的缠绕速度为10m/min。

对比例1

普通系泊缆绳制作

钢丝绳内芯采用8x37+IWS圆股钢丝绳，内层钢丝采用“1+6”结构， 即中间1股外围6股包围的梅花形结构；每股钢丝采用粗细不一的37根316 钢丝进行绕制；

采用常规工艺使用PE进行包塑，制作普通系泊缆绳：

挤出温度：190℃/200℃/210℃/220℃

口模温度：200℃/190℃

螺杆挤出速度：210rpm。

测试实施例2与对比例1制作的系泊缆绳的耐磨性能。

测试具体操作方法：将系泊缆绳固定在摩擦轮上，摩擦轮转动会摩擦系 泊缆绳表面，观察系泊缆表面，表面出现破损时，停止实验，读取摩擦次数， 试验条件：摩擦轮的粗糙度为Ra＝0.45，转速为25r/min，张力为500N。结 果如表1系泊缆耐磨次数对比表所示。显然实施例2得到的耐磨防扭深海系 泊缆绳的摩擦旋转次数远远大于对比例1的普通系泊缆绳，接近于其5倍。

表1系泊缆耐磨次数对比表

样品名	摩擦转数(次)
		实施例2	400
对比例1	83

测试实施例2与对比例1制作的系泊缆绳的耐切割性能。测试具体操 作方法：将系泊缆竖直固定放置水槽中，鱼线施加60N的张力，在系泊缆绳 表面前后往复运动，读取系泊缆绳表皮被切破时的鱼线在系泊缆表面往复运 动次数，试验条件：鱼线直径为0.44mm，往复速度为60次/min，张力为60N。 结果如表2系泊缆耐切割次数对比表所示。显然，实施例2得到的耐磨防扭 深海系泊缆绳的耐切割次数远远大于对比例1的普通系泊缆绳，是其11倍。

表2系泊缆耐切割次数对比表

样品名	耐切割次数(次)
		实施例2	221
对比例1	20

本申请实施例公开的耐磨防扭深海系泊缆绳包括具有3x19+IWS结构的 钢丝绳内芯和依次包覆在其外部的包塑层和缠绕层，钢丝绳内芯防扭结和耐 磨性能优异，包塑层和缠绕层具有良好的透磁绝缘性，且能够耐水解、耐海 水腐蚀、耐低温、抗疲劳，缠绕层还具有良好的耐磨性和防割破能力，能够 有效防止紧固在耐磨防扭深海系泊缆绳上的观测仪器滑动，能够适应深海系 泊的严酷使用环境，防止系泊缆绳出现旋转和打结问题，提高了系泊缆绳的 防割性能，延长了使用寿命。

本申请公开的技术方案和实施例中公开的技术细节，仅是示例性说明本 申请的发明构思，并不构成对本申请技术方案的限定，凡是对本申请公开的 技术细节所做的常规改变、替换或者组合，都与本申请具有相同的发明构思， 都在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.耐磨防扭深海系泊缆绳，其特征在于，该系泊缆绳包括：

钢丝绳内芯；

包塑层，由绝缘透磁性材料包覆于所述钢丝绳内芯上形成；

缠绕层，由绝缘透磁性耐磨材料缠绕在所述包塑层外形成；

其中，所述钢丝绳内芯具有3x19+IWS结构，形成该结构的钢丝单股采用1+9+9三层方式排列，其中内层中心第一钢丝为一根，中间层的第二钢丝为九根，外层的第三钢丝为九根，其中，第一钢丝的直径大于第三钢丝的直径，第二钢丝的直径小于第三钢丝的直径，钢丝单股的捻向与钢丝绳内芯的捻向相反。

2.根据权利要求1所述的耐磨防扭深海系泊缆绳，其特征在于，所述包塑层由绝缘透磁性材料一次性挤出包塑形成。

3.根据权利要求1所述的耐磨防扭深海系泊缆绳，其特征在于，所述包塑层的厚度为1-3mm。

4.根据权利要求1所述的耐磨防扭深海系泊缆绳，其特征在于，所述绝缘透磁性耐磨材料为高性能纤维织物。

5.根据权利要求4所述的耐磨防扭深海系泊缆绳，其特征在于，所述高性能纤维织物为超高分子量聚乙烯编织布，其分子量在300万以上，强度大于4N/tex；所述超高分子量聚乙烯编织布缠绕覆盖度大于1/3。

6.根据权利要求5所述的耐磨防扭深海系泊缆绳，其特征在于，所述高性能纤维织物为芳纶编织布。

7.根据权利要求1所述的耐磨防扭深海系泊缆绳，其特征在于，所述第一钢丝的直径为1.36mm，所述第二钢丝的直径为0.66mm，所述第三钢丝的直径为1.16mm。

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