DE3028113A1

DE3028113A1 - Elektrisches kabel

Info

Publication number: DE3028113A1
Application number: DE19803028113
Authority: DE
Inventors: Robert Mcstean Bridges
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1979-08-08
Filing date: 1980-07-24
Publication date: 1981-02-26
Also published as: GB2056157B; JPS5628411A; US4250351A; GB2056157A; DE3028113C2; JPS6333243B2

Description

Elektrisches Kabel

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel.

Es gibt viele Anforderungen an die Leistung elektrischer Kabel, die für Flugzeug-ünterwasserschallmeßanlagen oder Sonargeräte eingesetzt werden. Außer der Leitung von elektrischen Signalen müssen diese Kabel einen ziemlich schweren Meßwertwandler tragen, der sehr häufig in das Wasser hinabgelassen und wieder herausgezogen wird. Da die körperliche Ausrichtung des Meßwertwandlers wichtig ist, muß das Kabel dreh-ausgewuchtet sein, um ein Aufwickeln oder Drehen des Wandlers zu vermeiden, während er am Kabel hängt. Wegen der vielen Auswurf-Rückholzyklen muß das Kabel stark genug sein, um Materialermüdungen zu widerstehen und soll so ausgelegt sein, daß die es tätigenden konzentrierten Belastungen weitgehend herabgesetzt werden, die häufig dann auftreten, wenn das Kabel über eine Umlenkrolle läuft. Außerdem müssen solche Kabel sehr große statische Aufladungen ableiten und die Signalleitungen gegen solche Ladungen sowie andere elektromagnetische Störsignale vom Helikopter abschirmen. Ein Kabel, das die vorstehenden Bedingungen erfüllt, ist im US-Patent Nr. 3 843 829 beschrieben.

Neuere Forderungen machten die Entwicklung eines neuen Kabels notwendig, das die vorstehenden Bedingungen erfüllt, jedoch in

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wesentlich größeren Tiefen arbeiten kann. Daher muß das Kabel langer sein. Da die Flugzeit nicht wesentlich ausgedehnt werden soll, muß das Kabel größere Auf- und Abwickelgeschwindigkeiten aushalten als seine Vorgänger. Auch Größe und Gewicht des Kabels werden kritischer wegen der erforderlichen Größe der Haspel und wegen des Gewichtes des Kabels, das vom Helikopter geschleppt werden muß. Die Größe beeinflußt auch den hydrodynamischen Sog an dem untergetauchten Teil des Kabels. Dieser muß natürlich so gering wie möglich gehalten werden.

Da nach der früheren Kabelauslegung die Stromversorgungsleitungen und eigene Signalleitungen für viele einzelne Wandler getrennt vorgesehen waren, hatte das Kabel notwendigerweise einen ziemlich großen Durchmesser (nehr als 12,5 mm). Die vorerwähnte Forderung nach einem viel längeren Kabel brachte die zwingende Bedingung mit sich, daß die Querschnittfläche des Kabels stark verkleinert werden muß. Dies wurde durch eine veränderte Auslegung der Zusatzausrüstung erreicht, wodurch eine Multiplexübertragung vorgesehen werden konnte, damit die gesamten Daten und auch die Versorgungsspannung über ein einziges Koaxialkabel geleitet werden können.

Erfindungsgemäß wird ein elektrisches Kabel vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Mittelstab aus nicht leitendem Werkstoff sowie mehrere leitende Drähte umfaßt, die spiralförmig um den Mittelstab gewickelt sind, ferner eine Isolierschicht aus Polypropylen, welche die Leitungsdrähte umschließt

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und verkapselt, weiter eine auf die Polypropylenisolierschicht spiralförmig aufgewickelte Schicht aus feinen Leitungsdrähten und eine Ummantelung über dieser Schicht aus Kupfer-Mylar-Band, dessen Kupferlage den Drähten zugekehrt ist, weiter eine die Ummantelung bedeckende Isolierschicht aus Polyvinylchlorid (PVC), eine diese PVC-Isolierschicht überlagernde Zwischenschicht aus leichtem geflochtenen Dakron, eine erste sprialförmige über die Zwischenschicht gewickelte Lage aus Stahlbewehrungsdrähten, eine zweite sprialförmig über die erste Lage in Gegenrichtung gewickelte Schicht aus Stahlbewehrungsdrähten zum Ausgleich des Drills, wobei die Bewehrungsdrähte in einem kleinen Abstand voneinander angeordnet sind, und schließlich einen isolierenden Außenmantel aus Polyurethan, mit dem die Drahtbewehrung umspritzt ist.

Das einzige Koaxialkabel besitzt eine Mittellitze oder einen Mittelstrang aus einer dünnen Nylonrute (wie eine Angelschnur) die mit einem ziemlich großen Spiralwinkel von sieben Kupferdrahtlitzen umwickelt ist. Dieser ist mit einer Isolierschicht aus Polypropylen von ziemlicher Dicke bedeckt und diese wieder mit dem Außenleiter, der aus vielen Litzen feinen Kupferdrahtes besteht, der in einen ziemlich großen Spiralwinkel aufgewickelt und mit einem spiralgewickelten Kupfer-Mylar-Band umwickelt ist, wobei die Kupferseite auf den Kupferdrahtlitzen liegt. Dieses Band ist mit einer dünnen Lage von PVC-Isolierung umschlossen, die ihrerseits mit einer Zwischenschicht aus leichtem geflochtenem Dakron umwickelt jst. Diese Einrichtung ist dann durch

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eine erste Lage aus harten gezogenen Stahldrähten bewehrt, die spiralförmig in einer ersten Richtung in einem flacheren Winkel als die Kupferdrähte aufgewickelt sind, jedoch nicht so fest aufgebracht sind, daß die Schichten aneinanderliegen, und durch eine zweite Lage von etwas kleineren Drähten, die spiralförmig in Gegenrichtung gewickelt sind, um einen Drillausgleich zu ergeben, wobei auch diese nicht so fest aufgewickelt sind, daß die Litzen aneinander liegen. Diese Bewehrungsschichten werden dann mit einer erheblichen Lage aus Polyurethanisolierung umspritzt, so daß das Polyurethan in die Hohlräume zwischen den Bewehrungsdrähten eindringt. Dadurch werden Runzeln und ein Abheben des Außenmantels durch Abwickelkräfte auf der Rolle usw. vermieden. Dies alles ist innerhalb eines Außendurchmessers von ca. 5,625mm untergebracht, was weniger als die Hälfte des Durchmessers des früheren Kabels ist. Dadurch ergibt sich ein sehr viel geringeres Gewicht und wesentlich geringerer hydrodynamischer Sog gegenüber dem größeren früheren Kabel.

Einige Vorteile des neuen Kabels sind:

1) Mit der gegensinnig gewickelten Drahtbewehrung läßt sich in der Fertigung leicht ein wirksamer Drillausgleich erreichen.

2) Die Bewehrungsdrahtschichten mit der Isolierung schützen das Koaxialkabel gegen Haspelzug usw., da sie aber im Gegensinn aufgewickelt sind, unterliegen sie keinem so großen Verschleiß während des Auf- und Abspulens wie eine geflochtene Lage.

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3) Da der Wickelwinkel der Kupferleitungen größer ist als der der Stahldrahtbewehrung, werden Dehnungsbelastungen fast vollkommen durch die Stahlbewehrungsdrähte aufgenommen, wie es in einer Arbeit des Erfinders mit dem Titel:"Structural Stresses in Undersea Cables— Their Effect on Reliability" (Strukturspannungen bei Unterwasserkabeln- ihre Wirkung auf die Betriebssicherheit) in: Marine Technology Society Journal, Oktober-November 1978, Vol. 12, Nr. 5 beschrieben ist.

4) Die zinkbeschichteten Stahlbewehrungsdrähte bilden eine wirksame Erdleitung für die großen statischen Aufladungen, die sich normalerweise zwischen dem Helikopter und der Wasseroberfläche aufbauen, so daß sie nicht die Schaltungen der angeschlossenen Sonaranlage beschädigen.

5) Das Kupfer-Mylar-Band ergibt eine hervorragende Abschirmung für das Koaxialkabel und erfordert nur eine minimale Dicke.

6) Die Zwischenschicht sorgt für eine wirksame Verteilung des Seitendruckes der z.B. auftritt, wenn das Kabel auf einer Umlenkrolle abläuft.

7) Sowohl der PVC-Mantel als auch die Polyurethanisolation können leicht verklebt werden, so daß eine sichere Wasserabdichtung leicht zu erreichen ist.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfin-

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dungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnung zeigt das erfindungsgemäße Kabel.

Die mittlere Nylonrute 10 mit einem Durchmesser von 0,375 mm (wie eine Angelschnur) ist in der Mitte des Kabels angeordnet, um welche sieben Stränge 12 eines Kupferdrahtes (0,25 mm) in einer rechtslaufenden Spirale von 20 aufgewickelt sind. Diese Stränge 12 aus Kupferdraht sind mit einer Manschette 14 von 4,375 mm Dicke aus Polypropylän umwickelt, wodurch sich ein Gesamtdurchmesser von ca. 1,75 mm ergibt. Eine äußere Koaxialleitung 16 besteht aus zweiundvierzig blanken Kupferdrähten von 0,125 mm Durchmesser, der in einer rechtslaufenden Spirale um 20 aufgewickelt ist. Diese Drähte werden dann mit einer Spirale aus Kupfer-Mylar-Band 18 umwickelt, wobei die Kupferlage auf den Drähten 16 liegt. Das Band 18 ist mit einer äußeren Isolationsmanschette 20 umwickelt (0,25 mm), die ihrerseits mit einer Zwischenschicht von leichtem geflochtenem Dakron 22 überzogen ist, welche den Seitendruck ableitet. Diese Schicht liegt unmittelbar unter einer ersten Bewehrungslage 24, die aus einer inneren Schicht 26 aus zweiundzwanzig Stahldrähten von 0,375 mm Durchmesser besteht, die in einer linkslaufenden Spirale mit 15° aufgewickelt sind. Unmittelbar auf der Innenschicht 24 ist rechtslaufend mit 20° eine zweite Außenschicht 26 aus vierundzwanzig Stahldrähten von 0,3 mm Durchmesser aufgewickelt. Die einzelnen Bewehrungslagen sind nicht sehr dicht aufeinander gewickelt, und ein Außenmantel 28 aus 0,45 mm Polyurethan ist auf und um die Bewehrungsschichten gespritzt, so

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daß das Polyurethan zwischen die Drähte fließt und eindringt und damit den Mantel fest auf der Bewehrungsschicht hält, um eine Runzelbildung oder Ablösung durch die Belastung des Auf- und Abspulens des Kabels von einer Leitrolle zu verhindern. Das gesamte Kabel besitzt einen Durchmesser von ca. 5,625 mm, eine maximale Bruchstärke von 650 kg und wiegt in Luft nur 20 kg/300 m.

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Claims

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Di₁^i. Ing. ri. Hauck

Dipl. Phys. VV. Schmitz

Dipl. Ing. E. Graalfs

Dipl. Ing. W. Wehnert

Dipl. Phys. W. Carstens

Dr.-Ing. W. Döring

Mozartstraße 23

The Bendix Corporation ^β00° München 2

Executive Offices

Bendix Center München, 15. Juli 1980

Southfield,Mich.48076,USA Anwaltsakte: M-5262

Elektrisches Kabel

Patentansprüche

M.!Elektrisches Kabel, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Bauteile umfaßt: Eine Mittelrute (10) aus nicht leitendem Werkstoff sowie mehrere leitende Drähte (12), die um die Mittelroute (10) spiralförmig aufgewickelt sind, ferner eine Lage aus Polypropylenisolierung (14) welche die Leitungsdrähte (12) umschließt und verkapselt, sodann eine Schicht aus reinen Leitungsdrähten (16), die spiralförmig über die Oberfläche . der Polypropylenisolxerung (14) gewickelt sind sowie eine Wickelschicht aus Kupfer-Mylar-Band (18), das die feinen Leitungsdrähte (16) umschließt, wobei die Kupferlage des Bandes (18) auf den Drähten (16) liegt, weiter eine die Wickelschicht (18) bedeckende Schicht aus PVC-Isolierung (20) eine Zwischenschicht (22) aus leichtem geflochtenen Dakron, welche die PVC-Isolationsschicht (20) bedeckt, weiter eine erste Lage aus Stahldrahtbewehrung (24), die spiralförmig

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auf die Zwischenschicht (22) aufgewickelt ist, eine zweite Lage (26) aus Stahlbewehrungsdrähten, welche im Gegensinn spiralförmig (15 ) auf die erste Schicht (24) aufgewickelt sind, um einen Drillausgleich zu erzielen, sowie dadurch, daß die Bewehrungsdrähte (24,26) in einem kleinen Abstand voneinander angeordnet sind und schließlich dadurch, daß ein Außenmantel (28) aus Polyurethanisolierung auf die Bewehrungsdrähte (24,26) aufgespritzt ist.
2. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationsmantel (28) in die Leerräume zwischen die Stahlbewehrungsdrähte (26,24) eingespritzt ist.
3. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralwinkel (15 ) von mindestens einem der Stahlbewehrungsdrähte (24,26) erheblich geringer ist als der Spiralwinkel (24 ) der Leitungsdrähte (12).
4. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Durchmesser des Kabels ca. 5,625 mm beträgt.
5. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die erste Bewehrungsschicht (24) Drähte mit einem größeren Durchmesser umfaßt als die Drähte der zweiten Bewehrungsschicht (26) sowie dadurch, daß die zweite Bewehrungsschicht (26) eine größere Anzahl (24) von Drähten umfaßt als die erste Bewehrungsschicht (24,22).

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6. Elektrisches Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bewehrungsschicht (24) zweiundzwanzig Stahldrähte von je 0,375 mm und die zweite Bewehrungsschicht (26) vierundzwanzig Stahldrähte von je 0,3 mm Durchmesser umfaßt.

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