本發(fā)明涉及一種用于連接地面聲學(xué)設(shè)備與水下設(shè)備的信號(hào)傳輸?shù)闹腔勰茉吹驮胍舾呖估娎|及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
該產(chǎn)品用于水聲器與水下設(shè)備的信號(hào)傳輸，由于電纜會(huì)隨著水聲器在水中移動(dòng)，因此容易出現(xiàn)擺動(dòng)、噪音和密封等問(wèn)題，因此對(duì)電纜的要求非常高。該電纜主要有4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：1、減少隨著水流或海浪擺動(dòng)；2、降低浪花碰到電纜造成的噪聲；3、電纜的端頭的防水；4、水壓容易導(dǎo)致屏蔽劃傷絕緣而失效。
為了減少電纜隨著水流或者海浪的擺動(dòng)，電纜下面要懸掛重物，因此要求電纜具有很高的抗拉強(qiáng)度。傳統(tǒng)電纜中心采用鋼絲加強(qiáng)，這種方案會(huì)出現(xiàn)蠕變延伸、生銹及導(dǎo)致電纜硬度增加等問(wèn)題，因此需要采用新型的加強(qiáng)芯，不但要保證電纜柔軟和電纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同時(shí)要保證加強(qiáng)芯能夠長(zhǎng)期承受重物，因此需要對(duì)加強(qiáng)芯的結(jié)構(gòu)尺寸以及稱重能力進(jìn)行精確計(jì)算，同時(shí)該電纜的護(hù)套需要具有很高的強(qiáng)度和抗撕性能，避免承受拉力后護(hù)套開(kāi)裂，因此需要設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)對(duì)電纜護(hù)套進(jìn)行加強(qiáng)。普通電纜都為光滑表面，與水花碰撞會(huì)出現(xiàn)很大的噪聲，從而影響水下的探測(cè)設(shè)備測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度，因此需要對(duì)電纜表面進(jìn)行改進(jìn)，從而降低水花與電纜碰撞造成的噪音。氯丁橡膠材料具有優(yōu)異的彈性、防水性能、機(jī)械性能和粘結(jié)性能，因此該電纜采用氯丁橡膠護(hù)套，同時(shí)電纜接頭也采用相同的材料，確保電纜粘結(jié)良好，從而起到防水效果。水下壓力非常大，銅絲屏蔽容易刺穿絕緣，因此必須在結(jié)構(gòu)上特殊設(shè)計(jì)從而避免銅絲屏蔽層劃傷絕緣而失效。
中國(guó)專利zl200820223672.9公開(kāi)的《油井加熱器用耐油耐高溫高抗拉電纜》，在電纜的中心設(shè)置絞合的鋼絲繩來(lái)提高電纜的抗拉性能，能夠適應(yīng)在油井中高強(qiáng)度的使用環(huán)境。但是該電纜用于連接地面聲學(xué)設(shè)備與水下設(shè)備的信號(hào)傳輸，電纜不但要求具有很高的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)電纜要求具有高柔性，因此絞合鋼絲在水中使用容易受潮而生銹而強(qiáng)度下降，同時(shí)鋼絲作為加強(qiáng)芯會(huì)導(dǎo)致電纜硬度大幅度增加。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種智慧能源高抗拉電纜。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一個(gè)目的的技術(shù)方案是一種智慧能源高抗拉電纜，由內(nèi)到外依次為加強(qiáng)芯、由多根絕緣線芯構(gòu)成的纜芯、第一聚酯帶、橡膠墊層、鋁塑復(fù)合帶、銅絲屏蔽層、第二聚酯帶、內(nèi)護(hù)套、第一編織層、外護(hù)套和第二編織層；所述纜芯包含36根絕緣線芯，排列方式為在加強(qiáng)芯外按照15+21的方式排列兩層；所述每根絕緣線芯由內(nèi)至外包括導(dǎo)體和氟塑料絕緣；所述加強(qiáng)芯采用防彈絲編織，所述加強(qiáng)芯的外徑按照公式確定：d＝×d，k為壓縮系數(shù)，當(dāng)d為1.0～2.0mm時(shí)，k取0.05，當(dāng)d為2.0～4.0mm時(shí)，k取0.07，d為絕緣線芯的直徑；加強(qiáng)芯可以承受重物的重量按照公式確定：m＝37.7×d2，d為加強(qiáng)芯的外徑，單位為mm，重量單位為kg。
所述第二編織層采用滌綸絲編織，每根滌綸絲為8000d，錠數(shù)為32錠，每錠1根。
所述加強(qiáng)芯采用120000d的防彈絲絞合而成，加強(qiáng)芯可以承受重物的重量為1692kg。
所述銅絲屏蔽層的銅絲絲徑為0.15mm，錠數(shù)為24，每錠根數(shù)為8根，節(jié)距不大于25mm；所述第一編織層采用芳綸絲編織，芳綸絲為1500d，錠數(shù)為12錠，每錠1根。
所述橡膠墊層采用氯化聚乙烯橡膠；所述內(nèi)護(hù)套和外護(hù)套均采用滿足vde0207teil21中5gm3型氯丁橡膠。
所述加強(qiáng)芯外徑為6.7mm；所述導(dǎo)體的截面積為0.5mm2，采用16根絲徑為0.195mm的鍍錫銅導(dǎo)線按節(jié)距不大于16mm絞合；所述氟塑料絕緣厚度為0.35mm；所述橡膠墊層的厚度為1.0mm；所述鋁塑復(fù)合帶的厚度均為0.1mm，寬度為5mm，鋁塑復(fù)合帶的搭蓋率20％～25％；所述銅絲屏蔽層為銅絲編織，編織密度為80％；所述第一聚酯帶和第二聚酯帶厚度均為0.05mm，寬度為5mm，聚酯帶的搭蓋率20％～25％；所述內(nèi)護(hù)套厚度為0.80mm；所述第一編織層采用芳綸絲編織，編織密度為30％～40％；所述外護(hù)套厚度為2.5mm；所述第二編織層采用滌綸絲編織，編織密度為80％。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)目的的技術(shù)方案是一種智慧能源高抗拉電纜的生產(chǎn)工藝，包含以下步驟：
步驟一：確定電纜結(jié)構(gòu)；
步驟二：加強(qiáng)芯的制備：將10根1000d防彈絲并絲制成小股線，然后4根小股線絞合制成股線，絞合方向?yàn)橛蚁?，絞合節(jié)距不大于36mm；最后將三根股線絞合制成加強(qiáng)芯，絞合方向?yàn)樽笙颍g合節(jié)距不大于50mm。
步驟二：絕緣線芯的制備：導(dǎo)體采用鍍錫銅絲絞合，根數(shù)為16，絲徑為0.195mm，排列方式為內(nèi)層4根，外層12根，絞合節(jié)距大于16mm，采用孔徑為0.9mm的金剛模緊壓；導(dǎo)體外擠包氟塑料絕緣，氟塑料絕緣為氟塑料46，氟塑料絕緣的厚度為0.35mm。
步驟三：制備纜芯：將36個(gè)線芯進(jìn)行成纜，排列方式為在加強(qiáng)芯外排列15根絕緣線芯，在最外層排列21根絕緣線芯，同時(shí)繞包第一聚酯帶，聚酯帶的搭蓋率20％～25％；
步驟四：在第一聚酯帶外擠包橡膠墊層，橡膠墊層為氯化聚乙烯橡膠，橡膠墊層厚度為1.0mm；
步驟五：在橡膠墊層繞包鋁塑復(fù)合帶，鋁塑復(fù)合帶的鋁面朝外，鋁塑復(fù)合帶的厚度均為0.1mm，寬度為5mm，鋁塑復(fù)合帶的搭蓋率20％～25％；
步驟六：在鋁塑復(fù)合帶外編織銅絲屏蔽層，所述銅絲屏蔽層為銅絲編織，編織密度為80％；銅絲絲徑為0.15mm，錠數(shù)為24，每錠根數(shù)為8根，節(jié)距不大于25mm；
步驟七：在銅絲屏蔽層外繞第二聚酯帶，聚酯帶的搭蓋率20％～25％；
步驟八：在第二聚酯帶外擠包內(nèi)護(hù)套，內(nèi)護(hù)套為滿足vde0207teil21中5gm3型氯丁橡膠，內(nèi)護(hù)套厚度為0.80mm；
步驟九：在內(nèi)護(hù)套外編織第一編織層，第一編織層為芳綸絲編織，芳綸絲為1500d，錠數(shù)為12錠，每錠1根，節(jié)距不大于80mm；
步驟十：在第一編織層外擠包外護(hù)套，外護(hù)套為滿足vde0207teil21中5gm3型氯丁橡膠，外護(hù)套厚度為2.5mm；
步驟十一：在外護(hù)套外，外護(hù)套為滿足vde0207teil21中5gm3型氯丁橡膠，外護(hù)套厚度為2.5mm；
步驟十二：在外護(hù)套外編織第二編織層，第二編織層采用滌綸絲編織，每根滌綸絲為8000d，錠數(shù)為32錠，每錠1根。
所述步驟二中氟塑料絕緣的加工步驟為：采用感應(yīng)式預(yù)熱設(shè)備預(yù)熱導(dǎo)體，當(dāng)導(dǎo)體的溫度達(dá)到100℃-120℃時(shí)，采用擠管式模具擠出絕緣材料，機(jī)身溫度為350℃，機(jī)頭擠出溫度為355℃；氟塑料絕緣冷卻采用分階段冷卻，第一段水槽水溫為80℃，第二段水槽水溫為60℃，第三段水槽的水溫為60℃。最后將絕緣線芯放置在160℃的烘箱中放置2h進(jìn)行回火。
所述步驟八中，內(nèi)護(hù)套的硫化程度為80％，按照氯丁橡膠的門(mén)尼粘度和硫化特性設(shè)定內(nèi)護(hù)套的擠出工藝和硫化工藝：采用90擠橡機(jī)擠出氯丁橡膠，機(jī)身溫度為60℃，機(jī)頭擠出溫度為65℃，蒸汽壓力6bar，線速度為10m/min，硫化時(shí)間為8min。
所述步驟十一中，按照氯丁橡膠的門(mén)尼粘度和硫化特性設(shè)定外護(hù)套的擠出工藝和硫化工藝：采用90擠橡機(jī)擠出氯丁橡膠，機(jī)身溫度為60℃，機(jī)頭擠出溫度為65℃，蒸汽壓力7bar，線速度為8m/min，硫化時(shí)間為10min。
采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明專利具有以下有益結(jié)果：(1)由于本發(fā)明的電纜使用時(shí)要承受重物且要求具有高柔性，因此本發(fā)明采用防彈絲絞合繩作為加強(qiáng)芯，同時(shí)由于在使用過(guò)程中電纜一直擺動(dòng)而導(dǎo)致電纜纜芯發(fā)生混亂，因此本發(fā)明經(jīng)過(guò)大量研究和精確計(jì)算，確定了加強(qiáng)芯的外徑和加強(qiáng)芯可以承受重物的重量(kg)的計(jì)算公式，使得大大提高了電纜的抗拉性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定度，電纜結(jié)構(gòu)緊湊，柔軟度高，抗拉性好，性能優(yōu)越。
(2)本發(fā)明的電纜在鋁塑復(fù)合帶內(nèi)部設(shè)置橡膠墊層，有效的避免了水壓將銅絲屏蔽壓入到絕緣中而導(dǎo)致纜芯失效。
(3)當(dāng)水聽(tīng)器拖曳陣與海水發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)在護(hù)套外表面附近產(chǎn)生海水介質(zhì)的湍流脈動(dòng)，由此激發(fā)出的水動(dòng)力噪聲，稱之為流噪聲，主要是湍流的微尺度運(yùn)動(dòng)和表面的渦脫落造成的，會(huì)對(duì)水聽(tīng)器的信號(hào)接收產(chǎn)生很大的干擾，從而使水聽(tīng)器的信噪比大大降低，影響了水聽(tīng)器陣的探測(cè)能力。本發(fā)明的電纜在外護(hù)套外編織滌綸絲，滌綸絲具有防水性能好、柔軟和抗拉性能好等優(yōu)點(diǎn)，滌綸絲編織層具有良好的彈性，同時(shí)表面具有均勻的粗糙度和均勻的縫隙，柔性的滌綸絲編織層避免了水流直接與電纜外護(hù)套發(fā)生碰撞，可以穩(wěn)定流體和外護(hù)套的湍流邊界層，減小拖曳陣在高速移動(dòng)下電纜與海水的噪聲，可以減小流噪聲20db以上。
(4)本發(fā)明電纜的內(nèi)護(hù)套和外護(hù)套均采用滿足vde0207teil21中5gm3型氯丁橡膠，具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度和彈性。
(5)氟塑料擠出溫度很高，導(dǎo)體和水槽溫度如果是常溫的話，導(dǎo)體會(huì)使氟塑料絕緣溫度驟降，因此本發(fā)明進(jìn)行氟塑料絕緣的加工時(shí)，先感應(yīng)式預(yù)熱設(shè)備預(yù)熱導(dǎo)體，氟塑料絕緣擠包到導(dǎo)體上后采用溫度由高到低的分階段冷卻的方式，有效的減小了絕緣材料的收縮而提高了絕緣的光滑度，同時(shí)有效的增加了導(dǎo)體與絕緣材料的結(jié)合力，回火工藝則讓絕緣材料的分子鏈充分調(diào)整結(jié)晶，消除氟塑料內(nèi)應(yīng)力，有效的提高絕緣材料的斷裂伸長(zhǎng)率和柔軟度，同時(shí)有效的解決了氟塑料易開(kāi)裂的問(wèn)題。
(6)本發(fā)明的電纜在加工內(nèi)護(hù)套時(shí)，將內(nèi)護(hù)套硫化程度為80％，這樣內(nèi)護(hù)套具有一定的抗拉耐磨性能，同時(shí)與外護(hù)套共硫化，確保內(nèi)護(hù)套與外護(hù)套都與芳綸絲編織層粘結(jié)良好，有效的提高了護(hù)套的抗拉性能和抗撕裂性能。
附圖說(shuō)明
為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中：
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中標(biāo)號(hào)為：加強(qiáng)芯1、絕緣線芯2、導(dǎo)體2-1、氟塑料絕緣2-2、第一聚酯帶3、橡膠墊層4、鋁塑復(fù)合帶5、銅絲屏蔽層6、第二聚酯帶7、內(nèi)護(hù)套8、第一編織層9、外護(hù)套10、第二編織層11。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例1)
見(jiàn)圖1，本實(shí)施例的一種智慧能源高抗拉電纜，由內(nèi)到外依次為加強(qiáng)芯1、纜芯、第一聚酯帶3、橡膠墊層4、鋁塑復(fù)合帶5、銅絲屏蔽層6、第二聚酯帶7、內(nèi)護(hù)套8、第一編織層9、外護(hù)套10和第二編織層11；纜芯包含36根絕緣線芯2，排列方式為在加強(qiáng)芯1外排列一層15根絕緣線芯2和一層21根絕緣線芯2；每根絕緣線芯2由內(nèi)至外包括導(dǎo)體2-1和氟塑料絕緣2-2；加強(qiáng)芯1采用防彈絲編織，加強(qiáng)芯1的外徑按照公式確定：d＝(4.154+k)×d，k為壓縮系數(shù)，當(dāng)d為1.0～2.0mm時(shí)，k取0.05，當(dāng)d為2.0～4.0mm，k取0.07，d為絕緣線芯2的直徑；加強(qiáng)芯1可以承受重物的重量(kg)按照公式確定：m＝37.7×d2，d為加強(qiáng)芯1的外徑，單位為mm。加強(qiáng)芯1外徑為6.7mm；導(dǎo)體2-1的截面積為0.5mm2，采用16根絲徑為0.195mm的鍍錫銅導(dǎo)線按節(jié)距不大于16mm絞合；氟塑料絕緣2-2厚度為0.35mm；橡膠墊層4的厚度為1.0mm；鋁塑復(fù)合帶5的厚度均為0.1mm，寬度為5mm，鋁塑復(fù)合帶5的搭蓋率20％～25％；銅絲屏蔽層6為銅絲編織，編織密度為80％；第一聚酯帶3和第二聚酯帶7厚度均為0.05mm，寬度為5mm，聚酯帶的搭蓋率20％～25％；內(nèi)護(hù)套8厚度為0.80mm；第一編織層9采用芳綸絲編織，編織密度為30％～40％；外護(hù)套10厚度為2.5mm；第二編織層11采用滌綸絲編織，編織密度為80％。加強(qiáng)芯1的外徑為6.7mm，采用120000d的防彈絲絞合而成，加強(qiáng)芯1可以承受重物的重量為1692kg。銅絲屏蔽層6的銅絲絲徑為0.15mm，錠數(shù)為24，每錠根數(shù)為8根，節(jié)距不大于25mm。第一編織層9采用芳綸絲編織，芳綸絲為1500d，錠數(shù)為12錠，每錠1根。橡膠墊層4采用氯化聚乙烯橡膠。內(nèi)護(hù)套8和外護(hù)套10均采用滿足vde0207teil21中5gm3型氯丁橡膠。第二編織層11采用滌綸絲編織，每根滌綸絲為8000d，錠數(shù)為32錠，每錠1根。
生產(chǎn)工藝為：
步驟一：確定電纜結(jié)構(gòu)；
步驟二：加強(qiáng)芯1的制備：將10根1000d防彈絲并絲制成小股線，然后4根小股線絞合制成股線，絞合方向?yàn)橛蚁?，絞合節(jié)距不大于36mm；最后將三根股線絞合制成加強(qiáng)芯，絞合方向?yàn)樽笙?，絞合節(jié)距不大于50mm。
步驟二：絕緣線芯2的制備：導(dǎo)體2-1采用鍍錫銅絲絞合，根數(shù)為16，絲徑為0.195mm，排列方式為內(nèi)層4根，外層12根，絞合節(jié)距大于16mm，采用孔徑為0.9mm的金剛模緊壓；導(dǎo)體2-1外擠包氟塑料絕緣2-2，氟塑料絕緣2-2為氟塑料46，氟塑料絕緣2-2的厚度為0.35mm。采用感應(yīng)式預(yù)熱設(shè)備預(yù)熱導(dǎo)體2-1，當(dāng)導(dǎo)體2-1的溫度達(dá)到100℃-120℃時(shí)，采用擠管式模具擠出絕緣材料，機(jī)身溫度為350℃，機(jī)頭擠出溫度為355℃；氟塑料絕緣2-2冷卻采用分階段冷卻，第一段水槽水溫為80℃，第二段水槽水溫為60℃，第三段水槽的水溫為60℃。最后將絕緣線芯2放置在160℃的烘箱中放置2h進(jìn)行回火。
步驟三：制備纜芯：將36個(gè)線芯進(jìn)行成纜，排列方式為在加強(qiáng)芯1外排列15根絕緣線芯2，在最外層排列21根絕緣線芯2，同時(shí)繞包第一聚酯帶3，聚酯帶的搭蓋率20％～25％；
步驟四：在第一聚酯帶3外擠包橡膠墊層4，橡膠墊層4為氯化聚乙烯橡膠，橡膠墊層4厚度為1.0mm；
步驟五：在橡膠墊層4繞包鋁塑復(fù)合帶5，鋁塑復(fù)合帶5的鋁面朝外，鋁塑復(fù)合帶5的厚度均為0.1mm，寬度為5mm，鋁塑復(fù)合帶5的搭蓋率20％～25％；
步驟六：在鋁塑復(fù)合帶5外編織銅絲屏蔽層6，銅絲屏蔽層6為銅絲編織，編織密度為80％；銅絲絲徑為0.15mm，錠數(shù)為24，每錠根數(shù)為8根，節(jié)距不大于25mm；
步驟七：在銅絲屏蔽層6外繞第二聚酯帶7，聚酯帶的搭蓋率20％～25％；
步驟八：在第二聚酯帶7外擠包內(nèi)護(hù)套8，內(nèi)護(hù)套8為滿足vde0207teil21中5gm3型氯丁橡膠，內(nèi)護(hù)套8厚度為0.80mm；內(nèi)護(hù)套8的硫化程度為80％，按照氯丁橡膠的門(mén)尼粘度和硫化特性設(shè)定內(nèi)護(hù)套8的擠出工藝和硫化工藝：采用90擠橡機(jī)擠出氯丁橡膠，機(jī)身溫度為60℃，機(jī)頭擠出溫度為65℃，蒸汽壓力6bar，線速度為10m/min，硫化時(shí)間為8min。
步驟九：在內(nèi)護(hù)套8外編織第一編織層9，第一編織層9為芳綸絲編織，芳綸絲為1500d，錠數(shù)為12錠，每錠1根，節(jié)距不大于80mm；
步驟十：在第一編織層9外擠包外護(hù)套10，外護(hù)套10為滿足vde0207teil21中5gm3型氯丁橡膠，外護(hù)套10厚度為2.5mm；
步驟十一：在外護(hù)套10外，外護(hù)套10為滿足vde0207teil21中5gm3型氯丁橡膠，外護(hù)套10厚度為2.5mm；按照氯丁橡膠的門(mén)尼粘度和硫化特性設(shè)定外護(hù)套10的擠出工藝和硫化工藝：采用90擠橡機(jī)擠出氯丁橡膠，機(jī)身溫度為60℃，機(jī)頭擠出溫度為65℃，蒸汽壓力7bar，線速度為8m/min，硫化時(shí)間為10min。
步驟十二：在外護(hù)套10外編織第二編織層11，第二編織層11采用滌綸絲編織，每根滌綸絲為8000d，錠數(shù)為32錠，每錠1根，節(jié)距不大于80mm。
下表是現(xiàn)有電纜和本發(fā)明電纜的檢測(cè)數(shù)值對(duì)比：
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明專利的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。