专利名称：耐挠曲高柔性漂浮电缆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传输电缆，尤其涉及一种可漂浮或者悬浮在水中的 电缆。
背景技术：
在水下探测、打捞等领域，需要用电缆将电力和指令信号等传输到水下 机器和设备，由于常规电缆的总体密度远大于水，这些传输电缆的自重导致 其下沉，当设备和装置在水下很深时，电缆很长，其下沉力将导致岸基或船 舶上的电缆联结处断裂或甚至导致电缆本身断裂。同时水下设备在移动时， 由于下沉电缆与水底地表之间的摩擦，使设备移动困难，且容易导致电缆外 护套破裂，引起水下漏电和信号失真等事故。要使普通电缆不下沉，早期主 要依靠外部漂浮物使电缆漂浮于水面。如何降低电缆在水中的下沉力，使电缆无需借助于任何外部漂浮物，即 可克服自重而在水面漂浮或在水中自由悬浮，即开发所谓"漂浮电缆"，是 水下、水面设备应用中必须解决的关键问题。漂浮电缆即在电缆中置入比重较小的"漂浮芯组"或"发泡体"，从而使电缆 的整体比重小于或接近于水。该类电缆用于水上作业的动力装置或探测装置 时，可以直接漂浮在水上，外表清晰可见，便于维护；用于潜艇、扫雷艇的 拖曳电缆或海底探测的连接电缆时，则可使其自由悬浮于水中。漂浮电缆在军事上的应用首推潜艇，潜艇上使用拖曳浮力天线和拖曳浮 标天线两种专用天线来接收和发射信号。拖曳浮力天线以及拖曳浮标天线的 拖曳电缆就是漂浮电缆，拖曳漂浮电缆的长度达500米。潜艇还有主要由漂 浮电缆组成的拖曳线列阵声纳，用于监听、监视其他潜艇和水面舰艇。水面 舰艇也必须用到漂浮电缆，其拖曳线列阵声纳即是将水听器镶嵌在漂浮电缆 上形成的线列阵，由拖曳漂浮电缆拖在舰艇尾后水中，其总长度达1000至2000米，主要用于远程测听潜艇噪声，以及进行监视、测向和识别，从而提高水 面舰艇反潜搜索能力。扫雷艇也需要用到漂浮电缆，其艇后的拖曳漂浮电缆3上安装有各种产生声压、磁场以及水压感应的扫雷具，扫雷时远离艇体产生声压、磁场以及水压变化从而引爆水雷。
民用方面，在水面以下1000米至6000米处工作的水下机器人，依靠高
强度的漂浮复合电缆，在其与母船之间提供电力以及控制信号和数据信号的双向传输。海洋钻探、石油平台、海洋地震勘探以及海洋发电等领域也需要大量的漂浮电缆。游泳池、自来水厂以及其他水下场所的自动清污/清理设备等需要漂浮电缆提供电力支持以及信号指令。总之，漂浮电缆在军民两方面
都有巨大的市场需求，据不完全统计，年需求量约10万公里，价值30至50亿元人民币，并每年以12%左右的速度增长。
漂浮电缆是一种特种电缆，国内天津609电缆有限公司、江苏友诚友谊线缆有限公司以及郑州电缆集团等公司进行了开发和小批量试产，分别用于海底电缆埋设机、水上作业动力装置及探测装置、非接触式电磁扫(水)雷艇等。随着海洋开发、各种水面/水下作业的日渐增多，以及海上风力发电、潮汐发电等技术的发展，漂浮电缆市场容量将迅速扩大，越来越多的电线电缆工厂加入了研制和生产该类电缆的行列。
这些企业生产的产品大多采用在电缆中心或线芯与护套之间植入发泡聚乙烯/聚丙烯的方法进行制造，这样的漂浮电缆柔韧性差，弯曲曲率半径大，操作性差；对于需要频繁收放以及小范围来回移动的场合，其频繁扭曲及其与船体、堤岸或电缆周边硬物之间的刮擦，导致电缆过早破损，从而降低使用寿命。
对于漂浮电缆来说，除应符合普通软电缆承受拉伸和频繁弯曲等性能要求外，关键是电缆必须漂浮在水面上，即电缆的整体密度应小于1.0g/ cm3。众所周知，金属导体、绝缘体和护套材料的密度决定了普通软电缆的整体密度， 一般电缆的整体密度都大于1.0g/cm3，而且随电缆截面积的增大呈上升趋势。另外，漂浮电缆的工作电压虽不高，但工作电流较大，对绝缘和护套的要求较高，因此不能盲目减小绝缘层和护套层的密度，否则会导致绝缘和护套的物理机械性能下降，影响电缆的总体性能。所以降低电缆的总体密度，主要通过在电缆内部加入密度较小的材料即所谓的"漂浮芯组"来实现。
最早的漂浮电缆可能要数美国AT&T为美国海军潜艇研制的以空气为漂浮芯组，以橡胶为外护层的漂浮电缆，其漂浮芯组为增强橡胶所包裹的气囊，电缆规则地排列在漂浮芯组两边或四周，当气囊充满空气时，电缆即可漂浮(见
图l)，该漂浮电缆包括有增强纤维ll、橡胶层12、导电线芯53、空气腔14。后来，德国Kabelwerke公司以及美国Babcock & Wilcox公司相继开发的用半硬质泡沬塑料作为外护层兼提供浮力的漂浮电缆，曾在很长一段时间内是漂浮电缆的主要形式；我国上海一海物探设备厂曾采用在电缆上添加浮标的方法生产漂浮电缆。但目前最常见的"漂浮芯组"为沿电缆轴向伸展的若干空气腔(见图2A)，其包括导体21、绝缘层22、填充层23、外护层24及空气腔25，或沿电缆轴向伸展的若干聚乙烯或聚丙烯发泡体(见图2B)，其包括导体31、绝缘层32、填充层33、绕包层34、发泡层35、外护层36。这种结构的漂浮电缆可实现水面漂浮或水中自由悬浮，缺点是刚性较大，柔韧性差，抗挠曲性能差，不能灵活随水下机器或设备自由扭转或挠曲，给水下信息传递和电力输送带来不便；其发泡体之间或空气腔之间容易渗水，给电缆带来破坏性影响。最新技术文献指出，漂浮电缆发展的新动向是用热塑性弹性体作为内外护套并以对外护套层进行发泡以实现漂浮(其基本结构见图3)，其包括导体41、绝缘层42、内护套层43、发泡层44。这种结构的漂浮电缆具有良好的综合性能，但发泡层直接作为外护套，表面十分粗糙，发泡层容易破泡渗水导致自重增加进而破损，影响寿命，同时其与水及其他物体之间的摩擦阻力较大，不利于电缆的移动和收放。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服现有的漂浮电缆不耐挠曲、柔韧性差、弯曲曲率半径大、不易操作、容易破泡渗水等问题，提供一种挠曲性能好、柔韧性好、弯曲曲率半径小、容易操作、适合频繁弯曲、经常收放使用的耐挠曲高柔性漂浮电缆。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案 一种耐挠曲高柔性漂浮电缆，其包括一线芯组、 一绕包层、 一漂浮芯组、 一外包层，该绕包层缠绕在该线芯组的外部;每根线芯包括一导体、 一绝缘层，该绝缘层包覆在该导体的外部，该绝缘层是用氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物热塑性
弹性体制成的；该漂浮芯组包覆在该绕包层的外部，该漂浮芯组是一发泡层，其是用氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物热塑性弹性体制成的；该外包层
包覆在该漂浮芯组的外部，该外包层是用改性热塑性聚氨酯弹性体或改性尼龙制成的。
优选地，该发泡层的每一个泡孔均为闭孔结构。
优选地，该导体用镀锡软铜丝绞合而成。
优选地，该耐挠曲高柔性漂浮电缆还包括一填充层，该填充层被填充在该绕包层和线芯之间。
本实用新型具有以下有益效果以氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物热塑性弹性体(SEBS)为绝缘，以绞合镀锡软铜线作为线芯，易于弯曲；以SEBS热塑性弹性体为发泡主体材料，与聚乙烯或聚丙烯发泡体以及其他形式的"漂浮芯组"相比，柔韧性好，耐挠曲性大幅提高；用高分子材料包覆低沸点物理发泡材料，再与SEBS热塑性弹性体混合共挤出发泡，发泡层的每一个泡孔均为闭孔结构，密度小、弹性回复性能好，同时具有很好的防水功能;采用双层共挤技术，在发泡层外包覆改性TPU或改性尼龙的光滑护套层，提高了表面硬度以及电缆的机械强度，同时降低其与水或其他物体之间的摩擦，减小电缆的磨损。
图1是现有的以空气为漂浮芯组以橡胶为外护层的漂浮电缆的横截面图。图2A是现有的"漂浮芯组"为沿电缆轴向伸展的若干空气腔的漂浮电缆的横截面图。
图2B是现有的"漂浮芯组"为沿电缆轴向伸展的若干聚乙烯或聚丙烯发泡体的漂浮电缆的横截面图。
图3是现有的用热塑性弹性体作为内外护套并以对外护套层进行发泡以实现漂浮的漂浮电缆的横截面图。
图4是本实用新型耐挠曲高柔性漂浮电缆的横截面图。
具体实施方式
6请参阅图4，本实用新型提出一种耐挠曲高柔性漂浮电缆，其包括一线芯
组5、 一绕包层6、 一填充层7、 一漂浮芯组8、 一外包层9。该线芯组5包括一导体52、 一绝缘层54。该导体52用镀锡软铜丝绞合而成。
该绝缘层54包覆在该导体52的外部，其是用氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)热塑性弹性体制成，该材料柔韧性和回弹性倶优。
该绕包层6缠绕在该线芯组5的外部。
该填充层7被填充在该绕包层6和线芯组5之间。
该漂浮芯组8包覆在该绕包层6的外部，该漂浮芯组8是一发泡层，其用氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)热塑性弹性体制成。该发泡层的每一个泡孔均为闭孔结构。
该外包层9包覆在该漂浮芯组8的外部，该外包层9是用改性热塑性聚氨酯弹性体(TPU)或改性尼龙制成的。
本实用新型漂浮电缆采用双层共挤出技术，在发泡层外包覆改性SEBS热塑性弹性体或改性TPU或改性尼龙的光滑外包层9，总体密度略小于1.0g/cm3，可在水面漂浮或在水中自由悬浮的特种电缆，用于潜艇拖曳天线、扫雷艇拖曳电缆以及水下机器人、海洋探测装置等领域，具有"柔韧性好、耐挠曲、重量轻、耐腐蚀、阻力小"等特点。
本实用新型漂浮电缆具有以下技术优点
1) 以SEBS热塑性弹性体为绝缘，以绞合镀锡软铜线作为线芯，易于弯曲。
2) 以SEBS热塑性弹性体为发泡主体材料，与聚乙烯或聚丙烯发泡体以及其他形式的"漂浮芯组"相比，柔韧性好，耐挠曲性大幅提高。
3) 用高分子材料包覆低沸点物理发泡剂，再与SEBS热塑性弹性体混合共挤出发泡，发泡层的每一个泡孔均为闭孔结构，密度小、弹性回复性能好，同时具有很好的防水功能。
4) 采用双层共挤技术，在发泡层外包覆改性TPU或改性尼龙的光滑护套层，提高了表面硬度以及电缆的机械强度，同时降低其与水或其他物体之间的摩擦，减小电缆的磨损。
本实用新型耐挠曲高柔性漂浮电缆，采用柔韧性和回弹性倶优的氢化苯
乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)热塑性弹性体为绝缘层54和漂浮芯组8 (发泡层)的基本原料，克服了现有漂浮电缆刚性大、挠曲困难等技术难点；用改性热塑性聚氨酯弹性体(TPU)或改性尼龙制成外包层9，使电缆具有更高的表面硬度、更好的机械强度并减少在水中的运动阻力；采用双层共挤出技术，增强外包层9与漂浮芯组8的结合力，防止频繁挠曲中分层。该电缆适用于各种水面/水下作业环境中的电力传输、信号控制和通讯，可满足使用过程中的频繁弯曲、防水、防摩擦破损等要求。该电缆结构新颖，技术先进，具有极强的市场竞争优势。
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权利要求1、一种耐挠曲高柔性漂浮电缆，其包括一线芯组、一绕包层、一漂浮芯组、一外包层，该绕包层缠绕在该线芯组的外部，其特征在于每根线芯包括一导体、一绝缘层，该绝缘层包覆在该导体的外部，该绝缘层是用氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物热塑性弹性体制成的；该漂浮芯组包覆在该绕包层的外部，该漂浮芯组是一发泡层，其是用氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物热塑性弹性体制成的；该外包层包覆在该漂浮芯组的外部，该外包层是用改性热塑性聚氨酯弹性体或改性尼龙制成的。
2、 根据权利要求1所述的耐挠曲高柔性漂浮电缆，其特征在于该发泡层的每一个泡孔均为闭孔结构。
3、 根据权利要求1或2所述的耐挠曲高柔性漂浮电缆，其特征在于该导体用镀锡软铜丝绞合而成。 -
4、 根据权利要求l所述的耐挠曲高柔性漂浮电缆，其特征在于该耐挠曲高柔性漂浮电缆还包括一填充层，该填充层被填充在该绕包层和线芯之间。
专利摘要一种耐挠曲高柔性漂浮电缆，其包括一线芯组、一绕包层、一漂浮芯组、一外包层；每根线芯包括一导体和一绝缘层，该绝缘层包覆在该导体的外部，该绝缘层是用氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物热塑性弹性体制成的；该绕包层缠绕在该线芯组的外部；该漂浮芯组包覆在该绕包层的外部，该漂浮芯组是一发泡层，其用氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物热塑性弹性体制成；该外包层包覆在该漂浮芯组的外部，该外包层是用改性热塑性聚氨酯弹性体(TPU)或改性尼龙制成的。该耐挠曲高柔性漂浮电缆，耐挠曲性能好、柔韧性好、弯曲曲率半径小；容易操作、适合频繁弯曲、经常收放使用。
文档编号H01B3/44GK201408586SQ20092013168
公开日2010年2月17日 申请日期2009年5月12日 优先权日2009年5月12日
发明者张文凯, 峰 林, 肖望东 申请人:深圳职业技术学院;深圳市源邦科技有限公司