一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆及其设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆及其设计方法，光单元和控制单元螺旋绞合在一起，接地线单元分布在光单元和控制单元之间的间隙中构成内层缆芯，在内层缆芯的光单元、控制单元和接地线单元的间隙中进行水密填充，在内层缆芯外有绕包层；动力单元和填充芯螺旋绞合在内层缆芯的周围，接地线单元分布在动力单元和填充芯之间的间隙中构成外层缆芯，在外层缆芯的动力单元、接地线单元和填充芯之间的间隙中进行水密填充，在外层缆芯外有绕包层；在外层缆芯外部挤包有内护层，内护层外绞合有铠装层。铠装层采用了扭矩平衡设计方法，有效解决了金属铠装电缆钢丝铠装层内部层与层之间在结构设计层面存在的扭矩偏差，保证金属铠装电缆在承受工作载荷时无旋转。
【专利说明】一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆及其设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属铠装电缆及其设计方法，具体涉及一种基于扭矩平衡设计的 金属铠装电缆及其设计方法。
【背景技术】
[0002] 金属铠装电缆作为深海ROV (Remotely Operated Vehicle)、水下拖曳系统与母船 的重要连接载体，是深海R0V、拖体等水下探测系统的关键组成部分，具有动力传输、光纤通 信、铜缆通讯、遥控指令传递、视频影像传输、R0V/拖体收放承载等综合功能，具有较高的强 度/重量比、灵活的弯曲特性、优良的耐腐蚀、耐磨损和反复收放能力。金属铠装电缆的钢 丝铠装层一般由2或3层超高强度钢丝反方向绞合而成，使其具备满足使用要求的机械强 度。一般情况下，金属铠装电缆在承受工作载荷时容易出现旋转的现象，即打扭，严重时金 属铠装电缆发生断裂，导致深海R0V、拖体等水下探测系统丢失，造成严重的经济损失。为了 避免金属铠装电缆在承受工作载荷时出现打扭的现象，钢丝铠装层在结构设计时应进行扭 矩平衡设计，消除钢丝铠装层内部层与层之间在结构设计层面存在的扭矩偏差，保证金属 铠装电缆在承受工作载荷时无旋转。
【发明内容】
[0003] 发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于扭矩平衡设计的金 属铠装电缆及其设计方法，可以有效的解决金属铠装电缆钢丝铠装层内部层与层之间在结 构设计层面存在的扭矩偏差，保证金属铠装电缆在承受工作载荷时无旋转。
[0004] 技术方案：一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆，包括光单元、控制单元、动力 单元、接地线单元、填充芯、绕包层、水密填充、内护层和铠装层，光单元和控制单元螺旋绞 合在一起，接地线单元分布在光单元和控制单元之间的间隙中构成内层缆芯，在内层缆芯 的光单元、控制单元和接地线单元的间隙中进行水密填充，在内层缆芯外有绕包层；动力单 元和填充芯螺旋绞合在内层缆芯的周围，接地线单元分布在动力单元和填充芯之间的间隙 中构成外层缆芯，在外层缆芯的动力单元、接地线单元和填充芯之间的间隙中进行水密填 充，在外层缆芯外有绕包层；在外层缆芯外部挤包有内护层，内护层外绞合有铠装层，铠装 层采用了扭矩平衡设计方法。
[0005] 铠装层扭矩平衡设计方法如下：
【权利要求】
1. 一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆，其特征在于：包括光单元（1)、控制单元 (2)、动力单元（3)、接地线单元（4)、填充芯（5)、绕包层（6)、水密填充（7)、内护层（8)和铠 装层（9)，光单元（1)和控制单元（2)螺旋绞合在一起，接地线单元（4)分布在光单元（1) 和控制单元（2)之间的间隙中构成内层缆芯，在内层缆芯的光单元（1)、控制单元（2)和接 地线单元（4)的间隙中进行水密填充（7)，在内层缆芯外有绕包层（6);动力单元（3)和填 充芯（5)螺旋绞合在内层缆芯的周围，接地线单元（4)分布在动力单元（3)和填充芯（5) 之间的间隙中构成外层缆芯，在外层缆芯的动力单元（3)、接地线单元（4)和填充芯（5)之 间的间隙中进行水密填充（7)，在外层缆芯外有绕包层（6);在外层缆芯外部挤包有内护层 (8) ，内护层（8)外绞合有铠装层（9)，铠装层（9)采用了扭矩平衡设计方法。
2. 根据权利要求书1所述的基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆，其特征在于：铠装层 (9) 扭矩平衡设计方法如下：
P = E氺A氺ε氺sin Θ
内层钢丝和外层钢丝的E和ε相同，则：
式中：A--单根钢丝面积； d--钢丝直径； D--铠装层节圆直径； E--钢丝弹性模量； N--单层钢丝根数； P--钢丝切向力； RT--扭矩系数； T--扭矩； ff-钢丝抗拉强度； Θ--钢丝绞合角度； ε--钢丝应变； 〇--外层钢丝； i--内层钢丝。
【文档编号】H01B7/14GK104112509SQ201410347594
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】栗雪松, 蔡炳余, 张建民, 马志金, 胡明 申请人:中天科技海缆有限公司