一种光电复合拖缆及其制造方法与流程

本发明实施例涉及信号通信及电力传输技术领域，尤其涉及一种光电复合拖缆及其制造方法。

背景技术：

拖曳线列接收阵是由水下传感器镶嵌在拖缆上形成线列阵，其中的光电复合拖缆是拖曳线列接收阵的重要组成部分。为了保证能够在大拉力情况下反复收放使用，该拖缆需要具有良好的拉伸、冲击、弯曲、扭转、曲挠等机械性能。

公开号为cn204066874的中国专利公开了一种新型光电复合水密拖曳缆，该拖曳缆从内到外依次由光电单元、内护套、抗拉层和外护套组成；所述光单元通过在光纤外依次添加芳纶增加层和挤塑一层聚氨酯外护套制成；所述抗拉层采用内外层芳纶sz向绞合，再在外层编织一层芳纶形成铠装结构。根据此专利公开内容可知此结构的拖曳缆可满足300次的反复收放要求。

根据调查文献及目前市场上已有的光电复合拖缆，基本无在大拉力下反复收放测试的数据或者反复收放使用次数较少，仍需要设计一种可满足复杂深水环境，并且可以多次反复收放使用的光电复合拖缆。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光电复合拖缆，其使用寿命长，经过反复收放测试证明其反复收放次数明显提高，可达到1800次以上。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种光电复合拖缆，包括：光电单元、内护套、电力传输单元、中护套、增强层和外护套；

所述内护套包覆在所述光电单元外层；

所述电力传输单元包覆在所述内护套外层；所述电力传输单元包括多根对绞电力传输线；所述多根对绞电力传输线呈圆周包围型，紧紧包覆于所述内护套外层，所述电力传输单元圆心与所述光电单元圆心重合；

所述中护套包覆在所述电力传输单元外层；

所述增强层包覆在所述中护套外层；所述增强层包括：内铠装层及外编织层，所述内铠装层外包覆所述外编织层，并且所述内铠装层由加捻捻度为28～32的芳纶sz双向铠装而成，所述外编织层采用加捻捻度为28～32的芳纶编织而成；

所述外护套包覆在所述外编织层外层。

在一种可行的方案中，所述光电单元包括：两根电力传输线、两根光单元和一根尼龙填芯；所述电力传输线与所述光单元间隔包覆于所述尼龙填芯外层。

在一种可行的方案中，所述电力传输线包括：导体和绝缘层；所述导体包括多股正规绞合的镀锡铜丝；所述绝缘层采用密度小于0.93g/cm³的聚乙烯材料。

在一种可行的方案中，所述光单元包括：不锈钢管光纤及护套；所述护套包覆于所述不锈钢管光纤外层；所述护套采用密度小于0.93g/cm³的聚乙烯材料。

在一种可行的方案中，所述内护套采用低密度弹性体材料，所述低密度弹性体材料的密度小于0.93g/cm³；所述中护套和所述外护套采用聚氨酯材料。

在一种可行的方案中，所述拖缆还包括：填充胶；所述填充胶用于填充所述拖缆中的间隙。

本发明实施例还提供一种光电复合拖缆的制造方法，包括如下步骤：

提供导体并在所述导体外挤塑一层低密度聚乙烯绝缘层，所述低密度聚乙烯绝缘层的密度小于0.93g/cm³；使所述低密度聚乙烯绝缘层包裹所述导体，以得到一根电力传输线；

重复上述步骤以得到多根电力传输线；

将两根电力传输线绞合以得到一根对绞电力传输线；

重复上述步骤以得到多根对绞电力传输线；

在不锈钢管光纤外围挤塑一层低密度聚乙烯护套，以得到光单元，所述低密度聚乙烯护套密度小于0.93g/cm³；

将两根电力传输线和两根光单元间隔置于一根尼龙填芯外层，并绞合成缆，成缆时涂覆填充胶以得到一根光电单元；

用挤塑装置制备内护套，所述内护套材料采用低密度弹性体材料，所述低密度弹性体材料的密度小于0.93g/cm³；

将由多根对绞电力传输线组成的电力传输单元和一根包覆内护套的光电单元绞合成缆并涂敷填充胶；

用挤塑装置制备中护套，所述中护套材料采用聚氨酯材料；

采用芳纶作为增强层材料，首先对芳纶进行加捻处理，加捻度为28～32，增强层的内层采用加捻芳纶进行sz向双层铠装，外层采用加捻芳纶进行编织；在芳纶的铠装和编织过程中，通过传感器控制加捻芳纶的张力保持在23n～27n；

采用聚氨酯作为外护套材料，由压力式挤出机挤塑外护套。

在一种可行的方案中，所述导体由多股镀锡铜丝正规绞合而成。

在一种可行的方案中，所述低密度聚乙烯绝缘层的厚度为0.8mm～1.2mm；

所述低密度聚乙烯护套的厚度为0.2mm～0.5mm；

所述内护套的厚度为1mm～3mm；

所述中护套的厚度为1mm～3mm；

所述增强层的厚度为2.1mm～2.3mm；所述外护套的厚度为2mm～4mm；

所述拖缆的比重为1.15g/cm³～1.17g/cm³。

基于上述方案可知，本发明提供了一种光电复合拖缆，包括：光电单元、内护套、电力传输单元、中护套、增强层和外护套。其中增强层包括内铠装层及外编织层，所述铠装层外包覆所述编织层，并且所述内铠装层由加捻捻度为28～32的芳纶sz双向铠装而成，所述外编织层采用加捻捻度为28～32的芳纶编织而成。本发明采用新型的芳纶增强层结构，其内层采用加捻芳纶纤维sz双向铠装形式，外层采用起加固作用的编织层结构，既可以提高内层结构的紧固度，又可以提高增强层与外护套之间的附着力，避免因增强层结构变形导致的拖缆故障。并且本发明采用了合适的芳纶加捻工艺，选用合适的捻度提高了芳纶纤维的强度。

附图说明

图1为本发明实施例一中的光电复合拖缆结构示意图；

图2为本发明实施例一中的电力传输线结构示意图；

图3为本发明实施例一中的光单元结构示意图；

图4为本发明实施例二中的光电复合拖缆的制造方法的流程图。

图中标号：

1、光电单元；2、内护套；3、电力传输单元；4、中护套；5、增强层；6、外护套；7、对绞电力传输线；71、电力传输线；711、导体；712、绝缘层；8、光单元；81、不锈钢管光纤；82、护套；9、填芯；10、填充胶。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明实施例一中的光电复合拖缆结构示意图，图2为本发明实施例一中的电力传输线结构示意图，图3为本发明实施例一中的光单元结构示意图，如图1至图3所示，本实施例的一种光电复合拖缆包括：光电单元1、内护套2、电力传输单元3、中护套4、增强层5和外护套6。

内护套2包覆在光电单元1外层，电力传输单元3包覆在内护套2外层，电力传输单元3包括多根对绞电力传输线7，多根对绞电力传输线7呈圆周包围型，紧紧包覆于内护套2外层，电力传输单元3圆心与光电单元1圆心重合。

中护套4包覆在电力传输单元3外层，增强层5包覆在中护套4外层，增强层5包括：内铠装层(图中未示)及外编织层(图中未示)，内铠装层外包覆外编织层，并且内铠装层由加捻捻度为28～32的芳纶sz双向铠装而成，外编织层采用加捻捻度为28～32的芳纶编织而成。外护套6包覆在外编织层外层。

其中对绞电力传输线7由两根电力传输线71对绞制成，内护套2的外围由9根对绞电力传输线7绞合制成，呈均匀对称分布，可以实现扭矩平衡，有利于保证光电复合拖缆反复收放使用寿命，增强层6采用内层芳纶sz向铠装，再在外层增加一层起加固作用的芳纶编织层。

本发明提供了一种光电复合拖缆，包括：光电单元、内护套、电力传输单元、中护套、增强层和外护套。其中增强层包括：内铠装层及外编织层，内铠装层外包覆外编织层，并且内铠装层由加捻捻度为28～32的芳纶sz双向铠装而成，外编织层采用加捻捻度为28～32的芳纶编织而成。采用合适的捻度可以提高芳纶纤维的强度。一方面，由于芳纶纤维单丝在制造过程中存在一定的缺陷，这使其具有一定程度的强度薄弱点，经过加捻处理后的纤维之间产生抱合力，增加了单丝间的滑动摩擦力，阻碍了部分单丝在其强度薄弱点处的断裂，从而提高了芳纶纤维的强度；另一方面，由于芳纶纤维的弹性模量高、延伸率小，在加捻过程中，纤维的捻回扭曲使单丝内分子链间受到剪切作用，纤维容易沿着纤维轴向劈裂而受损，造成一定的强度损失，而一定的捻度能够弥补纤维间的强力差异，从而提高芳纶纤维的强度，但是捻度过大时强度反而下降。

增强层的内层采用加捻芳纶纤维sz双向铠装形式，外层采用起加固作用的编织结构，既可以提高内层结构的紧固度，又可以提高增强层与外护套之间的附着力，避免因增强层结构变形导致的拖缆故障。

在芳纶的铠装和编织过程中，通过传感器控制加捻芳纶的张力保持在23～27n。同时适当增大编织机上每锭芳纶的张力，使其在受力时没有多余的空间伸长，以防止出现一到两根的芳纶过紧或过松导致电缆发生扭曲的现象发生。上述增强层设计使拖缆能够满足1800次以上反复收放的使用要求。

进一步地，光电单元1包括：两根电力传输线71、两根光单元8和一根尼龙填芯9，电力传输线71与光单元8间隔包覆于尼龙填芯9的外层。

进一步地，电力传输线71包括：导体711和绝缘层712，绝缘层712包覆于导体711的外层。导体选用多股正规绞合的镀锡铜丝，绝缘层采用密度小于0.93g/cm³的聚乙烯材料。采用低密度材料在保证拖缆强度的前提下，降低了拖缆的总重量。

进一步地，光单元8包括：不锈钢管光纤81及护套82，护套82包覆于不锈钢管光纤81外层，护套采用密度小于0.93g/cm³的聚乙烯材料。

进一步地，内护套采用低密度弹性体材料，低密度弹性体材料的密度小于0.93g/cm³，中护套和外护套采用聚氨酯材料。

进一步地，拖缆还包括：填充胶10；填充胶用于填充拖缆中的间隙。

图4为本发明实施例二中的光电复合拖缆的制造方法的流程图，如图4所示，为本发明实施例提供的一种光电复合拖缆的制造方法，包括如下步骤：

s1、提供导体并在导体外挤塑一层低密度聚乙烯绝缘层，所述低密度聚乙烯绝缘层密度小于0.93g/cm³，使低密度聚乙烯绝缘层包裹导体，以得到一根电力传输线；

s2、重复步骤s1以得到多根电力传输线；

s3、将两根电力传输线绞合以得到一根对绞电力传输线；

s4、重复步骤s3以得到多根对绞电力传输线；

s5、在不锈钢管光纤外围挤塑一层低密度聚乙烯护套，以得到光单元，所述低密度聚乙烯护套的密度小于0.93g/cm³；

s6、将两根电力传输线和两根光单元间隔置于一根尼龙填芯外层，并绞合成缆，成缆时涂覆填充胶以得到一根光电单元；

s7、用挤塑装置制备内护套，内护套材料采用低密度弹性体材料，所述低密度弹性体材料的密度小于0.93g/cm³；

s8、将由多根对绞电力传输线组成的电力传输单元和一根包覆内护套的光电单元绞合成缆并涂敷填充胶；

s9、用挤塑装置制备中护套，中护套材料采用聚氨酯材料；

s10、采用芳纶作为增强层材料，首先对芳纶进行加捻处理，加捻度为28～32，增强层的内层采用加捻芳纶进行sz向双层铠装，外层采用加捻芳纶进行编织；在芳纶的铠装和编织过程中，通过传感器控制加捻芳纶的张力保持在23～27n；

s11、采用聚氨酯作为外护套材料，由压力式挤出机挤塑外护套。

在上述步骤s10中，对芳纶进行加捻处理，捻度为28～32，增强层的内层用加捻芳纶进行sz向铠装，即第一层为s向铠装，铠装节距300mm～310mm，张力为23n～27n，第二层为z向铠装，铠装节距为300mm～330mm，张力为23n～27n，外层用加捻芳纶进行编织，编织节距为130mm～150mm，张力为23n～27n。

进一步地，导体由多股镀锡铜丝正规绞合制备而成。

进一步地，低密度聚乙烯绝缘层的厚度为0.8mm～1.2mm，低密度聚乙烯护套的厚度为0.2mm～0.5mm，内护套的厚度为1mm～3mm，中护套的厚度为1mm～3mm，增强层的厚度为2.1mm～2.3mm，外护套的厚度为2mm～4mm，拖缆的比重为1.15g/cm³～1.17g/cm³。

上述关于实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明专利。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明专利不仅限于此实施例，该领域技术人员根据本发明所揭示的原理，在本发明范畴之内所做出的改进和修改都应在本发明的保护范围之内。