一种新型铠装耐辐照耐高低温光缆及其制作方法与流程

1.本发明涉及光学传输光缆领域，具体为一种新型铠装耐辐照耐高低温光缆及其制作方法。


背景技术：

2.耐辐照耐高低温光缆主要用于航天通信系统中光信号传输，随着航天通信技术快速发展，航天系统对耐辐照、高低温、尺寸重量及弯曲性能要求越来越高，而传统的耐辐照耐高低光缆的制作方法，采用紧包光纤结构方式，当光缆受到抗拉、抗压和抗弯等外部应力作用时，光缆中光纤会直接受到应力作用导致损耗增加，不适于狭小空间固定敷设，而且紧包光纤采用氟塑料等塑料材料，与金属相比收缩率较大，在高低温条件下，塑料材料收缩会导致光纤微弯出现损耗增加，同时传统光缆采用加强材料绞合的加强方式，在实际使用过程中会出现加强材料偏向一侧导致光缆扭曲造成衰减增加，长期使用的可靠性和稳定性较差，已不能满足航天系统使用要求。
3.因此，有必要对传统的耐辐照耐高低温电缆进行创新，来满足新型航天通信系统实际使用需求的。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，本发明提供一种新型铠装耐辐照耐高低温光缆及其制作方法，解决了光缆中光纤会直接受到外部应力作用导致损耗增加，在高剂量辐照等条件下材料性能劣化造成性能降低，在高低温条件下塑料材料收缩造成光纤微弯，在反复弯曲条件下加强材料会偏向一侧导致光缆扭曲等问题。
5.为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
6.一种新型铠装耐辐照耐高低温光缆，其特征在于：从内而外依次包括光纤、铠装层、加强层、护套层，所述铠装层为圆形螺旋铠管，同向等间距卷绕在光纤周围。
7.进一步地，所述光纤为单模光纤或多模光纤。
8.进一步地，所述铠装层为扁平状不锈钢带螺旋铠管保护层，铠装层外径为0.7～0.9mm，壁厚为0.1～0.2mm。
9.进一步地，所述加强层采用芳纶纤维或聚酰亚胺纤维或pbo纤维材料，编织结构为网状，编织密度不小于90％，加强层外径为1.1～1.3mm。
10.进一步地，所述护套层采用etfe或fep或pfa材料，护套层外径为1.6～1.8mm，壁厚为0.15～0.35mm，护套层挤塑时挤塑温度范围为280～380℃。
11.一种新型铠装耐辐照耐高低温光缆的制作方法，其特征在于：包括了如下步骤：
12.步骤一：采用铠装机，在精确控制光纤的放线张力和收线张力的条件下，选用圆形不锈钢丝，先将圆形不锈钢丝压扁制成扁平状不锈钢带，再将不锈钢带同向等间距卷绕在光纤周围，匀速铠装一层圆形螺旋铠管保护层，制成铠装层；
13.步骤二：采用编织机，在精确控制铠装层放线张力和收线张力的条件下，在铠装层
周围匀速的编织一层编织层，制成加强层；
14.步骤三：采用挤塑机，在加强层周围匀速的包覆一层护套层，制成护套层。
15.本发明对比现有技术有如下的有益效果：
16.1、本发明采用的一种新型铠装耐辐照耐高低温光缆及其制作方法，铠装层采用外径为0.7～0.9mm的金属螺旋铠管，通过缩小金属铠管的尺寸，实现铠管尺寸和重量小型化，保证光缆整体的尺寸和重量要求。
17.2、本发明采用的一种新型铠装耐辐照耐高低温光缆及其制作方法，不锈钢螺旋铠管坚固保护效果较好，避免光纤受到外部环境应力的作用，能很好的保护光纤，提高了光缆的使用可靠性。
18.3、本发明采用的一种新型铠装耐辐照耐高低温光缆及其制作方法，温度范围较宽，不锈钢材料在高辐照剂量和严酷的温度范围内不易老化，寿命更长。
附图说明
19.图1为传统的耐辐照耐高低温结构示意图；
20.图2为本发明的结构示意图；
21.图3为本发明的铠装层结构示意图。
22.附图标记说明：
23.10、光纤；20、涂覆层；30、紧包层；40、芳纶层；50、外护层；1、光纤；2、铠装层；3、加强层；4、护套层。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的技术方案以及优点更清楚地被理解，现结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
25.传统的耐辐照耐高低温光缆，如图1所示，由光纤10、涂覆层20、紧包层30、芳纶纱40和外护层50组成。由于采用紧包光纤10结构，导致光缆存在机械和环境性能较差等问题，已无法满足新型航天通信系统实际使用要求。
26.本发明提出的一种新型铠装耐辐照耐高低温光缆，其结构如图2所示，从内而外依次包括光纤1、铠装层2、加强层3及护套层4。光纤1为单模光纤或多模光纤，耐辐射耐高低温，耐辐照剂量不小于200krad(si)，高低温范围为-100～150℃。加强层3由芳纶纤维或聚酰亚胺纤维或pbo纤维编织而成的。护套层4采用etfe或fep或pfa包覆组成，外径为1.6～1.8mm，壁厚为0.15～0.35mm，护套层4挤塑时挤塑温度范围为280～380℃。
27.铠装层2如图3所示，采用抗弯和抗压性能较优异的螺旋铠管保护方法，选择不锈钢材料制作以满足强度与耐辐照及高低温的要求，使用螺旋铠管，减小螺旋铠管外径和厚度，达到螺旋铠管重量减小到1g/m以下的要求，铠装层2外径为0.7～0.9mm，壁厚为0.1～0.2mm。将光纤1放置在不锈钢材料的螺旋铠装层2中，螺旋铠管在应力作用下不会变形，具有优异的坚固保护效果。并通过在光纤1与铠装层2之间设置间隙，避免光纤1受到应力作用导致损耗增加，实现光纤1在应力作用下正常传输要求，保证本发明在恶劣环境中的使用可靠性。不锈钢材料在高低温条件下收缩率较小，光纤1在螺旋铠管中有一定余长，避免材料收缩导致光纤1微弯造成光纤1损耗增加，故本发明温度范围较宽。此外，不锈钢材料在高辐
照剂量和严酷的温度范围内不易老化，使本发明寿命更长。
28.本发明加强层3使用加强材料编织方法，将加强材料芳纶纤维或聚酰亚胺纤维或pbo纤维编织形成网状，编织密度不小于90％，加强层外径为1.1～1.3mm,有效锁住铠装层2，同时避免加强材料滑移到一侧导致光缆扭曲造成衰减增加的问题，保证光缆长期使用可靠性和稳定性，使用寿命较长。
29.本发明采用原材料均满足耐辐照和耐高低温的要求，并有一定的冗余，保证光缆在高剂量辐照和恶劣环境中材料性能不会出现劣化，提高了光缆长期使用可靠性。
30.传统耐辐照耐高低温光缆与本发明在温度范围、长期使用寿命、抗压能力、弯曲半径、重量上的对比如表1所示。
[0031] 传统光缆本发明温度范围(℃)-65～150-100～200长期使用寿命(天)20005000抗压(n/10cm)10008000弯曲半径(mm)10d(d光缆外径)5d(d光缆外径)重量(g/m)4.54.5
[0032]
表1
[0033]
为制作本发明的光缆，本发明还提供用于制作本发明所述的一种新型铠装耐辐照耐高低温光缆的制作方法，下述的实施例进一步说明本发明：
[0034]
实施例一：
[0035]
步骤一：采用铠装机，在光纤1放线张力为0.5n和收线张力为1n条件下，选用圆形不锈钢丝，先将圆形不锈钢丝压扁制成扁平状不锈钢带，以0.5m/min的线速度再将不锈钢带同向等间距卷绕在光纤单元周围，匀速铠装一层圆形螺旋铠管保护层，制成外径为0.7mm和壁厚0.1mm的铠装层2。
[0036]
步骤二：采用编织机，在铠装层2放线张力为0.8n和收线张力为3n条件下，选用芳纶纤维，在铠装层2周围以1.0m/min的线速度编织一层编织层，制成外径为1.1mm的加强层3。
[0037]
步骤三：采用挤塑机，在加强层3放线张力为5n和收线张力为7n条件下，选用etfe，在编织层周围以6m/min的线速度包覆一层护套层4，制成外径为1.6mm和壁厚0.25mm的护套层4。
[0038]
实施例二：
[0039]
步骤一：采用铠装机，在光纤1放线张力为0.8n和收线张力为1.5n条件下，选用圆形不锈钢丝，先将圆形不锈钢丝压扁制成扁平状不锈钢带，以0.6m/min的线速度再将不锈钢带同向等间距卷绕在光纤单元周围，匀速铠装一层圆形螺旋铠管保护层，制成外径为0.8mm和壁厚0.12mm的铠装层2。
[0040]
步骤二：采用编织机，在铠装层2放线张力为1.1n和收线张力为3.5n条件下，选用pbo纤维，在铠装层2周围以1.5m/min的线速度编织一层编织层，制成外径为1.2mm的加强层3。
[0041]
步骤三：采用挤塑机，在加强层3放线张力为5.5n和收线张力为8n条件下，选用fep，在编织层周围以8m/min的线速度包覆一层护套层4，制成外径为1.7mm和壁厚0.3mm的
护套层4。
[0042]
实施例三：
[0043]
步骤一：采用铠装机，在光纤1放线张力为1.0n和收线张力为2.0n条件下，选用圆形不锈钢丝，先将圆形不锈钢丝压扁制成扁平状不锈钢带，以0.7m/min的线速度再将不锈钢带同向等间距卷绕在光纤单元周围，匀速铠装一层圆形螺旋铠管保护层，制成外径为0.9mm和壁厚0.15mm的铠装层2。
[0044]
步骤二：采用编织机，在铠装层2放线张力为1.5n和收线张力为4.0n条件下，选用聚酰亚胺纤维，在铠装层2周围以2.0m/min的线速度编织一层编织层，制成外径为1.3mm的加强层3。
[0045]
步骤三：采用挤塑机，在加强层3放线张力为6n和收线张力为9n条件下，选用pfa，在编织层周围以10m/min的线速度包覆一层护套层4，制成外径为1.8mm和壁厚0.35mm的护套层4。
[0046]
以上所述实施例的实施方式仅用来说明本发明，而并非对本发明的限制，任何熟悉本技术领域的技术人员，在不脱离本发明揭露的技术范围内，可做出各种各样的变型、变化或替换，因此所有等同类似的技术方法都应涵盖在本发明的专利保护范围之内。